Способ испытания протяженных строительных конструкций

 

Использование: неразрушающий динамический метод контроля качества строительных конструкций для расширения технологических возможностей вибрационных способов испытаний за счет выявления места расположения дефекта по длине конструкции. Сущность изобретения: закрепление конструкции по концам на опорах, размещение дополнительной шарнирно-подвижной опоры, перемещаемой вдоль исследуемой конструкции и последовательно занимающей определенные фиксированные положения по ее длине под сечениями, располагающимися симметрично относительно середины пролета, возбуждение свободных колебаний конструкции, определение ее динамических параметров - частоты и логарифмического декремента колебаний и сопоставление их для каждого положения дополнительной опоры в симметрично расположенных сечениях испытуемой конструкции. О месте расположения дефекта судят по положению симметрично-расположенных сечений, в которых сопоставляемые динамические параметры максимально отличаются между собой. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к механическим испытаниям, а именно к неразрушающим методам контроля качества строительных конструкций и деталей машин.

Известен способ ультразвуковой импульсный способ выявления дефектов в железобетонных строительных конструкциях Попов К.Н. Шмурнов И.К. физико-механические испытания строительных материалов. М. Высшая школа, 1989, с. 162-166), основанный на измерении времени прохождения ультразвуковых колебаний через толщу контролируемого изделия. Этот способ не находит широкого распространения при обследовании крупных строительных из-за сильного влияния некоторых технических факторов (например, вид и степень армирования) на скорость прохождения ультразвуковых волн.

Известен также вибрационный способ контроля жесткости на изгиб железобетонного элемента (авт. св. N1640595, M. кл. 5 G 01 N 3/32, 1989), принятый в качестве прототипа, который заключается в закреплении на опорах концов конструкции, возбуждении в ней свободных колебаний, определении изменения основной частоты свободных колебаний в качестве динамического параметра и сравнении его с соответствующим параметром эталонной конструкции. Этот способ дает усредненную оценку контролируемых физико-механических характеристик конструкции, позволяет обнаружить бракованную конструкцию, но не позволяет выявить в нем место расположения дефекта, а также требует изготовления и проведения испытаний эталонной конструкции.

Технический результат изобретения состоит в расширении технологических возможностей способа, в обеспечении возможности выявления места расположения дефекта конструкции по ее длине, в том числе, и без использования эталонной конструкции.

Технический результат достигается тем, что на испытуемой конструкции устанавливают дополнительную шарнирно-подвижную опору, которая в процессе динамических испытаний может перемещаться по ее длине под сечениями, последовательно располагающимися симметрично относительно середины пролета.

Сущность способа заключается в следующем. Установив испытуемую конструкцию на опорах стенда, производят динамические испытания последней, при которых дополнительная шарнирно-подвижная опора на контролируемой конструкции занимает фиксированные положения, последовательно располагающиеся справа и слева от оси симметрии конструкции, проведенной перпендикулярно к середине оси этой конструкции (фиг.1). При этом для каждого фиксированного положения дополнительной опоры определяют основную частоту свободных колебаний. Кроме того можно определить и другие динамические параметры: логарифмический декремент и амплитуду колебаний. Сопоставляя динамические параметры для каждого положения дополнительной опоры L_оп, судят о наличии и месте расположения дефекта по длине пролета L_пр этой конструкции (фиг.1).

При совпадении дополнительной опоры с сечением контролируемой конструкции, содержащим дефект или его близком расположении с этой опорой, динамические параметры конструкции будут существенно отличаться от аналогичных параметров при симметричном расположении дополнительной опоры (фиг.2). Таким образом можно выявить как место расположения дефекта, так и близлежащую к нему зону без изготовления и испытания эталонно конструкции.

При использовании эталонной конструкции место расположения дефекта в контролируемой конструкции из числа серийно выпускаемых изделий может быть вывялено путем сопоставления ее динамических параметров для каждого положения дополнительной опоры L_оп с соответствующими динамическими параметрами эталонной конструкции. При этом в качестве эталонных могут быть использованы результаты испытаний при расположении дополнительной опоры в одной какой-либо половине эталонной конструкции.

Примером практической реализации могут служить результаты испытаний, проведенные с использованием модельного образца прямоугольной пластины из оргстекла размерами 385x87x6 мм. Контролируемый объект устанавливался на опоры и жестко закреплялся по концам. При этом исследуемый образец на одной из половин пролета имел дефект круглое отверстие диаметром 9 мм. Производилась регистрация колебаний с дополнительной опорой, которая при перемещении вдоль пластины занимала фиксированные положения, последовательно располагающиеся справа и слева от оси симметрии контролируемого объекта, проведенной перпендикулярно к середине его оси (фиг.1).

Для регистрации колебаний использовался первичный оптоэлектронный преобразователь виброперемещений, модулирующий элемент которого малой массы устанавливался непосредственно в середине пролета пластины. Возбуждение колебаний в пластине осуществлялось бесконтактным способом при помощи электродинамического вибровозбудителя 11075 (Роботрон), Управляемого через усилитель LV-103 (Роботрон) низкочастотным генератором Г6-26. Для измерения величин частот и амплитуд колебаний использовались частотомер Ч3-33, цифровой вольтметр В7-27А и осциллограф С1-83.

Результаты динамических испытаний сведены в таблицу.

Анализ результатов, приведенных в таблице, показывает, что при испытаниях пластины с дефектом и размещении дополнительной опоры в симметрично расположенных сечениях отклонение сопоставляемых результатов достигает максимального значения тогда, как одно из положений опоры совпадает с дефектом (фиг.2).

Таким образом, с использованием предлагаемого способа в процессе неразрушающих динамических испытаний может быть выявлено место расположения дефекта по длине контролируемой строительной конструкции, причем не только относительно изделия-эталона.

Формула изобретения

Способ испытания протяженных строительных конструкций, заключающийся в закреплении на опорах концов конструкции, возбуждении в ней свободных колебаний и измерении основной частоты свободных колебаний в качестве динамического параметра, отличающийся тем, что в качестве дополнительного динамического параметра используют логарифмический декремент колебаний, а перед измерением устанавливают на конструкции дополнительную шарнирно-подвижную опору, перемещают ее вдоль конструкции и в заданных фиксированных симметричных относительно середины пролета конструкции сечениях измеряют оба динамических параметра, сопоставляют динамические параметры, измеренные в каждой паре симметрично расположенных сечений конструкции, а о месте расположения дефекта судят по положению симметрично расположенных сечений, в которых сопоставляемые динамические параметры максимально отличаются между собой, причем дефект будет расположен по ту сторону от середины пролета конструкции, где основная частота свободных колебаний больше, а логарифмический декремент колебаний меньше.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3