Акустико-эмиссионный способ определения напряжений в железобетонных сваях

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля напряженного состояния в железобетонных конструкциях, установленных в грунте. Цель изобретения - повышение информативности за счет обеспечения возможности определения распределения напряжений в сваях, установленных в грунте. Предварительно вблизи сваи выбирают скважину, вдоль которой по глубине измеряют параметры акустической эмиссии (АЭ), вызванной напряжениями в грунте, по полученным параметрам строят график распределения напряжений в грунте по глубине, затем производят локальное воздействие в свае в заданной точке ниже уровня грунта, определяют по параметрам возникшей АЭ уровень напряжений в заданной точке, а распределение напряжений по всей длине сваи определяют по установленной зависимости распределения напряжений в грунте от глубины с учетом измеренного уровня напряжений в заданной точке сваи. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ ССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4946245/28 (22) 21.06.91 (46) 30,11.92. Бал. N . 44 (75) Г.6,Муравин, Л.М.Лезвинская, Е.Э,Розумович, С.И.Волков и В.П.Чайка (56) Грешников В.А. и др. Акустическая эмиссия. Изд-во Стандартов, М., 1976, с. 132-135.

Авторское свидетельство СССР

М 1632181, кл, G 01 N 29/00, 1991. (54) АКУСТИКО-ЭМИССИОННЫЙ СПОСОБ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СВАЯХ (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля напряженного состояния в железобетонных конструкциях, установленных в грунте. Цель изобретеИзобретение относится к области неразрушающего контроля физико-механических характеристик материалов и изделий методом АЭ и может быть использовано для контроля напряженного состояния s железобетонных конструкциях опор и пролетных строений мостов.

Известен акустико-эмиссионный способ определения величины напряжений в конструкциях, заключающийся в том, что статически нагружают конструкцию, принимают сигналы АЭ, измеряют параметры принятых сигналов АЭ, с учетом которых определяют величину напряжений в контролируемой конструкции.

Наиболее близким к изобретению является акустико-эмиссионный способ определения напряжений в железобетонных сваях, Ы2,, 1778679А1 (5!)5 G 01 N 29/14 ния — повышение информативности за счет обеспечения возможности определения распределения напряжений в сваях, установленных в грунте. Предварительно вблизи сваи выбирают скважину, вдоль которой по глубине измеряют параметры акустической эмиссии (АЭ), вызванной напряжениями в грунте, по полученным параметрам строят график распределения напряжений в грунте по глубине, затем производят локальное воздействие в свае в заданной точке ниже уровня грунта, определяют по параметрам возникшей АЭ уровень напряжений в заданной точке, а распределение напряжений по всей длине сваи определяют по установленной зависимости распределения напряжений в грунте от глубины с учетом измеренного уровня напряжений в заданной точке сваи. 1 ил. заключающийся в том, что в контролируемом объекте осуществляют локальное динамическое нагружение, величина которого превышает предел прочности материала, измеряют параметры сигналов акустической эмиссии, по которым определяют уровень напряжений.

Однако этот способ не позволяет определить распределение напряжений в сваях, установленных в грунте, так как для этого необходим свободный доступ к любой точке сваи. Но именно в глубине массива могут возникнуть опасные напряжения, способные вызвать не только смещения сваи, а и ее разрушение.

Целью изобретения является обеспечение возможности определения распределе7778679 ния напряжений в сваях, установленных в грунт.

Поставленная цель достигается тем, что в акустико-эмиссионном способе определения напряжений в железобетонных сваях, заключающемся в том, что в контролируемом объекте осуществляют локальное динамическое нагружение, величина которого превышает предел прочности материала, измеряют параметры сигналов акустической эмиссии, по которым определяют уровень напряжений, вблизи установленной сваи на всю ее длину и параллельно ей выбуривают в грунте шпур, перемещают в нем приемный преобразователь, параметры сигналов акустической эмиссии измеряют на разных глубинах, определяют зависимость распределения напряжений в грунте от глубины, локальное динамическое нагружение исследуемой сваи в заданной точке осуществляют ниже уровня грунта, а распределение напряжений по всей длине сваи определяют по зависимости распределения напряжений в грунте от глубины с учетом уровня напряжений в заданной точке сваи.

На чертеже схематически показаны соответственно а) оползневой склон со смещенной сваей; б) эпюра распределения напряжений в грунте по; в) график зависимости энергии акустической эмиссии (в относительных единицах) от глубины расположения преобразователя АЭ в скважине.

Сущность акустико-эмиссионного способа определения напряжений в железобетонных сваях заключается в следующем.

Опыты, проведенные при испытании на изгиб разнообразных железобетонных конструкций, помогли установить, что между энергией деформирования и энергией АЭ существует линейная связь. Аналогичная зависимость существует и между напряжениями деформирования и энергией АЭ при постоянстве скоростей смещения в интервале наблюдений. Установлено, что при жесткой механической свчзи грунта с противооползневой сваей распределение

45 напряжений в ней и грунте адекватны. Это дает возможность определить распределение реальных напряжений, например, в 50 противооползневых сооружениях по данным измерения АЭ в грунте на разных глубинах и локальном измерении напряжений в одной точке конструкции.

График распределения скорости счета или энергии АЭ принимается в качестве функции распределения напряжений. Абсолютное значение напряжений определяется путем тарированного удара в одной из точек противооползневой сваи, измерении параметров АЭ и определения напряжения в данной точке.

Диагностику состояния конструкций, установленных в горных массивах можно свести к поиску зон аномального звучания, выяснению природы источника звука, оценке уровня напряжений вконструкции,,сопоставлении результатов измерений с расчетными значениями контролируемых величин.

Акустико-эмиссионный способ определения напряжений в железобетонных сваях и роводится следующим образом.

Предварительно вблизи сваи выбирается шпур на всю ее длину и параллельно ей и затем заполняется водой, используемой в качестве контактной жидкости. Б шпур помещают соединенный со стандартной акустика-эмиссионной аппаратурой приемный преобразователь АЭ с предусилителем, который в процессе измерений дискретно перемещают по всей глубине шпура. LLJar дискретизации перемещений не должен превышать 0,5 м. На каждом шаге в течение

15 мин производят измерения сигналов АЭ, вызванных действующими в данной точке массива напряжениями, и измеряют их энергию или скорость счета, По измеренным параметрам сигналов АЭ строят зависимость распределения напряжений в грунте массива от глубины шпура.

Эпюра напряжений строится на основе тарировочных графиков зависимости энергии АЭ от напряжения в массиве, полученных при испытании образцов грунта, взятого с различных глубин массива. Затем в заданной точке ниже уровня грунта (например, в освобожденной от грунта части сваи) с помощью снаряда-дюбеля производят нагружение железобетонной сваи локальным тарированным ударом, превышающим предел прочности конструкции. С помощью установленного в районе нагружения приемного преобразователя

АЭ измеряют среднюю частоту 1 р появления сигналов АЭ и определяют величину статических напряжений cr в заданной точке сваи по известной регрессионной зависимости:

А где R — предел прочности бетона; р, С, А — регрессионные коэффициенты.

Значения регрессионных коэффициентов р, С, А определяют заранее путем испытания образцов бетона контролируемой сваи, 1778679

ИРа) 40 <0

Составитель С. Волков

Редактор Т. Полионова Техред M.Mîðãåèòàë Корректор Н. Бучок

Заказ 4190 Тираж Подписное

ВНИ ЛПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат."Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Поскольку, как уже указывалось, характер распределения напряжений в самой свае аналогичен распределению напряжений по глубине, для определения абсолютной величины напряжений в свае на любой 5 глубине достаточно получить поправочный коэффициент — отношение величины напряжения в грунте к величине напряжения на той же глубине. Тогда, умножив на этот коэффициент значение напряжения в грунте 10 на исследуемой глубине (по установленной эпюре напряжений в грунте), можно получить уровень напряжений в свае на той же глубине, Формула изобретения 15

Акустико-эмиссионный способ определения напряжений в железобетонных сваях, заключающийся в том, что в контролируемом объекте осуществляют локальное динамическое нагружение, величина которого 20 превышает предел прочности материала, измеряют параметры сигналов акустической эмиссии, по которым определяют уровень напряжений, отл ич а ю щи v, с я тем, что, с целью обеспечения определения распределения напряжений в сваях, установленных в грунте, вблизи установленной сваи на всю ее длину и параллельно ей выбуривают в грунте шпур, перемещают в нем приемный преобразователь, параметры сигналов акустической эмиссии измеряют на разных глубинах, определяют зависймость распределения напряжений в грунте от глубины, локальное динамическое нагружение исследуемой сваи в заданной точке осуществляют ниже уровня грунта, а распределение напряжений по всей длине сваи определяют по зависимости распределения напряжений в грунте от глубины с учетом уровня напряжений в заданной точке сваи,