Способ измерения напряжений в элементах строительных конструкций Советский патент 1986 года по МПК G01L1/10 

/

t

S

фиг.. Изобретение относится к приборостроению, в частности к способам измерения в строительных элементах, применяемых в горном деле. Целью изобретения является обеспечение измерений на растянутых или сжатых балочных элементах произвольной жесткости. На фиг.1 изображен строительный элемент в виде арки горной крепи в ненагруженном состоянии; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З -- нагружение строительного элемента; на фиг.4 - выделение участка элемента для измерений; на фиг.5 - установка дополнительных масс на выделенном участке; на фиг.6 - возбуждение поперечных колебаний участка. В качестве строительного элемента для измерения его напряжений взята стальная арка 1 временной крепи строящегося тоннеля. Арка выполнена из проката двутаврового поперечного сечения (фиг.1 и 2). После разработки и уборки породы на участок строящегося тоннеля доставляют арки, устанавливают и включают их в работу путем забивки клиньев между ними и поверхностью выработки. С течением времени установленная крепь нагружается развивающимся горным давление до определенной величины (фиг.13), вызывающим напряжения в элеДля проведения измерений напряжений в нагруженном элементе на нем выделяется с юмощью меток 2 участок длиной 1, свободный от внешних воздействий, на нейтральной оси 3 по стенке 4 двутавра (фиг.4). На выделенной части длины элемента закрепляют две дополнительные массы 5 (фиг.5). Указанные массы в сумме должны превьнпать массу выделенного участка элемента для обеспечения возникновения свободных колебаний на ограниченном этими массами участке. Кроме того, дополнитеьные массы 5 жестко связаны между собой с помощью металлических накладок 6 для обеспечения постоянства длины выделенных участков. В выделенной части элемента длиной 1 возбуждают свободные колебания с помощью ударной нагрузки Q (фиг.6) и измеряют частоту колебаний с помощью чувствительного элемента (катушки с сердечником), соединенного с частотомером. При этом чувствительный элемент .должен быть жестко связан с дополнительными массами 5 для исключения измерения колебаний дополнительных масс. Затем определяются напряжения о в строительном элементе путем подстановки величин параметров арки и измеренной частоты собственных колебаний выделенного участка стенки двутавра по формуле 12 5 о акр-al f , где а - напряжение в элементе, МПа; Окр -критическое напряжение продольного изгиба свободного участка между инерционными массами, МПа; 1 - длина -свободного участка между инерционными массами, м; измеренная частота колебаний основного тона, Гц; эмпирический коэффициент, зависящий от профиля элемента и крепления дополнительных инерционных масс, определяемый при градуировке, МПа X . Формула изобретения Способ измерения напряжений в элементах строительных конструкций, заключающийся в том, что возбуждают свободные колебания элемента строительной конструкции, измеряют их частоту и по ней судят о напряжениях в элементе строительной конструкции, отличающийся тем, что, с целью обеспечения измерений на растянутых или сжатых балочных элементах произвольной жесткости, на свободном участке элемента предварительно закреп;1яют две дополнительные инерционные массы, жестко связанные между собой и с концами свободного участка, сумма которых превышает массу свободного участка, вычисляют критическое напряжение продольного изгиба свободного участка между инерционными массами, возбуждения колебаний свободного участка между инерционными массами производят ударной нагрузкой, измеряют частоту колебаний основного тона посредством чувствительного элемента, жестко связанного с одной из инерционных масс, при этом напряжения в элементе определяют по формуле а Окр- . где о - напряжения в элементе, МПа; Окр-критическое напряжение продольного изгиба свободного участка между инерционными массами, МПа; длина свободного участка между инерционными массами, м; измеренная частота колебаний основного тона, Гц; а - эмпирический коэффициент, зависящий от профиля элемента и крепления дополнительных инерционных масс, определяемый при градуировке, МПа X .

А-А

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет обеспечить измерения на растянутых или сжатых балочных элементах произвольной жесткости. На выделенном участке нагруженного элемента 4 закрепляют две жестко связаные между собой накладками 6 дополнительные массы 5, в сумме превышающие массу выделенного участка. С помощью ударной нагрузки возбуждают в участке свободные колебания, замеряя частоту их основного тона чувствительным элементом. По величинам параметров элемента и измеренной частоте собственных колебаний определяют напряжения 8 нем. 6 ил. с (О (Л 5 ю Oi ОС QO СП

Г

фиг. /

/у/уУУ/ух/Ч

Puz.2

фиг А