RU2530781C2 - Способ комплексного контроля напряженно-деформированного состояния бетона плотин - Google Patents
Способ комплексного контроля напряженно-деформированного состояния бетона плотин Download PDFInfo
- Publication number
- RU2530781C2 RU2530781C2 RU2012120524/28A RU2012120524A RU2530781C2 RU 2530781 C2 RU2530781 C2 RU 2530781C2 RU 2012120524/28 A RU2012120524/28 A RU 2012120524/28A RU 2012120524 A RU2012120524 A RU 2012120524A RU 2530781 C2 RU2530781 C2 RU 2530781C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concrete
- sensors
- gallery
- seismic
- pairs
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля напряженно-деформированного состояния (НДС) гидротехнических сооружений, например плотин гидроэлектростанций, а также контроля прочности бетона эксплуатируемых предварительно напряженных железобетонных конструкций. Способ контроля параметров бетона плотин путем измерения параметров сигналов, пропускаемых через бетон галереи плотины от двух генераторов (генератор высокочастотных сигналов и генератор сейсмических волн). Сигналы генераторов, проходящие через бетон, регистрируют датчиками сейсмических волн и датчиками электромагнитного поля, в виде двух ортогонально расположенных индукционных приемных катушек. По результатам измерения наведенных в индукционных приемных катушках ЭДС на участках контролируемой зоны конструкции вычисляют сдвиг фаз (тангенс угла потерь) высокочастотного сигнала в бетоне. По величине фазового сдвига определяют коэффициент влажности бетона в зоне расположения пар датчиков (электромагнитных и сейсмических). Прочность бетона рассчитывают с учетом коэффициента влажности бетона по результатам измерений времени и скорости распространения сейсмических волн на участках между парами датчиков контролируемой зоны галереи. Технический результат заключается в повышении точности определения прочности бетона в конструкциях сооружений в процессе эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля напряженно-деформированного состояния (НДС) гидротехнических сооружений, например плотин гидроэлектростанций, а также контроля прочности бетона эксплуатируемых предварительно напряженных железобетонных конструкций пролетных строений мостов, путепроводов и других протяженных конструкций с напряжением арматуры в одном направлении и постоянно сжатых зонах.
Известно техническое решение «Способ извлечения информации о напряженно-деформированном состоянии (НДС) гидротехнических сооружений» (Пат. РФ №2280846. Опубл. В Б.И. №21 от 27.07.2006, аналог), заключающийся в возбуждении струнных датчиков, установленных в теле плотины, последовательностью коротких видеоимпульсных сигналов и измерении частоты собственных колебаний струны, путем спектрального анализа. По результатам спектрального анализа выбирают наиболее характерную моду собственных колебаний струнных датчиков, которые снова возбуждают последовательностью радиоимпульсов длительностью, не менее чем в 10 раз большей длительности видеоимпульса и несущей на характерной моде, перестраивают по этим модам приемник и далее измеряют частоту собственных колебаний, возбужденных последовательностью радиоимпульсов, по которой судят о силе давления НДС.
Основной недостаток струнных датчиков, вмонтированных в тело плотины, обусловлен их старением, появлением на струне ржавчины, усталости металла, нарушением герметичности, электрических утечек в цепи возбуждения, измеряемая собственная частота колебаний уже не дает однозначного результата об измеряемой силе НДС. Полезный сигнал в десятки раз ослабевает по амплитуде, а в ее спектре появляются дополнительные моды колебаний, отличные от основной частоты.
Известно также техническое решение «Способ ультразвукового контроля прочности бетона в конструкциях и сооружениях в процессе эксплуатации» (Пат. РФ №2262692. Опубл. 20.10.2005, прототип), по которому ультразвуковой контроль прочности бетона в конструкциях и сооружениях в процессе эксплуатации включает измерение времени и скорости распространения ультразвука не менее чем в десяти участках контролируемой зоны конструкции, вычисление средней и максимальной скоростей ультразвука в контролируемой зоне, выбуривание в конструкции и испытание кернов с последующим определением значений прочностей в участках, имеющих соответственно среднее и максимальное значение скорости ультразвука, а также расчетное определение прочности бетона на сжатие в участках контролируемой зоны конструкции, при этом определяют влажность бетона в намеченных участках конструкции и устанавливают среднюю и максимальную влажности бетона в контролируемой зоне, а прочность бетона по классу прочности на сжатие до В25 рассчитывают в соответствии с математической формулой.
Наиболее существенным недостатком этого способа является недостаточная точность контроля прочности бетона, обусловленная отсутствием средств, позволяющих с высокой точностью контролировать влажность бетона, что обуславливает погрешность измерения времени распространения в нем ультразвука или сейсмической волны.
Задачей предлагаемого технического решения является устранение отмеченных недостатков, а именно повышение эффективности извлечения информации о НДС гидротехнических сооружений.
Поставленная задача решается тем, что в Способ комплексного контроля напряженно-деформированного состояния бетона плотин, включающий измерение времени и скорости распространения ультразвука на участках контролируемой зоны конструкции, дополнительно подключают к контролируемому участку галереи генератор высокочастотных электрических сигналов, устанавливают парами датчики сейсмических волн Релея и датчики электромагнитного поля, содержащие две ортогонально расположенные индукционные приемные катушки, причем датчики, входящие в пары, устанавливают в непосредственной близости друг от друга, а пары датчиков размещают с заданным интервалом по контролируемому участку галереи, измеряют наведенные в индукционных приемных катушках ЭДС, из отношений которых вычисляют сдвиг фаз (тангенс угла потерь) высокочастотного сигнала в бетоне из равенства
Ex - ЭДС в катушке, параллельной стене галереи;
Ez - ЭДС в катушке, перпендикулярной к стене галереи.
Через фазовый сдвиг определяют коэффициент влажности бетона в зоне расположения пар датчиков (электромагнитных и сейсмических). По результатам измерений времени и скорости распространения сейсмических волн на участках между парами датчиков контролируемой зоны галереи рассчитывают прочность бетона, вводя поправки на коэффициент влажности. Зависимость угла фазового сдвига ЭДС в индукционных датчиков от влажности бетона получают экспериментально в лаборатории на смачиваемых образцах бетона соответствующей марки.
Существенным отличием и новизной предлагаемого технического решения является то, что дополнительно подключают к контролируемому участку галереи генератор высокочастотных электрических сигналов и устанавливают парами - датчики сейсмических волн Релея и датчики электромагнитного поля, содержащие две ортогонально расположенные индукционные приемные катушки, причем датчики, входящие в пары, устанавливают в непосредственной близости друг от друга, а пары датчиков размещают с заданным интервалом по контролируемому участку галереи, измеряют наведенные в индукционных приемных катушках ЭДС, из отношений которых вычисляют сдвиг фаз (тангенс угла потерь) высокочастотного сигнала в бетоне. Данное техническое решение позволяет осуществить автоматическую коррекцию результатов контроля прочности бетона по времени и скорости распространения сейсмических волн в бетоне с учетом его влажности. Коэффициент поправки на влажность определяется по углу сдвига фаз высокочастотного сигнала в бетоне в точках расположения датчиков приема сейсмических сигналов. Фазовый метод измерения времени запаздывания распространения сигнала в бетоне плотины позволяет получить высокую точность физических характеристик бетона и динамику их изменения в режиме реального времени.
На фигуре 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего способ комплексного контроля напряженно-деформированного состояния бетона плотин, где приняты следующие обозначения: излучатель сейсмических сигналов -1; приемные датчики сейсмических сигналов -21-2n и 2'1-2'n; электромагнитные датчики 31-3n и 3'1 и 3'n; нормализаторы сейсмических сигналов - 41-4n и 4'1-4'n; нормализаторы электромагнитных сигналов - 51-5n 5'1-5'n; адресный коммутатор входных сигналов - 6; аналого-цифровой преобразователь (АЦП) - 7; микропроцессор - 8; генератор высокочастотных электрических сигналов (ВЭС) - 9; генератор сейсмических сигналов (ГСС) - 10; силовой коммутатор высокочастотных электрических сигналов - 11; правая и левая сторона заземления в бетоне галереи - 12, 12'; заземление в центре бетонной галереи - 13; бетонная галерея плотины - 14; точка подключения (А) генератора сейсмических сигналов (10) к излучателю (11) сейсмических сигналов.
Устройство работает следующим образом: при включении устройства устанавливают очередность контроля левой и правой части галереи плотины. При установке первой контролируют правую часть галереи плотины, с микропроцессора (8) сигнал управления подается на генератор высокочастотных электрических сигналов (ВЭС) (9), выход которого через силовой коммутатор ВЭС (11), управляемый сигналом с микропроцессора (8), подключают к правой (12) стороне заземления в бетоне галереи. В датчиках электромагнитного поля (31-3n), установленных на теле галереи, содержащих две ортогонально расположенные индукционные приемные катушки, наводится ЭДС, содержащая информацию о физических характеристиках (влажности) бетона. Выходы датчиков электромагнитного поля (31-3n) соединены через нормализаторы электромагнитных сигналов - (51-5n), адресный коммутатор входных сигналов (6) и АЦП (7) с микропроцессором (8). В микропроцессоре (8) через вычисление отношений наведенных в катушках ЭДС измеряют сдвиг фаз (тангенс угла потерь) высокочастотного сигнала в бетоне и через него определяют влажность бетона в зоне расположения электромагнитных датчиков.
Влажность бетона определяется через отношение ЭДС в ортогональных измерительных катушках и по сдвигу их фаз
где Ex - ЭДС в катушке, параллельной стене галереи;
Ez - ЭДС в катушке, перпендикулярной к стене галереи.
При работе генератора (9) выходной сигнал на частотах порядка единиц МГц подводится через коммутатор (11) и оплетку кабеля (X) к точкам заземления (0) и (12 или 12*) на галерее. Наведенные токи проводимости, проходящие через бетон, сильно зависят от влажности бетона и существенно превышают токи смещения. В этом случае величина контролируемой зоны влажности бетона определяется глубиной слоя скип-эффекта (δ для рабочей частоты ω тока генератора (9).
где ω=2πf; f - рабочая частота генератора, Гц;
µ0=4π·10-7 - магнитная проницаемость бетона, Гн/м,
G - электропроводность бетона, См/м.
Из равенства (2) определяется необходимая рабочая частота генератора (9) для заданного значения глубины зоны контроля.
Например, при G=0,01 См/м; δ=5 м; f=1 МГц.
Зависимость электропроводности бетона от влажности можно получить экспериментально в лаборатории на смачиваемых образцах бетона соответствующей марки.
Затем по сигналу с микропроцессора (8) включают генератор сейсмических сигналов (10), выход которого (точка А) подключен к излучателю сейсмических сигналов (1). Распространяющийся по бетону галереи сейсмический сигнал регистрируют приемные датчики сейсмических сигналов (21-2n), выходы которых соединены через нормализаторы сейсмических сигналов (41-4n), адресный коммутатор входных сигналов (6) и АЦП (7) с микропроцессором (8). В микропроцессоре (8) через вычисление времени запаздывания сейсмического сигнала между двумя соседними сейсмоприемниками (21-2n) определяют величину НДС, с учетом измеренных ранее электрических параметров бетона с помощью высокочастотного сигнала.
Аналогичен режим работы устройства при определении физических характеристик бетона левой части галереи плотины.
Особенностью предложенного устройства контроля напряженно-деформированного состояния бетона плотин является применение высокочастотного метода контроля влажности бетона, что существенно повышает точность определения прочности бетона в конструкциях сооружений в процессе эксплуатации.
Предлагаемое устройство может быть реализовано промышленным способом.
Claims (2)
1. Способ комплексного контроля напряженно-деформированного состояния бетона плотин, включающий измерение времени и скорости распространения сейсмических волн на участках контролируемой зоны конструкции, отличающийся тем, что к контролируемому участку галереи подключают генератор высокочастотных электрических и генератор сейсмических сигналов и вдоль галереи устанавливают парами датчики сейсмических волн Релея и датчики электромагнитного поля, содержащие две ортогонально расположенные индукционные приемные катушки, причем датчики, входящие в пары, устанавливают в непосредственной близости друг от друга, а пары датчиков размещают с заданным интервалом по контролируемому участку галереи, измеряют наведенные в индукционных приемных катушках ЭДС, из отношений которых вычисляют сдвиг фаз (тангенс угла потерь) высокочастотного сигнала в бетоне из равенства
где Еx - ЭДС в катушке, параллельной стене галереи;
Ez - ЭДС в катушке, перпендикулярной к стене галереи;
через фазовый сдвиг определяют коэффициент влажности бетона в зоне расположения пар датчиков (электромагнитных и сейсмических), затем измеряют время и скорость распространения сейсмических волн на участках между парами датчиков контролируемой зоны галереи и определяют прочность бетона, вводя поправки на коэффициент влажности.
где Еx - ЭДС в катушке, параллельной стене галереи;
Ez - ЭДС в катушке, перпендикулярной к стене галереи;
через фазовый сдвиг определяют коэффициент влажности бетона в зоне расположения пар датчиков (электромагнитных и сейсмических), затем измеряют время и скорость распространения сейсмических волн на участках между парами датчиков контролируемой зоны галереи и определяют прочность бетона, вводя поправки на коэффициент влажности.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что зависимость угла фазового сдвига ЭДС в индукционных датчиках от влажности бетона получают экспериментально в лаборатории на смачиваемых образцах бетона соответствующей марки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012120524/28A RU2530781C2 (ru) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | Способ комплексного контроля напряженно-деформированного состояния бетона плотин |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012120524/28A RU2530781C2 (ru) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | Способ комплексного контроля напряженно-деформированного состояния бетона плотин |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012120524A RU2012120524A (ru) | 2013-11-27 |
RU2530781C2 true RU2530781C2 (ru) | 2014-10-10 |
Family
ID=49624890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012120524/28A RU2530781C2 (ru) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | Способ комплексного контроля напряженно-деформированного состояния бетона плотин |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2530781C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000180425A (ja) * | 1998-12-10 | 2000-06-30 | Toyoko Elmes:Kk | コンクリート測定装置 |
RU2262692C1 (ru) * | 2004-03-03 | 2005-10-20 | Государственное научное учреждение Поволжский научно-исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий | Способ ультразвукового контроля прочности бетона в конструкциях и сооружениях в процессе эксплуатации |
WO2006054352A1 (ja) * | 2004-11-19 | 2006-05-26 | H & B System Co.Ltd | コンクリート構造物の圧縮強度測定方法及び測定装置 |
RU2280846C1 (ru) * | 2004-12-08 | 2006-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский государственный технический университет (КГТУ) | Способ и устройство извлечения информации о напряженно-деформированном состоянии гидротехнических сооружений |
-
2012
- 2012-05-17 RU RU2012120524/28A patent/RU2530781C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000180425A (ja) * | 1998-12-10 | 2000-06-30 | Toyoko Elmes:Kk | コンクリート測定装置 |
RU2262692C1 (ru) * | 2004-03-03 | 2005-10-20 | Государственное научное учреждение Поволжский научно-исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий | Способ ультразвукового контроля прочности бетона в конструкциях и сооружениях в процессе эксплуатации |
WO2006054352A1 (ja) * | 2004-11-19 | 2006-05-26 | H & B System Co.Ltd | コンクリート構造物の圧縮強度測定方法及び測定装置 |
RU2280846C1 (ru) * | 2004-12-08 | 2006-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский государственный технический университет (КГТУ) | Способ и устройство извлечения информации о напряженно-деформированном состоянии гидротехнических сооружений |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012120524A (ru) | 2013-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6962082B2 (en) | Device and method for acoustic diagnosis and measurement by pulse electromagnetic force | |
CN101672751B (zh) | 一种测试预应力锚固体系张力的无损检测方法 | |
CN102507743B (zh) | 一种桥梁预应力孔道灌浆密实度无损检测方法 | |
CN103353479B (zh) | 一种电磁超声纵向导波与漏磁检测复合的检测方法 | |
CN101762347B (zh) | 一种用半波法测量多跨钢拉索索力的方法 | |
JP4074959B2 (ja) | パルス電磁力による音響診断・測定装置及びそれらの診断・測定方法 | |
CN103557973B (zh) | 在役结构预应力原位检测系统及方法 | |
JP5403976B2 (ja) | コンクリート構造物品質検査方法 | |
CN107102057B (zh) | 基于磁场的斜拉桥拉索疲劳损伤监测系统及方法 | |
JP4357120B2 (ja) | 非破壊検査装置 | |
JPH10253339A (ja) | 音波利用計測方法及び計測装置 | |
KR101645622B1 (ko) | 콘크리트 경화 측정 장치 및 방법 | |
CN108594294B (zh) | 孔内稳态激振剪切波测试系统及方法 | |
RU2530781C2 (ru) | Способ комплексного контроля напряженно-деформированного состояния бетона плотин | |
RU2361229C1 (ru) | Способ определения места повреждения кабеля | |
RU2733098C1 (ru) | Система автоматизированного мониторинга свайных фундаментов строительных сооружений в районах вечной мерзлоты | |
JP4919396B2 (ja) | コンクリート構造物内の鉄筋腐食程度の非破壊検査方法 | |
JP4074962B2 (ja) | パルス電磁力による音響診断・測定装置、及びそれらの診断・測定方法 | |
JP4074960B2 (ja) | パルス電磁力による音響診断・測定装置、及びそれらの診断・測定方法 | |
JP2005148061A (ja) | 共振分析を使用した超音波探知装置及び超音波探知方法 | |
US6757620B1 (en) | Method for examining structures having high natural vibration frequency using alternating manual vibration-exciting method | |
US20220308255A1 (en) | Device for evaluating characteristics of target ground containing metal component | |
CN208654091U (zh) | 孔内稳态激振剪切波测试系统 | |
JP2006010709A (ja) | パルス電磁力による音響診断・測定装置、及びそれらの診断・測定方法 | |
CN100495075C (zh) | 人工场源电法勘探信号接收机放大倍数设置方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140718 |