СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ Российский патент 1996 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к строительству, а именно, к производству железобетонных изделий и может быть использовано при выборочном или сплошном контроле строительных изделий.

Известен способ определения трещиностойкости (ГОСТ 8829-85. Конструкции и изделия бетонные и железобетонные. Методы испытания нагружением и оценка прочности, жесткости и трещиностойкости, 1985.-24 с.), включающий нагружение железобетонного изделия и определение интересуемого показателя качества.

Недостаток этого способа заключается в том, что он является разрушающим.

Известен также способ определения трещиностойкости железобетонных изделий (Методические рекомендации по оценке прочности, жесткости и трещиностойкости готовых предварительно напряженных изделий и конструкций серийного выпуска неразрушающим динамическим методом. ТбилЗНИИЭП, Мецниереба, 1973, с. 11-19), включающий закрепление контролируемого изделия на опорах в соответствии с условиями эксплуатации, возбуждение в нем вынужденных изгибных колебаний, определение резонансной частоты и декремента этих колебаний, сравнение полученных значений динамических параметров контролируемого изделия со значениями тех же параметров, полученных на эталонном изделии при тех же режимах контроля и определение по результатам сравнения показателей качества готового изделия.

Недостаток этого способа состоит в его сложности, поскольку он может быть использован только при наличии эталонного изделия, на котором должен быть осуществлен полный комплекс измерений его физико-механических характеристик.

В основу изобретения поставлена задача разработать способ определения трещиностойкости железобетонного изделия с такими режимными параметрами операций контроля, при которых отпала бы необходимость использования эталонного изделия, что позволило бы упростить способ при обеспечении высокой достоверности определяемых параметров.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе определения трещиностойкости изделий, включающем закрепление контролируемого изделия на опорах в соответствии с условиями эксплуатации, возбуждение в нем резонансных колебаний, измерение резонансной частоты и декремента колебаний, согласно изобретению, указанные измерения проводят при последовательном повышении равномерно распределенной статической нагрузки на изделие, регистрируют зависимость резонансной частоты от интенсивности нагрузки, фиксируют значения интенсивности нагрузки, при которых знак производной зависимости резонансной частоты изменяется с положительного на отрицательный и с отрицательного на положительный, в интервале, ограниченном зафиксированными значениями интенсивности нагрузки, регистрируют также зависимость декремента колебаний от интенсивности нагрузки и при наличии максимума этой зависимости принимают за интенсивность нагрузки, соответствующую началу трещинообразования, ее фиксированное значение, при котором знак производной зависимости резонансной частоты изменяется с положительного на отрицательный.

Целесообразно в изделии возбуждать продольные или поперечные колебания.

Кроме того, выгодно сначала производить измерение в режиме вынужденных колебаний, а затем свободных, определяя в первом случае резонансную частоту и декремент колебаний, а во втором частоту и логарифмический декремент свободных колебаний.

Преимущество способа заключается в том, что при его использовании нет необходимости производить измерения на эталонном изделии, то есть обеспечивается процесс упрощения процесса контроля.

На фиг. 1а изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ при возбуждении в контролируемом изделии как вынужденных, так и свободных изгибных колебаний.

На фиг. 1б изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ при возбуждении в контролируемом изделии как вынужденных, так и свободных продольных колебаний.

На фиг. 2 изображены зависимости резонансной частоты f (сплошная линия) и декремента δ колебаний (штрихпунктирная линия) изделия от величины равномерно распределенной нагрузки.

На фиг. 3 изображены те же зависимости для изделия, изготовленного с полным соблюдением всех технологических требований.

Устройство для реализации предлагаемого способа включает исследуемое железобетонное изделие 1, закрепленное на опорах 2, излучатель 3 и приемник 4 механических колебаний, генератор 5, измерительный блок 6 и равномерно распределенную нагрузку 7.

Способ реализуется следующим образом.

Контролируемое изделие 1 устанавливают на опоры 2 в соответствии с условиями эксплуатации и после выверки плотности опирания его на опоры 2 устанавливают на нем излучатель 3 и приемник 4 механических колебаний в соответствии со схемами, приведенными на фиг. 1а, б. Так, в случае возбуждения в изделии 1 поперечных колебаний (фиг. 1а) излучатель 3 и приемник 4 механических колебаний устанавливаются на одной оси в середине пролета контролируемого изделия, иными словами по оси, перпендикулярной продольной оси изделия 1. В случае возбуждения в изделии 1 продольных колебаний (фиг. 1б) излучатель 3 и приемник 4 механических колебаний устанавливаются также на одной оси, но на противоположных торцах контролируемого изделия 1, то есть по оси, параллельной продольной оси изделия 1.

Затем осуществляют возбуждение в изделии вынужденных колебаний путем подачи на излучатель 3 механических колебаний электрического сигнала заданного уровня от генератора 5. Колебания изделия 1 преобразуют с помощью приемника 4 механических колебаний в электрический сигнал, по величине которого (измеренного с помощью измерительного блока 6) судят об амплитуде колебаний изделия 1. Измеряя частоту электрического сигнала, подаваемого с генератора 5 на излучатель 3 механических колебаний, измеряют амплитудно-частотную зависимость колебаний контролируемого изделия, по которой определяют резонансную частоту. Здесь следует заметить, что при измерении амплитудно-частотной характеристики изделия 1 величину энергии, подаваемой на излучатель 3 механических колебаний, поддерживают на заданном уровне. Далее отключают излучатель 3 механических колебаний от генератора 5, в результате в изделии 1 устанавливаются свободные затухающие колебания, которые регистрируются с помощью измерительного блока 6. По полученной в режиме свободных затухающих колебаний зависимости определяют частоту свободных колебаний изделия 1.

Затем, не изменяя схемы измерений, осуществляют воздействие на контролируемое изделие 1 равномерно распределенной нагрузкой 7, интенсивность которой последовательно увеличивают. На каждой ступени нагружения контролируемого изделия 1 равномерно распределенной нагрузкой 7 по описанной выше методике осуществляют измерение резонансной частоты и/или частоты свободных колебаний контролируемого изделия 1 и определяют знак производной зависимости частоты колебаний изделия от величины равномерно распределенной нагрузки 7, при которой знак указанной выше производной скачкообразно изменяется с положительного на отрицательный. Начиная с этого значения равномерно распределенной нагрузки определяют зависимость декремента колебания и/или логарифмического декремента колебаний (соответственно полученных при режимах возбуждения вынужденных и свободных колебаний) от интенсивности равномерно распределенной нагрузки.

Процесс нагружения контролируемого изделия 1 прекращают с момента скачкообразного изменения знака производной зависимости резонансной частоты и/или частоты свободных колебаний изделия от интенсивности равномерно распределенной нагрузки с отрицательного на положительный.

Наличие максимума на зависимости декремента колебаний и/или логарифмического декремента колебаний (соответственно для режимов вынужденных и свободных колебаний) от интенсивности равномерно распределенной нагрузки, измеренного в интервале, ограниченном значениями нагрузок, при которых знак упомянутой выше производной меняется дважды, свидетельствует о том, что значение нагрузки, отвечающее первому скачкообразному изменению знака производной о положительного на отрицательный, равно нагрузке, соответствующей началу трещинообразования Ртр.

В качестве одного из примеров реализации способа с использованием режима вынужденных продольных колебаний на фиг. 2 и 3 представлены результаты испытаний двух изделий (железобетонных перемычек типа 8ПБ13-1), причем первое изделие (фиг. 2) было изготовлено намеренно дефектным.

Анализ измеренных зависимостей показывает наличие интервала значений равномерно распределенной нагрузки, в пределах которого знак производной зависимости f-P дважды меняет знак: сначала с положительного на отрицательный, а затем с отрицательного на положительный. В указанном интервале изменения нагрузки наблюдается также максимум на зависимости d P. Следовательно, нагрузка, при которой знак производной изменяется скачкообразно с положительного на отрицательный, равна нагрузке, соответствующей началу трещинообразования. Для первого объекта контроля нагрузка соответствующая - Ртр, равна 1,02 кн/м, для второго 2,25 кн/м. Сравнение полученных данных с результатами статических разрушающих испытаний показало, что отклонение не превышает 1-2%

Использование: контроль качества железобетонных изделий. Сущность изобретения: нагрузку, соответствующую началу трещинообразования, определяют по регистрируемой зависимости резонансной частоты продольных или поперечных колебаний, возбуждаемых в изделии, от интенсивности равномерно распределенной нагрузки на изделие. Измерение резонансной частоты производят при последовательном повышении нагрузки. На указанной зависимости фиксируют значения интенсивности нагрузки, при которых знак производной изменяется с положительного на отрицательный и с отрицательного на положительный. В интервале, ограниченном зафиксированными значениями, регистрируют также зависимость декремента колебаний от интенсивности нагрузки. Если на последней зависимости имеется максимум, то за интенсивность нагрузки, соответствующую началу трещинообразования, принимают первое из указанных зафиксированных значений. Измерения производят сначала в режиме вынужденных колебаний, а затем - свободных. 3 з.п. ф-лы., 3 ил.

1. Способ определения трещиностойкости железобетонных изделий, по которому изделие закрепляют на опорах в соответствии с условиями эксплуатации, возбуждают в нем резонансные колебания и измеряют резонансную частоту и декремент колебаний, отличающийся тем, что указанные измерения проводят при последовательном повышении равномерно распределенной нагрузки на изделие, регистрируют зависимость резонансной частоты от интенсивности нагрузки, фиксируют значения интенсивности нагрузки, при которых знак производной зависимости резонансной частоты изменяется с положительного на отрицательный и с отрицательного на положительный, в интервале, ограниченном зафиксированными значениями интенсивности нагрузки, регистрируют также зависимость декремента колебаний от интенсивности нагрузки и при наличии максимума этой зависимости принимают за интенсивность нагрузки, соответствующую началу трещинообразования, ее зафиксированное значение, при котором знак производной зависимости резонансной частоты изменяется с положительного на отрицательный. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в изделии возбуждают продольные колебания. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в изделии возбуждают поперечные колебания. 4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что измерения производят сначала в режиме вынужденных колебаний, а затем свободных.