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

ров, требуемых в каждой точке, определяется условиями поставлен­ ной задачи. Рассмотрим два случая.

Случай 1. Направление главных напряжений (а, следовательно, и главных деформаций) в исследуемой точке известно. Должны быть найдены главные деформации ет ах и ет іп* (задача с двумя неизвестными). Для их определения требуется крепление не менее двух тензорезисторов, ориентируемых обычно по заданному направ­ лению главных напряжений под углом 90° друг к другу (рис. 80,. а). Для контроля показаний добавляют третий тензорезистор под уг­ лом 45° к предыдущим (рис. 80, б — «прямоугольная розетка»).

Рис. 80.' Схемы размещения тензорезисторов в двухмерном поле деформа­ ций:

а — под углом 90е; б —прямоугольная розетка; в —веерная прямоугольная розетка; г — равноугольная дельта-розетка; д — Т-дельта-розетка

Случай 2. Главные направления неизвестны. Должны быть опре­ делены как величины, так и направления вшах и ет ш (задача с тре­ мя неизвестными). Необходимо крепление не менее трех тензорезясторов. Чаще всего применяется та же прямоугольная розетка (рис. 80, б). Для контроля может быть под углом добавлен четвер­ тый тензорезистор (рис. 80, в — «веер»).

* По найденным значениям ет ах и етіп деформации в любом другом направ­ лении определяют расчетным путем.

118

Возможно использование розеток и других конфигураций, на­ пример «равноугольной» розетки (рис. 80, г) с тремя тензорезисторами, ориентированными под углом 60° друг к другу. Развитием ее является Т-дельта-розетка с четырьмя тензорезисторами (рис. 80,5).

Ввиду небольших размеров тензорезисторов размещение их на поверхности конструкций обычно не вызывает затруднений. В очень стеоненных условиях, для экономии места (а также при резко ме­ няющемся поле 'напряжений), можно пользоваться розетками с сов­ мещенными тензорезисторами (рис. 81), наклеенными заранее на общую основу.

И змерение деформ аций при объемно-напряж енном состоянии м атери ала. Систематически такие наблюдения проводятся на объ­ ектах гидротехнического строительства, где установка закладных тензометров при бетонировании массивов крупных плотин необхо­ дима для дальнейшего наблюдения за их работой в процессе экс­ плуатации. В других случаях подобные измерения ставятся, глав­ ным образом, с целью исследований.

Рассматриваемая задача является методически наиболее сложной, посколь­ ку измерительные приборы должны быть расположены в толще материала и при­ сутствие их не должно вызывать искажений поля напряжений , в исследуемой точке.

Направление деформаций в материале в общем случае неизвестно. Для определения величин главных деформаций (3 параметра) и их ориентации (также 3 параметра) требуется установка в зоне каждой исследуемой точки не менее шести приборов. Целесообразно применять для этой цели (в крупных бетонных массивах) рассмотренные выше струнные тензометры, обеспечивающие в данных условиях получение наиболее надежных результатов.

Во время бетонирования важно сохранить заданную ориентацию устанавли­ ваемых приборов, для чего тензометры крепят к легкому, но прочному каркасу из арматурной проволоки. Рядом с каждой группой тензометров помещают конт­ рольные приборы для исключения влияния изменений температуры, усадки бето­ на и других факторов, носящих искажения в регистрируемые показания.

§ 3. Основные работы, выполняемые в процессе испытания

3-1. Установка приборов и подготовка к наблюдениям

Измерительные приборы должны быть закреплены на испыты­ ваемой конструкции заблаговременно для обеспечения стабильно­ сти их показаний *, а также защищены от внешних воздействий и случайных повреждений.

Перед длительными испытаниями наблюдение за показаниями установленных приборов целесообразно провести в течение суток до загружения для выявления (и учета в дальнейшем) изменений их показаний при суточных колебаниях температуры.

Поверхности нагружаемых конструкций в зонах возможного по­ явления трещин белятся для облегчения наблюдений во время ис­ пытаний. Существующие повреждения отмечаются как на объекте, так и в соответствующих ведомостях (если это уже не было сдела­ но ранее в процессе предварительного освидетельствования). Ря­ дом с установленными приборами в порядке последовательности взятия отсчетов краской наносят их номер. Проверяется удобство доступа как ас приборам, так и к элементам конструкций, подлежа­ щих наблюдению, достаточность их' освещения и т. д. Проверяется выполнение всех требуемых мер по технике безопасности.

3-2. Предварительное загружение

Предварительное загружение является начальным контрольным этапом испытания. На этом этапе проверяют: готовность и надле­ жащее действие всех подготовленных приспособлений, в первую очередь нагрузочных; надежность крепления и правильность пока­ заний установленных приборов, а также окончательно отрабатыва­ ют намеченный процесс проведения испытания.

Интенсивность предварительного загружения принимают обыч­ но равной первой ступени нагрузки, предусмотренной программой испытания.

Выявленные во время загружения неудовлетворительно рабо­ тающие приборы подлежат исправлению или замене. При этом может быть два случая.

Случай 1. Исследуется объект, неоднократно подвергавшийся действию внешней нагрузки. В этом случае нет оснований ожидать сколько-нибудь заметного изменения его состояния в результате еще одного загружения перед началом испытаний. Показания всех

мый «дрейф нуля». У прогибомеров это связано с постепенной вытяжкой прово­ локи и обмятиями в креплениях; у наклеенных тензорезисторов — с твердением клея и т. д.

120

снятия предварительной нагрузки вернуться к своим первоначаль­ ным значениям.

Невозвращение показаний может быть результатом:

1) так называемой обкатки*, т. е. небольшого вполне допусти­ мого смещения «нуля» прибора при первом цикле загружения. При­ бор как бы прирабатывается к объекту и при следующих циклах дает надежные показания;

2) дефектной установки (которая должна быть исправлена) или неудовлетворительного состояния самого прибора, подлежаще­ го замене.

Случай 2. Исследуемый объект нагружается впервые. При пер­ вом загружении сооружений и отдельных конструкций возможно появление остаточных перемещений и деформаций, обусловленных обмятием соединений и мест опирания, осадками нагружаемых опор, взаимными смещениями элементов и т. д. Невозвращение приборов на нуль после снятия первой нагрузки не может при этом рассматриваться как показатель дефектности их установки.

Для выявления неудовлетворительно работающих приборов в данном случае требуется внимательное наблюдение за изменением их показаний как при приложении первой нагрузки, так и при по­ степенном ее снятии.

3-3. Запись показаний приборов

Непременным условием является максимально возможное, со­ блюдение одновременности записи по всем установленным прибо­ рам. Наилучшим образом это требование обеспечивается при ав­ томатической регистрации показаний.

При обычной записи число приборов, поручаемых каждому на­ блюдателю, должно быть по возможности небольшим. После запи­ си показаний по всем приборам рекомендуется делать повторный отсчет по первому из них. Разность двух последовательных показа­ ний дает важную для оценки результатов характеристику интен­ сивности развития пластических деформаций после каждой ступе­ ни нагружения.

Помимо записи показаний приборов, должны тщательно отме­ чаться: 1) время записи и 2) условия проведения испытания (дан­ ные об изменениях температуры и других атмосферных факторов, случайные толчки и удары, воспринимаемые исследуемыми конст­ рукциями и т. д.), которые могут быть использованы при оценке по­ лучаемых результатов.

3-4. Наблюдения за состоянием нагружаемого объекта

Пере^ началом испытаний отмечают все трещины, сколы и дру­ гие повреждения, обнаруженные в элементах нагружаемых конст­

* Термин «обкатка» прибора заимствован из мостоиспытательной практики, где обкаткой называют первый (пробный) пропуск подвижной нагрузки по мосту перед его испытанием.

121

рукций. После приложения каждой ступени нагрузки производится повторный их осмотр для выявления как вновь появляющихся по­ вреждений, так и степени развития уже имеющихся.

Отметки на поверхности элементов осуществляют нанесением краской тонкой черты рядом с каждой трещиной (но не поверх нее); аналогично, с небольшим отступлением, обводят контуры ско­ лов и других повреждений. Концы трещин отмечают поперечным штрихом, рядом о которым пишут ступень нагрузки, соответствую­ щей отмечаемой длине трещины. Совокупность таких отметок дает натлядную картину постепенного развития повреждений по мере роста испытательной нагрузки.

Трещины заканчиваются обычно тонкими «волосными» участками, границы которых иногда с трудом просматриваются. Полезно применять в этом случае лупу. Рекомендуется также смачивать поверхности у конца трещины быстроиспа­ ряющейся жидкостью (например, ацетоном): жидкость,, попавшая в трещину, ис­ паряется несколько позже, оттеняя, таким образом, предел ее распространения.

Повреждения отмечаются в специальных ведомостях, а также (что очень целесообразно) наносятся от руки с примерным соблю­ дением масштаба на форматках с вычерченной на них разверткой контролируемых деталей. Аналогично должны отмечаться и рас­ хождения в швах и соединениях, искривления и взаимные сдвиги элементов и т. д.

В процессе загружения и после окончания испытания необходи­ ма фотосъемка, особенно поврежденных мест. Снимки являются важным документальным подтверждением результатов испытания. Наличие серии таких фотографий значительно облегчает как обра­ ботку полученных данных, так и их оценку.

§ 4. Техника безопасности при испытаниях статической нагрузкой

4-1. Предохранительные устройства

Для обеспечения безопасности при приложении и выдержива­ нии нагрузки должны быть приняты меры на случай разрушения или потери устойчивости испытываемой конструкции. Для этой це­ ли под нагружаемым объектом устраивают леса, устанавливают стойки и т. д., не касающиеся испытываемой конструкции и не ме­ шающие ее деформации под нагрузкой *. Эти предохранительные устройства должны быть достаточно прочны и устойчивы, чтобы полностью воспринять на себя вес нагружаемой конструкции в слу­ чае исчерпания ее несущей способности.

* При испытаниях отдельных фрагментов конструкций для предохранения их от потери устойчивости могут применяться крепления, воспроизводящие связи, существующие между рассматриваемыми элементами и прочими частями конст­ рукции в законченных сооружениях. "

122