RU2354949C2 - Способ неразрушающего контроля качества железобетонных конструкций блочного типа - Google Patents
Способ неразрушающего контроля качества железобетонных конструкций блочного типа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2354949C2 RU2354949C2 RU2007105315/28A RU2007105315A RU2354949C2 RU 2354949 C2 RU2354949 C2 RU 2354949C2 RU 2007105315/28 A RU2007105315/28 A RU 2007105315/28A RU 2007105315 A RU2007105315 A RU 2007105315A RU 2354949 C2 RU2354949 C2 RU 2354949C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oscillations
- determined
- frequency
- concrete structures
- coefficient
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области строительства, в частности к методам неразрушающего контроля и интегральной оценки качества железобетонных конструкций балочного типа при их изготовлении. Способ заключается в установке конструкции на стенде, закреплении ее концов согласно условиям эксплуатации, установке на противоположных поверхностях конструкции (в середине ее пролета) для возбуждения и регистрации изгибных механических колебаний излучателя и приемника механических колебаний. После этого производится нагружение конструкции статической равномерно распределенной нагрузкой и возбуждение с помощью генератора синусоидальных колебаний и усилителя мощности в конструкции колебаний в требуемом диапазоне частот, при этом поддерживают энергию этих колебаний строго на заданном уровне. Затем с помощью анализатора спектра производят снятие амплитудно-частотной характеристики контролируемой конструкции и определение по ней резонансной частоты колебаний. Далее на этой резонансной частоте при уровне энергии возбуждения продольных или поперечных колебаний конструкции производят спектральный анализ колебательного процесса, определяют первые четыре амплитуды колебаний и по ним вычисляют коэффициент нелинейных искажений. Степень дефектности конструкции определяют по величине отклонения коэффициента нелинейных искажений контролируемой конструкции от соответствующего значения этого коэффициента для эталонной конструкции. Технический результат заключается в повышении информативности и достоверности получаемых интегральных оценок качества. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области строительства, в частности к методам неразрушающего контроля и интегральной оценки качества железобетонных конструкций балочного типа при их изготовлении.
Известен способ определения прочности, жесткости и трещиностойкости железобетонных конструкций балочного типа [1, с.15-16; с.143-148], который заключается в установке конструкции на стенде, закреплении ее концов согласно условиям эксплуатации, возбуждении в ненагруженной конструкции поперечных колебаний, измерении частоты свободных или вынужденных резонансных колебаний и сопоставлении их с частотами колебаний, полученными для эталонной конструкции данного типа при тех же условиях закрепления ее концов.
Недостаток этого способа заключается в следующем. При использовании свободных поперечных колебаний основного тона в ненагруженной конструкции не обеспечивается полноценное проявление дефектов, особенно расположенных в приопорных зонах конструкции, колеблющихся с малыми амплитудами, и их влияние на измеряемые динамические параметры. По этой же причине использование только одного динамического параметра для оценки прочности, жесткости и трещиностойкости железобетонных конструкций не обеспечивает приемлемой точности и достоверности получаемых оценок.
Известен также способ неразрушающего контроля качества готовых железобетонных конструкций балочного типа с использованием продольных колебаний [2], принятый в качестве прототипа, который заключается в установке конструкции на стенде, закреплении ее концов согласно условиям эксплуатации, возбуждении в ненагруженной конструкции вынужденных продольных колебаний, измерении резонансной частоты и декремента этих колебаний и сопоставлении их с соответствующими динамическими параметрами, полученными для эталонной конструкции заданного типа при тех же режимах контроля и условиях закрепления ее концов.
Недостаток этого способа заключается в том, что при его использовании на измеряемую резонансную частоту и декремент колебаний железобетонных конструкций балочного типа не сказываются дефекты, которые проявляются при деформациях изгиба. Поэтому использование только этих динамических параметров не обеспечивает достоверности получаемых оценок.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении информативности способа и достоверности получаемых интегральных оценок качества железобетонных конструкций балочного типа.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в способе неразрушающего контроля качества железобетонных конструкций балочного типа, заключающемся в установке конструкции на стенде, закреплении ее концов согласно условиям эксплуатации, возбуждении в конструкции колебаний на резонансной частоте, измерении этой частоты и декремента вынужденных колебаний, сопоставлении этих динамических параметров с соответствующими параметрами эталонной конструкции заданного типа при тех же режимах контроля и условиях закрепления, и определении по результатам сравнения показателей качества контролируемого изделия, для контролируемой конструкции производят спектральный анализ колебательного процесса, определяют первые четыре амплитуды колебаний и по ним вычисляют коэффициент нелинейных искажений.
Целесообразно также коэффициент нелинейных искажений определять при разных уровнях энергии возбуждения поперечных или продольных колебаний, строить графики «коэффициент нелинейных искажений - энергия вибровозбуждения» для эталонной и контролируемой конструкций и оптимальный уровень энергии возбуждения колебаний находить по максимальному расхождению этих кривых на начальном участке стабилизации.
Сущность изобретения поясняется чертежами, изображенными на фигурах 1…3.
На фиг.1 представлена функциональная схема экспериментальной установки для измерения коэффициента нелинейных искажений Кни с использованием продольных (а) и поперечных (б) колебаний, где 1 - контролируемое изделие, 2 - излучатель механических колебаний, 3 - приемник механических колебаний, 4 - генератор синусоидальных колебаний, 5 - усилитель мощности, 6 - частотомер, 7 - цифровой вольтамперметр, 8 - предварительный усилитель, 9 - анализатор спектра, 10 - электронный осциллограф, 11 - равномерно распределенная нагрузка.
На фиг.2 представлена зависимость Кни от мощности W, подводимой к вибровозбудителю колебаний, полученная по результатам испытаний железобетонных перемычек типа 8ПБ-13-1 с размерами 1190×120×90 мм при продольных (схема а) и поперечных (схема б) колебаниях.
В основу предлагаемого способа контроля качества железобетонных конструкций балочного типа положено использование дополнительного динамического параметра - коэффициента нелинейных искажений, хорошо известного в радиотехнике и применяемого для оценки интегральной нелинейности колебательной системы. Коэффициент нелинейных искажений Кни определяется по спектральному составу колебательной системы по формуле [3]:
где A1 - амплитуда колебаний основного тона колебаний, A2, А3, … - амплитуды последующих гармоник. Анализ спектрального состава колебаний (определение величин A1, A2, А3, …) можно осуществить при помощи специализированного измерительного прибора - анализатора спектра (например, типа СК4-56).
Величина Кни численно отражает распределение энергии колебаний по их спектру между основным тоном и его гармониками. С физической точки зрения этот параметр характеризует интегральную нелинейность колебательной системы за один цикл простых гармонических колебаний.
Железобетон является нелинейным материалом. На нелинейность его физических свойств накладывается также и влияние всевозможных дефектов конструкции, приобретенных ею как при изготовлении, так и при эксплуатации. Предварительно напряженные железобетонные конструкции обладают невысокой степенью нелинейности (Кни≤10%), поэтому при их спектральном анализе вкладом гармоник выше четвертой в общий спектр колебаний можно пренебречь (ввиду малости их амплитуд). В этом случае для нахождения Кни рекомендуется пользоваться упрощенным выражением [3]:
Известно, что свойства, присущие кратным и некратным гармоникам частотного спектра колебательной системы, существенно различаются. Кратные гармоники имеют набор фиксированных значений частот, кратных основному тону, а некратные имеют непрерывный спектр, и их вклад в результирующие колебания незначителен. Это объясняется их различной природой. Кратные гармоники вызваны нелинейностью самой колебательной системы, а некратные - паразитной акустической эмиссией, обусловленной проявлением различных микродефектов в системе.
Анализ частотного спектра нелинейных колебаний железобетонных конструкций позволяет изучить вопрос о распределении колебательной энергии по спектру между основным тоном и его кратными и некратными гармониками. Сопоставление же спектров колебаний контролируемой и эталонной конструкций по коэффициенту нелинейных искажений позволяет выявить степень влияния дефектов на изменение Кни и тем самым оценить уровень дефектности контролируемой конструкции.
При использовании кривых Кни - W для анализа степени дефектности контролируемой конструкции интегральным показателем ее качества может служить величина расхождения кривых для серийного и эталонного изделий при конкретном значении энергии возбуждения поперечных колебаний.
Способ осуществляется следующим образом. Контролируемую конструкцию 1 (см. фиг.1) устанавливают на специальном вибрационном стенде и закрепляют ее концы согласно принятой для данного изделия схемы закрепления. На противоположных поверхностях конструкции (в середине ее пролета) для возбуждения и регистрации изгибных механических колебаний устанавливают излучатель 2 (например, электродинамический вибровозбудитель) и приемник механических колебаний 3 (первичный преобразователь виброперемещений). Конструкцию нагружают некоторой равномерно распределенной нагрузкой 11. С помощью генератора синусоидальных колебаний 4 и усилителя мощности 5 возбуждают в конструкции колебания в требуемом диапазоне частот, поддерживая энергию этих колебаний строго на заданном уровне. При этом частоту и амплитуду электрического сигнала, подаваемого на вход вибровозбудителя поперечных колебаний 2, контролируют частотомером 6 и цифровым вольтамперметром 7. Сигнал с приемника механических колебаний усиливается с помощью предварительного усилителя 8, а с помощью анализатора спектра 9 снимают амплитудно-частотную характеристику контролируемой конструкции, по которой определяют резонансную частоту колебаний. Кроме того, в схему включен электронный осциллограф 10 для визуализации колебательного процесса. Далее в конструкции 1 возбуждают колебания на резонансной частоте при том же уровне энергии и определяют по частотному спектру резонансных колебаний величину коэффициента нелинейных искажений Кни, используя формулу (2).
Повторяя последние две операции, плавно увеличивают уровень вводимой энергии, начиная с минимального, до такого уровня, при котором происходит значительное увеличение параметра Кни, соответствующее переходу конструкции в стадию упругопластического деформирования. Затем строят зависимость Кни - W.
Эту зависимость сопоставляют с аналогичной зависимостью, предварительно построенной для изделия-эталона, и по результатам сравнения (по расхождению кривых Кни - W) делают заключение о качестве контролируемой конструкции.
При воздействии продольных колебаний способ реализуется аналогично.
Пример реализации способа.
Для проведения испытаний была взята железобетонная перемычка типа 8ПБ-13-1 серийного изготовления, выполненная при тщательном контроле всех технологических операций и принятая за эталон. Перемычка была установлена на специальном стенде для проведения вибрационных испытаний по схеме шарнирно опертой по концам балки. К ней были подключены все приборы и устройства, указанные на фиг.1.
Проведя исследование выбранной за эталон конструкции в рассмотренной выше последовательности, были получены следующие результаты.
При возбуждении поперечных колебаний: при уровнях вводимой энергии W=0,005, 0,01, 0,06, 0,12, 0,22, 0,33, 0,48, 0,66, 0,86 Вт были получены соответственно коэффициенты нелинейных искажений Кни=2,50, 2,60, 3,08, 4,23, 5,77, 7,50, 9,95, 11,82% (см. фиг.2,а).
При возбуждении продольных колебаний: при уровнях вводимой энергии W=0,10, 0,35, 0,74, 1,31, 2,11, 3,00, 4,05, 5,28, 6,71, 8,38 Вт были получены соответственно коэффициенты нелинейных искажений Кни=1,52, 1,61, 2,28, 2,48, 3,43, 4,19, 4,95, 5,33, 6,09, 6,67% (см. фиг.2,б).
Далее перемычка была нагружена статической равномерно распределенной нагрузкой Р=2,25 кН/м, при которой появились трещины в ее нижней зоне. После разгрузки эта перемычка была использована в качестве дефектной.
Проведя исследование дефектной конструкции, были получены следующие результаты.
При возбуждении поперечных колебаний: при уровнях вводимой энергии W=0,005, 0,01, 0,06, 0,12, 0,22, 0,33, 0,48, 0,66, 0,086 Вт были получены соответственно коэффициенты нелинейных искажений Кни=5,15, 6,62, 9,20, 12,14, 16,08, 18,40, 21,35, 23,55, 26,50% (см. фиг.2,а).
При возбуждении продольных колебаний: при уровнях вводимой энергии W=W=0,10, 0,35, 0,74, 1,31, 2,11, 3,00, 4,05, 5,28, 6,71, 8,38 Вт были получены соответственно коэффициенты нелинейных искажений Кни=3,24, 5,90, 7,43, 8,95, 10,01, 10,67, 12,19, 13,14, 13,71, 14,28% (см. фиг.2-б).
Анализ кривых на фиг.2 показывает, что наиболее ощутимо нелинейные свойства железобетонных конструкций проявляются при воздействии поперечных (изгибных) колебаний, так как именно в этом случае достигаются наибольшие амплитуды колебаний, иногда приводящие к выходу конструкции за пределы зоны упругих деформаций. Кроме того, уровень вводимой энергии также существенно сказывается и на величине коэффициента нелинейных искажений. Можно говорить об оптимальном уровне вводимой энергии, который определяется стабилизацией расхождения кривых 1 и 2. Для поперечных колебаний этот уровень находится в диапазоне от 0,3 до 0,5 Вт, для продольных колебаний - в диапазоне от 4,0 до 6,0 Вт.
Приведенные результаты динамических испытаний железобетонных перемычек убедительно свидетельствуют о том, что коэффициент нелинейных искажений может быть использован как самостоятельный (или дополнительный) критерий для интегральной оценки их качества.
Таким образом, технический результат - повышение информативности способа и достоверности получаемых интегральных оценок качества железобетонных конструкций балочного типа - достигается за счет использования, наряду с известными, нового динамического параметра - коэффициента нелинейных искажений, определяемого при воздействии на контролируемую конструкцию вынужденных поперечных или продольных колебаний в режиме резонанса, и измерения значений этого параметра при оптимальном уровне энергии возбуждения колебаний, устанавливаемом по максимальному расхождению кривых Кни - W для эталонной и контролируемой конструкций на начальном участке их стабилизации.
Источники информации
1. Сехниашвили Э.А. Интегральная оценка качества и надежности предварительно напряженных конструкций. - М.: Наука, 1988.
2. Патент РФ №2097727. Способ неразрушающего контроля качества готового железобетонного изделия. / Коробко В.И., Слюсарев Г.В. Опубл. в БИ №33, 1997.
3. Шкритек П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике: Пер. с нем. - М.: Мир. 1991. С.30-42.
Claims (1)
- Способ неразрушающего контроля качества железобетонных конструкций балочного типа, заключающийся в установке конструкции на стенде, закреплении ее концов согласно условиям эксплуатации, установке на противоположных поверхностях конструкции (в середине пролета) для возбуждения и регистрации изгибных механических колебаний излучателя и приемника механических колебаний, нагружении статической равномерно распределенной нагрузкой, возбуждении с помощью генератора синусоидальных колебаний и усилителя мощности в конструкции колебаний в требуемом диапазоне частот, поддерживая энергию этих колебаний строго на заданном уровне, с помощью анализатора спектра производят снятие амплитудно-частотной характеристики контролируемой конструкции, и определении по ней резонансной частоты колебаний, далее на этой резонансной частоте при уровне энергии возбуждения продольных или поперечных колебаний конструкции производят спектральный анализ колебательного процесса, определяют первые четыре амплитуды колебаний и по ним вычисляют коэффициент нелинейных искажений, а степень дефектности конструкции определяют по величине отклонения коэффициента нелинейных искажений контролируемой конструкции от соответствующего значения этого коэффициента для эталонной конструкции.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007105315/28A RU2354949C2 (ru) | 2007-02-12 | 2007-02-12 | Способ неразрушающего контроля качества железобетонных конструкций блочного типа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007105315/28A RU2354949C2 (ru) | 2007-02-12 | 2007-02-12 | Способ неразрушающего контроля качества железобетонных конструкций блочного типа |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007105315A RU2007105315A (ru) | 2008-08-20 |
RU2354949C2 true RU2354949C2 (ru) | 2009-05-10 |
Family
ID=39747590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007105315/28A RU2354949C2 (ru) | 2007-02-12 | 2007-02-12 | Способ неразрушающего контроля качества железобетонных конструкций блочного типа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2354949C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2521748C1 (ru) * | 2013-01-16 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Объединенные электротехнические заводы" (ОАО "ЭЛТЕЗА") | Способ контроля физического состояния железобетонных опор со стрежневой напрягаемой арматурой |
-
2007
- 2007-02-12 RU RU2007105315/28A patent/RU2354949C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Сехниашвили Э.А. Интегральная оценка качества и надежности предварительно напряженных конструкций. - М.: Наука, 1988. Шкритек П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике: Пер. с нем. - М.: Мир, 1991, с.30-42. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2521748C1 (ru) * | 2013-01-16 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Объединенные электротехнические заводы" (ОАО "ЭЛТЕЗА") | Способ контроля физического состояния железобетонных опор со стрежневой напрягаемой арматурой |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007105315A (ru) | 2008-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6202490B1 (en) | Nondestructive testing apparatus | |
CN105067703A (zh) | 一种板状金属构件/材料剩余寿命的无损检测和评价方法 | |
DE102008008609A1 (de) | Verfahren zur Optimierung der Spannungsverteilung bei Anwendungen akustischer Thermographie | |
RU2354949C2 (ru) | Способ неразрушающего контроля качества железобетонных конструкций блочного типа | |
RU2524743C2 (ru) | Способ бездемонтажной поверки пьезоэлектрического вибропреобразователя на месте эксплуатации | |
RU2194978C2 (ru) | Способ контроля технического состояния пролетных строений | |
RU2259546C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля качества железобетонных конструкций балочного типа | |
RU2245543C2 (ru) | Способ контроля дефектности изделия | |
JP2008209395A (ja) | 圧電デバイスの周波数短期安定度検査方法及び検査装置 | |
JPH112643A (ja) | 加速度センサの周波数特性検査装置 | |
RU2160893C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля качества готового железобетонного изделия | |
RU2473880C2 (ru) | Способ определения модуля упругости бетона в упругих железобетонных конструкциях балочного типа | |
RU2066860C1 (ru) | Способ определения трещиностойкости | |
RU2097727C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля качества готового железобетонного изделия | |
RU2320987C1 (ru) | Способ определения остаточного ресурса детали акустической диагностикой | |
RU2719793C1 (ru) | Способ определения модуля упругости бетона в упругих железобетонных балках | |
RU2029931C1 (ru) | Способ определения величины преднапряжения арматуры в готовой строительной конструкции | |
RU2073218C1 (ru) | Способ определения величины преднапряжения арматуры в готовой строительной конструкции | |
RU2037819C1 (ru) | Способ контроля технического состояния изделий из композиционных материалов | |
Mukhopadhyaya | PADMINI KUTTURU | |
RU2499234C1 (ru) | Способ контроля добротности пьезорезонаторов и устройство для его осуществления | |
SU200259A1 (ru) | Способ определения рассеяния энергии в материалах при колебаниях | |
RU2184949C1 (ru) | Способ контроля жесткости, трещиностойкости и прочности изгибаемых железобетонных конструкций | |
SU1716421A1 (ru) | Способ ультразвукового контрол изменени характеристик строительных конструкций | |
Konieczny et al. | Technical condition diagnosing of the cableway supports’ foundations |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20081010 |
|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20081010 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20081215 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090213 |