способ определения величины преднапряжения арматуры в готовой строительной конструкции

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ПРЕДНАПРЯЖЕНИЯ АРМАТУРЫ В ГОТОВОЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ, заключающийся в возбуждении в ней колебаний, измерении параметров колебаний, сравнении измеренных параметров с соответствующими эталонными значениями параметров эталонной конструкции, отличающийся тем, что возбуждение колебаний осуществляют в каждом входящем в конструкцию арматурном стержне в отдельности, причем колебания возбуждают продольные переменной частоты, измеряют резонансную частоту колебаний и логарифмический декремент затухания в каждом арматурном стержне и по результатам сравнения измеренных параметров с соответствующими эталонными значениями резонансной частоты колебаний и логарифмического декремента затухания для каждого арматурного стержня эталонной конструкции определяют величину преднапряжения арматуры строительной конструкции в целом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к механическим испытаниям, а именно к неразрушающим методам контроля качества готовых, предварительно напряженных железобетонных конструкций.

Известен способ определения величины натяжения арматуры в готовом строительном изделии, который заключается в закреплении изделия на опорных устройствах, возбуждении в нем изгибных затухающих колебаний, измерении логарифмического декремента затухания и периода колебаний и сравнении этих динамических параметров с соответствующими параметрами эталонного изделия [1].

Однако этот способ дает возможность косвенно судить об усредненной величине преднапряжения арматуры в готовом строительном изделии постоянной по длине жесткости, работающем в условиях плоского изгиба, и не позволяет выявить действительный характер напряженно-деформированного состояния в сечении изделия и оценить его эксплуатационную надежность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ определения величины напряжений в конструкции, заключающийся в нагружении конструкции и одновременном возбуждении в ней колебаний, измерении параметров колебаний и сравнении измеренных параметров с соответствующими эталонными значениями параметров эталонной конструкции [2].

Недостатком этого способа является низкая надежность оценки напряженно-деформированного состояния в сечениях исследуемой конструкции.

Цель изобретения заключается в возможности определения преднапряжения в конструкциях переменной по длине жесткости и работающих в условиях любого простого или сложного напряженного состояния, а также в повышении надежности оценки напряженно-деформированного состояния в сечениях исследуемой конструкции.

Для этого в способе определения величины преднапряжения арматуры в готовой строительной конструкции, заключающемся в возбуждении в ней колебаний, измерении параметров колебаний, сравнении измеренных параметров с соответствующими эталонными значениями параметров эталонной конструкции, возбуждение колебаний осуществляют в каждом входящем в конструкцию арматурном стержне в отдельности, причем колебания возбуждают продольные переменной частоты, измеряют резонансную частоту колебаний f и логарифмический декремент затухания в каждом арматурном стержне, а по результатам сравнения измеренных параметров с соответствующими эталонными значениями резонансной частоты колебаний и логарифмического декремента затухания для каждого арматурного стержня эталонной конструкции определяют величину преднапряжения арматуры строительной конструкции в целом.

На фиг. 1 показана функциональная зависимость величины напряжения от резонансной частоты продольных колебаний и логарифмического декремента; на фиг. 2 - схема реализации способа.

Сущность способа заключается в следующем.

Путем проведения многочисленных экспериментов было установлено, что логарифмический декремент и резонансная частота продольных колебаний f в арматурном стержне являются функциями его добротности, и для конкретного типа арматуры (класс, диаметр, длина) эти функции остаются достаточно постоянными и могут служить характеристиками ее свойств. В частности, величина напряжения арматуры функционально зависит от резонансной частоты продольных колебаний и логарифмического декремента (фиг. 1). Поэтому, изготовив эталонную конструкцию для данного изделия под строгим контролем всех технологических операций и проведя ее динамические испытания, строят для нее эталонные графики _sp - f_э, _sp- _э . При испытании серийной конструкции для каждого арматурного стержня в отдельности определяют динамические характеристики f_c и _c, и сопоставляя их с эталонными графиками _sp -f_э и _sp- _э, можно найти величину действительного напряжения _sp в каждом арматурном стержне обследуемой конструкции.

Оценка действительного напряжения _sp в каждом арматурном стержне дает возможность более объективно и с большей степенью надежности судить о напряженно-деформированном состоянии в сечениях обследуемой конструкции. В связи с большим градиентом изменения резонансной частоты продольных колебаний (при изменении напряжения в арматуре от нуля до требуемой величины преднапряжения _o ) в данном изделии по сравнению с аналогичными зависимостями способа-прототипа при проведении испытаний в режиме свободных изгибных колебаний точность оценки величины преднапряжения в арматуре увеличивается.

Кроме того, при продольных колебаниях из-за большого перепада акустических импедансов арматуры и бетонного камня в диапазоне звуковых частот динамические параметры арматуры практически не зависят от условий обжатия арматурного стержня бетонной массой, объема бетона, формы и площади сечений конструкции. Это обстоятельство позволяет распространить способ на конструкции, работающие в условиях любого простого или сложного напряженного состояния, а также конструкции с переменной жесткостью сечения по ее длине.

В готовой конструкции с одного из торцов арматурного стержня 1 возбуждают продольные вынужденные колебания излучателем 2, которые регистрируются на другом торце приемником 3 колебаний. Для возбуждения механических колебаний используют генератор 4 и усилитель 5, а измерение частоты колебаний производят частотомером 6. Регистрацию амплитуд колебаний с приемника 3 осуществляют с помощью осциллографа 7 и цифрового вольтметра 8.

Способ осуществляется следующим образом.

Для заданного типа изделий изготавливают эталонные конструкции при строгом соблюдении всех технологических операций при напряжениях в арматуре, изменяющихся от 0 до _o . Эти конструкции закрепляют на опорах и проводят их динамические испытания для каждого арматурного стержня в режиме вынужденных продольных колебаний.

Проведя испытания арматурного стержня во всех эталонных конструкциях в режиме вынужденных колебаний, строят эталонные графики изменения величины _sp от частоты колебаний f_э и логарифмического декремента _э (фиг. 1). Затем по аналогичной методике испытывают конструкцию серийного изготовления, определяя величины f_c и _с для каждого арматурного стержня. По графикам (фиг.1 ) определеют величину преднапряжения _sp в каждом арматурном стержне серийной конструкции, а по их значениям судят о действительном напряженно-деформированном состоянии в конструкции, качестве ее изготовления и эксплуатационной надежности.