Файл: Аронов Р.И. Испытание сооружений учеб. пособие.pdf

А-А

Обратный отвес служит для выноса вверх, через вертикальную шахту или трубу, положе­ ния марки, заложенной у основания.

Схематически один из вариантов конструк­ ции отвеса показан на рис. 59. Проволока 2, подвешенная к штоку 6, поддерживается по­ плавком 5, погруженным в сосуд с жидко­ стью, закрепленный на заданном уровне над наблюдаемой точкой 1. Горизонтальные пере­ мещения определяются по положению визир­ ного штифта 7.

На рис. 60 приведена схема обратного отвеса для наблюдения за горизонтальными перемещениями по­ верхности грунта и частей сооружений относительно глубинного репера 1, заложенного на дне скважины. Обсадная труба 2 , опущенная в скважину, и поме­ щенный над ней сосуд 3 заполнены водой. Инварная проволока 4 натянута поплавком 5 с визирным штиф­ том 6 , над центром которого устанавливается микро­ скоп 7 для снятия отсчетов.

Рнс. 60. Схема обратного отвеса для наблюдения за го­

95

3-4. Метод натянутой нити

Для точек, расположенных по прямой (в горизонтальном «ство­ ре»), перемещения, перпендикулярные направлению створа, могут измеряться с помощью натянутой проволоки, что целесообразно при отсутствии прямой видимости или при большой длине створа (порядка нескольких сотен метров), т. е. в случаях, требующих пе­ реноса оптических инструментов с визированием на промежуточ­ ные марки, что снижает точность получаемых результатов и затруд­ няет работу.

На рис. 61 схематически показана натянутая проволока 1, ори­ ентированная концевыми фиксаторами 4 и поддерживаемая по дли-

6 ö)

Рис. 61. Применение натянутой проволоки для определения горизонтальных смещении:

не в ряде точек плавающими опорами. Горизонтальные перемеще­ ния, перпендикулярные направлению створа, возникающие в соору­ жении, определяют (до 0,1 мм) по изменению положения поплавков 7 плавающих опор относительно корпуса их ванночек 6 (отсчеты бе­ рутся по линейкам с нониусами, на рисунке не показанными).

Рассматриваемый метод разработан для наблюдения перемеще­ ний в гидротехнических сооружениях. В потернах плотин при длине створов, например, до 600 м разброс показаний при повторных от­ счетах в большинстве случаев не превышает ±0,2 мм.

3-5. Стереофотограмметрическая * и фотограмметрическая съемки

В настоящее время эти съемки все шире применяются как при натурных испытаниях сооружений, так и при испытаниях, проводи­ мых в лабораторных условиях, в том числе, и при испытании строи­ тельных моделей.

* Стереофотограмметрия — от греч. слов: стереос — пространство, фото — свет, грам(ма) — запись и метрео — измеряю.

Эффективно используется в разных областях техники: при составлении карт и планов, определении объемов открытых горных выработок, монтаже сложных крупногабаритных машин и оборудования, съемке и обмерах памятников архи­ тектуры и др.

96

а)

Рис. 62. Схема геометрических построений при фотограмметрической съемке:

с фотопластинкой; S — оптический центр фотока­ меры

Принцип действия. На выбран­ ном расстоянии У (по геодезической терминологии «отстоянии») от объекта съемки устанавливается фототеодолит пли специальная фотограмметрическая камера. Как видно из рис. 62, точке N с координатами X и Z на снимке соот­ ветствует точка п с координатами х и z, связанными соотношениями

где f — фокусное расстояние фотокамеры.

Если расстояние У известно, то, измерив на снимке л: и z, мож­ но найти координаты точки N.

Д л я решения пространственной задачи, т. е. определения по вы­ полненным снимкам также и значения У, необходима съемка с двух точек (рис. 63), называемых соответственно левым и правым конца­ ми базиса В съемки. Наблюдаемой точке с абсциссой X на левом и правом снимках будут соответствовать точки П\ и п2 с абсциссами А'і и х2. Найдя разность этих абсцисс р — х і—х2, называемую «гори­

Рис. 63. Геометрические построения при съемке с двух позиций:

/ — левый снимок; 2 —правый снимок; В — база съемки

Обработка снимков, т. е. измерение координат и нахождение па­ раллаксов исследуемых точек, производится с помощью прецизион­ ного оптического прибора — стереокомпаратора.

Определение перемещений. Более простым является случаи плоской задачи, когда наблюдаемые точки, перемещаясь, не выхо­ дят из плоскости. При этом достаточно произвести съемку объекта до и после его деформации с одной точки установки инструмента. Такая съемка называется фотограмметрической.

В случае пространственной задачи необходима стереометричес­ кая съемка. В этом случае участки исследуемой поверхности как до, так и после деформации, должны быть засняты каждый раз с двѵх неизменных позиций.

Преимущества рассматриваемых методов:

1)одновременность фиксирования всех точек сооружения, отра­ жаемых на снимке;

2)возможность определения перемещений в произвольно боль­

шом числе точек, отмеченных на снимке; 3) обработка снимков производится в спокойных камеральных

условиях, с возможностью повторной проверки полученных данных; сами же фотографии являются надежным документом, отражаю­ щим состояние исследуемого объекта в момент съемки.

Недостатки: 1) требуется применять специальную аппаратуру, а обслуживающий персонал должен иметь соответствующую подго­

98

товку; 2) съемка ограничена пределами прямой видимости; 3) необ­ ходимы подготовительные работы для обеспечения неизменности точек установки инструментов в процессе испытания и 4) большие сооружения приходится снимать с нескольких позиций, что наруша­ ет одновременность съемки и усложняет камеральную обработку.

При съемке с расстояния в Ю л и более можно пользоваться обычными фототеодолитами. Подсчеты и экспериментальная про­ верка показывают, что при 7=10 м погрешности в определении пе­ ремещений в плоскости сооружения получаются менее 1 мм, а пе­ ремещения из плоскости сооружения — примерно 3 мм.

При более близких расстояниях (когда это возможно по услови­ ям съемки) точность получаемых результатов повышается. Но при этом необходимы уже специальные фотокамеры; такие камеры се­ рийно пока не выпускаются. Особенно важно обеспечение возмож­ ности съемки с близких расстояний при лабораторных испытаниях моделей сооружений.

3-6. Прочие методы определения перемещений

Для наблюдения за перемещениями в высотных конструкциях (например, телевизионных башнях), в подземных галереях, а также и в других случаях эффективно применение лазеров, а также совре­ менных высокоточных радио- и светодальномеров и т. д.

§ 4. Измерение уігловых перемещений

Углы наклона элементов, подлежащие определению, при испы­ таниях в пределах расчетных нагрузок, как правило, не велики. В большинстве случаев приходится учитывать доли градуса и мину­ ты, а при испытаниях особо жестких железобетонных конструк­ ций — и секунды. Приборы и приспособления, применяемые для из­ мерения столь малых углов, должны обладать высокой чувствитель­ ностью.

При загружениях за пределами расчетных нагрузок и в особен­ ности при приближении к стадии разрушения, угловые перемеще­ ния начинают резко возрастать, и для определения их оказываются: более целесообразны геодезические методы и фотосъемка. Ниже мы рассмотрим основные типы приборов и приспособлений для из­ мерений малых угловых перемещений.

4-1. Клинометры*

Клинометры с уровнем. Кинематическая схема их показана на рис. 64. Высокочувствительный уровень 2 приводится в горизон­ тальное положение вращением микрометренного винта 3. Отсчеты берутся по шкале барабана 4 микрометренного винта. Разность от­ счетов при положениях, показанных на рис. 64, а и б, дает значение искомого угла а.

* От греческих слов клино (наклоняю) и метрео (измеряю).