ВЛИЯНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ АНКЕРНЫХ СВАЙ НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ОСНОВАНИЙ ПРИ СТАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЯХ

 

Шукенбаев А.Б. (МарГТУ, г.Йошкар-Ола, РФ)

 

При испытании свай статической нагрузкой руководствуются ГОСТ 5686-78, согласно которому глубина заложения анкерных свай не должна превышать глубины заложения испытываемой сваи, а расстояние в осях от испытываемой сваи до анкерной должно быть не менее 5d (d - диаметр сваи).

В работе приведено исследование влияния глубины заложения испытываемой и анкерной свай при различном расстояния между ними на напряженно-деформированного состояния (НДС) около свайного пространства.

Исследование проводилось с помощью программы, реализующей плоскую задачу в упругопластической постановке методом конечных элементов.

Расчетная область принималась размером 18*15м. Глубина заложения свай составляла: L_исп=6м, L_анк=6м; L_исп=6м, L_анк=9м; L_исп=9м, L_анк=6м; диаметр d=0.3м. Расстояние между осями испытываемой и анкерной свай принималось равным В=0.9; 1.5; 3; 4.5; 9м. Характеристики грунтового основания принимались следующие: j=7⁰, 20⁰, 40⁰; С=0.001, 0.05МПа; Е=20МПа; n=0.3; g=18кН/м³.

На рис. 1 представлены зависимости S=f(B) при различных глубинах заложения испытываемой и анкерных свай.

Рис. 1. Зависимость S=f(B) при нагрузке Р=600 кН и j=40⁰, С=0,001 МПа

Как видно, зависимости S=f(В) показывают влияние расстояния между осями свай на осадку испытываемой сваи при различных j и С. Так, при нагрузке Р=600кН и В=0.9; 1.5; 3; 4.5; 9м осадка испытываемой сваи для грунта с характеристиками j=40⁰; C=0.001 МПа составила: - 10.9, 10.4, 8, 8.4, 8.6 см (L_исп=6м, L_анк=6м); - 8.2, 10.8, 8.4, 8.4, 8.8 см (L_исп=6м, L_анк=9м); - 5.3, 5.6, 5.2, 5.2, 5.1см (L_исп=9м, L_анк=6м).

Установлено, что с увеличением нагрузки наибольшие осадки испытываемой сваи наблюдаются при её расположении от анкерной на расстоянии В=0.9м; 1.5м при различной глубине их заложения и различных значениях j и С. С увеличением расстояния до 3м происходит существенное уменьшение величины осадки. Так, при Р=600кН и L_исп=6м, L_анк=6м увеличение расстояния с 1.5м до 3м привело к уменьшению осадки в 1.8 раза для грунта (j=7⁰; С=0.05МПа); в 2.2 раза при тех же условиях и L_исп=6м, L_анк=9м; в 1.2 раза для грунта (j=20⁰, С=0.05МПа) при Р=800кН и L_исп=9м, L_анк=6м.

Анализ изменения вертикальных перемещений U_y при Р=600кН для грунта (j=40⁰, C=0.001МПа) показывает, что изолинии U_y вытянуты вдоль боковой поверхности испытываемой сваи, а их концентрация происходит у острия, распространяясь в глубь на 2-3м от плоскости острия. Так, при В=1.5м максимальные значения U_y составили 9.68см для L_исп=6м, L_анк=6м и 8.96см для L_исп=6м, L_анк=9м. При В=3м максимальные значения U_y составили 7.55см для L_исп=6м, L_анк=6м и 7.62см для L_исп=6м, L_анк=9м.

Изолинии горизонтальных перемещений U_x имеют замкнутый характер. Наибольшие их значения наблюдаются в области отстоящей от оси испытываемой сваи на расстоянии (2-3)d, ниже плоскости острия сваи, направлены в сторону от оси симметрии. Для L_исп=6м, L_анк=6м значения U_x достигли 0.9см, а для L_исп=6м, L_анк=9м - достигли 0.91см. При В=3м концентрация U_x происходит в области отстоящей от оси испытываемой сваи на расстоянии (3-4)d, ниже плоскости острия сваи. Для L_исп=6м, L_анк=6м максимальные значения U_x составили 0.6см, а для L_исп=6м, L_анк=9м - составили 0.63см.

Изолинии вертикальных напряжений s_y показывают, что для L_исп=6м, L_анк=6м их максимальные значения возникают в области расположенной на (3-4)d ниже острия испытываемой сваи, распространяясь в стороны от оси и вниз. Так, при В=1.5м максимальное значение s_y составило 0.95МПа, а при В=3м - 0.82МПа. Более сложный характер напряженного состояния наблюдается для L_исп=6м, L_анк=9м и L_исп=9м, L_анк=6м. Здесь концентрация s_y происходит в области расположенной на (3-4)d ниже острия испытываемой сваи, достигая для L_исп=6м, L_анк=9м значений 0.52МПа при В=1.5м и 0.44МПа при В=3м.

Характер изменения горизонтальных напряжений s_x при одинаковой глубине заложения показывает, что наибольшая их концентрация наблюдается под острием испытываемой сваи, где происходит их распространение вниз на (5-6)d от плоскости острия. Максимальные значения s_x составили 0.67МПа при В=1.5м и 0.56МПа при В=3м (Р=600кН, j=40⁰, C=0.001МПа). С увеличением В от 1.5м до 3м аналогичный характер распределения изолиний s_x происходит при различной глубине заложения испытываемой и анкерной свай.

Проведенный анализ НДС основания призматических свай при статических испытаниях показывает, что с увеличением расстояния между осями испытываемой и анкерной свай с 1.5м до 3м глубина заложения не влияет на осадку испытываемой сваи, а также значения перемещений и напряжений в около свайном массиве грунта. Данное обстоятельство объясняется тем, что задание расстояния между осями свай до 3м приводит к стесненным условиям деформаций около свайного массива грунта и не обеспечивает полноту распространения и развития в ней напряжений и перемещений. В силу сказанного рекомендуется задавать расстояние между осями испытываемой и анкерной свай при проведении испытаний статической нагрузкой не менее 3м.