Акустико-эмиссионный способ определения напряжений в железобетонных сваях Советский патент 1992 года по МПК G01N29/14 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля физико-механических характеристик материалов и изделий методом АЭ и может быть использовано для контроля напряженного состояния в 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,

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 распределе 4 X

О

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 осуа ествляют 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 глубине; 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 связи грунта с противооползневой сваей распределение напряжений в ней и грунте адекватны. Это дает возможность определить распределение реальных напряжений, например, в 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 в конструкции, сопоставлении результатов измерений с расчетными значениями контролируемых

величин.

Акустико-эмиссионный способ определения напряжений в железобетонных сваях проводится 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 аку- стико-эмиссионной аппаратурой приемный

преобразователь АЭ с предусилителем, который в процессе измерений дискретно перемещают по всей глубине шпура. Шаг 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 fcp появления сигналов АЭ и определяют величину статических напряжений а в заданной точ- кесваи по известной регрессионной зависимости:

7/R + с2 In Ј где R - предел прочности бетона;

rjR , С, А- регрессионные коэффициен- ты.

Значения регрессионных коэффициентов tfr , С, А определяют заранее путем испытания образцов бетона контролируемой сваи.

Поскольку, как уже указывалось, характер распределения напряжений в самой свае аналогичен распределению напряжений по глубине, для определения абсолютной величины напряжений в свае на любой 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 на исследуемой глубине (по установленной эпюре напряжений в грунте), можно получить уровень напряжений в свае на той же глубине.

Формула изобретения

Акустико-эмиссионный способ определения напряжений в железобетонных сваях, 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, отличающийся 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 при- емный 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.

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.

бХнРпЛР О Ю Ю Ю р M

)