Содержание к диссертации
Введение
1 Краткий аналитический обзор работ по проблеме контроля качества строительных конструкций нepазрушающими методами 11
1.1 Обзор работ по проблеме развития вибрационных методов контроля качества строительных конструкций 11
1.2 Цели и задачи исследования 30
2 Тюретическиесшовывибращовдого метода контроля качества железобетонных балок с использованием традиционных и нетрадиционных технологий . 32
2.1 Основная частота колебаний - динамический критерий жесткости упругих конструкций балочного типа 32
2.2 Определение максимального прогиба в преднапряженной балке по основной частоте колебаний 36
2.3 Определение величины преднапряжения балки по основной (или резонансной) частоте колебаний 42
2.4 Определение максимального прогиба конструкции по резонансной частоте продольных колебаний 44
2.5 Способ динамического контроля качества балок при переменном положении сосредоточенных грузов 47
2.6 Способы нетрадиционного закрепления балок и возбуждения колебаний при осуществлении вибрационного контроля их качества 51
2.7 Основные выводы по главе 2 57
3 Экспериментальные исследования по контролю параметров качества строительных конструкций и моделей вибрационным методом 59
3.1 Цели и задачи экспериментальных исследований 59
3.2 Описание установки, методов и средств контроля 60
3.3 Методика проведения экспериментальных исследований 64
3.4 Подготовка, проведение испытаний металлической предварительно напряженной балки, анализ результатов 56
3.5 Подготовка, проведение вибрационных испытаний железобетонных перемычек с использованием поперечных и продольных колебаний, анализ результатов 76
3.6 Подготовка, проведение испытаний моделей железобетонных плит, анализ результатов ... 84
3.7 Подготовка и проведение вибрационных испытаний железобетонных плит перекрытия с использованием переменного положения сосредоточенных грузов... 100
3.8 Подготовка и проведение вибрационных испытаний железобетонных перемычек с использованием нетрадиционного способа закрепления 102
3.9 Основные выводы по главе 3... 104
Основные выводы 105
Список литературы 107
Приложение
- Определение максимального прогиба в преднапряженной балке по основной частоте колебаний
- Определение максимального прогиба конструкции по резонансной частоте продольных колебаний
- Подготовка, проведение испытаний металлической предварительно напряженной балки, анализ результатов
- Подготовка, проведение испытаний моделей железобетонных плит, анализ результатов
Введение к работе
Актуальность работы. В современном строительном комплексе нашей страны железобетонные конструкции остаются по-прежнему наиболее распространенными по сравнению с металлическими и деревянными конструкциями. В настоящее время в связи наметившимся ростом объемов строительно-монтажных работ и расширяющимся рынком услуг заводов-изготовителей требования к качеству строительных конструкций возросли.
Для диагностики состояния и контроля качества железобетонных конструкций при их изготовлении и при обследовании зданий и сооружений используются различные методы. Одним из наиболее распространенных является статический метод испытания по ГОСТ 8829-94 [56].
При изготовлении железобетонных конструкций для контроля их жесткости, трещиностойкости и прочности используется разрушающий метод статического нагружения, при реализации которого проводятся выборочные испытания железобетонных конструкций на нескольких изделиях из определенной партии конструкций. По результатам таких испытаний судят о качестве всей партии. Недостатками такого метода контроля качества являются:
отсутствие гарантии надежности о качестве всех неиспытанных изделий из контрольной партии;
неэкономичность метода, требующего разрушения большого (в объеме страны) количества изделий.
В настоящее время в машиностроении для диагностики состояния и контроля качества элементов машиностроительных конструкций широко используются вибрационные, методы. Имеется наработанная: большая нормативная база. Однако в строительстве эти методы практически не применяются. В нашей стране до сих пор отсутствуют государственные стандарты на применение вибрационных методов для диагностики и контроля различных физических параметров готовых строительных конструкций. Причиной этому является резкое снижения финансирования государством научных исследований в указанном на-
учном направлении и, как следствие, отсутствие надежного методологического обеспечения, основанного на фундаментальных закономерностях строительной механики и теории сооружений.
Поэтому развитие и применение вибрационных методов для диагностики состояния и контроля качества строительных конструкций и, в частности железобетонных предварительно напряженных, изучение и уточнение закономерностей и взаимосвязей интегральных параметров, характеризующих качество конструкций, с их различными динамическими параметрам является актуальной задачей, имеющей важное хозяйственное значение.
В связи с изложенным оснрвной целью диссертации является развитие теоретических и методологических основ вибрационного метода диагностики состояния и контроля качества протяженных железобетонных конструкций (включая предварительно напряженные) при их изготовлении с использованием традиционных и нетрадиционных технологий проведения испытаний.
Основными задачами исследования являются:
уточнение функциональной связи интегральных параметров качества протяженных железобетонных конструкций с различными динамическими характеристиками и, в частности с основной (или резонансной) частотой и декрементом колебаний, при использовании поперечных и продольных колебаний;
разработка математических моделей и на их основе способов интегральной оценки физических характеристик предварительно напряженных строительных конструкций по основной (или резонансной) частоте их колебаний, в том числе: жесткости балок и величины предварительного напряжения арматуры;
вывод аналитических зависимостей^ связывающих максимальный прогиб и основную частоту колебаний предварительно напряженных балок с соответствующими параметрами ненапряженных балок;
- разработка способов контроля качества железобетонных конструкций с использованием нетрадиционных технологий их испытания, в том числе:
- способа контроля максимального поперечного прогиба балки по резо-
нансной частоте и декременту продольных колебаний;
способа динамического контроля при переменном положении сосредоточенных грузов;
способа испытания конструкций, закрепленных на податливых связях, при переменном их положении в пролете;
- экспериментальная проверка теоретических положений на моделях и
реальных строительных конструкциях.
Метод исследования. При проведении теоретических исследований были использованы классические методы строительной механики стержневых систем, в частности метод сил. При экспериментальных исследованиях моделей и натурных конструкций использовались статический и динамический методы испытаний. Для обработки экспериментальных результатов применялись методы математической статистики. При выполнении вычислительных операций использовалось стандартное программное обеспечение (MathCAD 8, векторный графиче-; ский редактор AutoCAD R14, табличный процессор Excel 2000).
Достоверность научных положений и результатов диссертации подтверждается использованием фундаментальных методов строительной механики и теории сооружений, а также экспериментальными исследованиями и сравнением экспериментальных результатов с аналогичными работами других исследователей и теоретическими выводами, полученными в диссертации.
Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в следующем:
- разработаны математические модели в виде аналитических зависимо
стей, связывающие интегральные физические и геометрические параметры пред
варительно напряженных упругих балок, и на их основе предложены способы
контроля некоторых физических параметров, в том числе:
способ определения максимального прогиба преднапряженных балок по величине прогиба ненапряженной балки;
способ определения доли максимального прогиба в преднапряженной балке от усилия самонайряжения по величине прогиба ненапряженной
7.
балки;
способ определения выгиба преднапряженной балки от усилия предвари тельного напряжения по величине прогиба ненапряженной балки;
способ определения максимального прогиба (и основной частоты колебаний) преднапряженной балки от внешней нагрузки и усилия самонапряжения по основной (или резонансной) частоте колебаний ненапряженной и не нагруженной балки, а также напряженной и ненагруженной балки;
способ определения величины преднапряжения арматуры по величине максимального прогиба и основной (или резонансной) частоте колебаний балки в ненагруженном и ненапряженном состоянии;
построены математические модели для контроля жесткости балки при поперечном изгибе по резонансной частоте и Декременту продольных Колебаний;
разработаны способы динамического контроля прочности, жесткости и трещиностойкости железобетонных балок при переменном положении сосредоточенных грузов в пролете, а также при закреплении конструкций на податливых подвесах с переменным расположением их по длине пролета;
получены новые экспериментальные результаты при проведении статических и динамических испытаний моделей и реальных конструкций (металлической балки и железобетонных перемычек) при использовании поперечных, продольных колебаний конструкций и нетрадиционных схем их закрепления.
Новизна технических решений подтверждается выдачей автору двух патентов РФ на изобретение.
Практическая ценность полученных результатов заключается в следующем:
- разработанные способы интегральной оценки физических параметров
предварительно напряженных и ненапряженных балок (в том числе железобе
тонных) могут быть использованы на предприятиях строительной индустрии для
контроля качества готовых строительных конструкций;
применение разработанных в диссертации нетрадиционных способов динамических испытаний железобетонных конструкций в дополнение к уже известным способам позволяет получать более полную информацию о качестве готового изделия;
полученные теоретические и экспериментальные результаты могут использоваться в учебном процессе при изучении курсов дисциплин «Строительные конструкции» и «Строительная механика» студентами специальностей 290300 и 290500, а также при проведении научно-исследовательских работ.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ОрелГТУ (1998.,.2004 гг.), а также на: Всероссийской научно-технической конференции «Диагностика веществ, изделий и устройств» (Орел, 1999); Международной научно-технической конференции «Композиционные строительные материалы. Теория и практика» (Пенза, 2000); Всероссийской научно-технической конференции «Строительные конструкции - 2000» (Москва, 2000); 2-х Международных академических чтениях «Новые энергосберегающие архитектурно-конструктивные решения жилых и гражданских зданий» (Орел, 2003).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ, получено 2 патента РФ на изобретение.
На защиту выносятся:
математические модели в виде аналитических зависимостей интегральных физических параметров качества строительных предварительно напряженных конструкций от физических и геометрических параметров ненапряженных конструкций, а также от их динамических параметров (основной (или резонансной) частоты колебаний);
способы определения интегральных физических характеристик предварительно напряженных балок по соответствующим характеристикам ненапряженных балок, а также по основной (или резонансной) частоте их колебаний в ненагруженном состоянии;
расчетные формулы, связывающие основную частоту колебаний предварительно напряженной нагруженной балки с основной частотой колебаний ненапряженной и ненагруженной балки; а также формулы, связывающие максимальный поперечный прогиб балки с резонансной частотой и декрементом колебаний при ее продольных колебаниях;
два нетрадиционных способа контроля качества железобетонных балок (прочности, жесткости и трещиностойкости), в основу которых положено переменное положение в пролете сосредоточенных грузов и податливых опорных закреплений;
результаты экспериментальных исследований моделей, металлической балки и железобетонных перемычек по проверке теоретических положений диссертации с использованием поперечных и продольных колебаний.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 135 страницах, включает 33 иллюстраций (рисунков и фотографий),. 13 таблиц, 3 приложения на 15 страницах. Библиографический список включает 161 источник,
В первой главе приводится краткий аналитический обзор по проблеме развития неразрушающих методов диагностики и контроля качества строительных конструкций, преимущественно железобетонных. Показано современное состояние развития вибрационных методов контроля качества строительных конструкций, их недостатки и перспективы развития. На основе критического анализа проблемы сформулирована цель и задачи проводимого исследования.
Во второй главе разрабатываются теоретические основы нетрадиционных способов контроля интегральных физических параметров строительных конструкций (предварительно напряженных и без предварительного напряжения). Используя строгие методы строительной механики, строятся математические модели, связывающие интегральные физические параметры предварительно напряженных конструкций с физическими и геометрическими параметрами не-
напряженных конструкций. Эти модели предлагается положить в основу новых способов контроля качества предварительно напряженных конструкций.
В этой же главе предлагается ряд нетрадиционных способов вибрационного контроля качества железобетонных конструкций, среди которых: способ вибрационного воздействия на конструкцию волнами среднечастотного звукового диапазона, способ переменного расположения сосредоточенных грузов в пролете балки, способ закрепления конструкции на податливых подвесах и их переменном размещении в пролете.
Третья глава посвящена описанию экспериментальных исследований при проведении динамических испытаний моделей и реальных строительных конструкций. Приводится методика их испытания, описание стендов, приборов и средств измерений, способов обработки экспериментальных данных и анализ взаимосвязи различных параметров качества с динамическими характеристиками.
В приложениях приведены виброграммы и фотографии испытаний конструкций.
Определение максимального прогиба в преднапряженной балке по основной частоте колебаний
Рассмотрим задачу регулирования, величины максимального прогиба упругой балки постоянной жесткости, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, с помощью предварительного натяжения арматуры, расположенной внецентренно и параллельно центральной оси балки (рис. 2 Л-а). Суммарный прогиб такой балки (w0)n MH будет складываться из нескольких составляющих: из прогиба ненапряженной балки от действия равномерно распределенной нагрузки w0, выгиба балки от ее предварительного напряжения с помощью напрягаемой арматуры (wo)ebir, прогиба от самонапряжения арматуры при воздействий внешней нагрузки (w0)c: Величина полного усилия в арматуре X будет складываться из усилия преднапряжения Хп и усилия самонапряжения Х : С учетом усилия X изгибающий момент в произвольном сечении балки можно выразить формулой Эпюра М изображена на рисунке 2.1-6. Для определения величины полного максимального прогиба в балке
С оЭполн с учетом действия внешней нагрузки, усилий преднапряжения и самонапряжения воспользуемся методом Максвелла-Мора. Для этого приложим в середине пролета сосредоточенную силу Р = 1 и построим эпюру М, (рис. 2.1-в). Перемножим ее с эпюрой Ми, используя формулу Симпсона, получим: Если величина полного максимального прогиба задана [w0]s то из этого выражения можно найти усилие X: Найдем усилие самонапряжения арматуры Хс, используя метод сил. Расчетная схема напряженной балки представлена на рисунке 2.2-6, а основная система - на рисунке 2.2-в, где в качестве неизвестного принято усилие Хе. В основной системе построим эпюры изгибающих моментов в грузовом і Мр и единичном М, состояниях, а также эпюру продольных сил в единичном состоянии Nj (соответственно схемы г), д) и е) на рис. 2.2). Найдем коэффициенты канонического уравнения метода сил перемножая соответствующие эпюры Мр, М, и N,: С помощью этого выражения по заданному значению максимального проги ба [w0] можно определять величину требуемого усилия преднапряжения ар матуры в балке, .,...;..... прогиб (выгиб) балки от усилия предварительного напряжения арматуры. Поскольку выгиб балки от усилия преднапряжения арматуры возникает первым, а затем производится нагружение конструкции и измерение прогиба от ее нового положения, то полезно выразить максимальный прогиб балки без выгиба через основную частоту колебаний. Для этого в выражение (2.11) подставим значение w0, подсчитанное из закономерности (2.1): % где to0 - основная частота колебаний ненапряженной и ненагруженной балки.
По этой формуле молено подсчитывать величину прогиба (WQ) / по основной (или резонансной) частоте колебаний балки в ненагруженном состоянии, найденной экспериментально. Следует заметить, что основная частота колебаний напряженной упругой балки в ненагруженном состоянии to0i будет весьма близкой к частоте колебаний ненапряженной и ненагруженной балки (со0і щ), поскольку свободные колебания совершаются на малых амплитудах и влияние самонапряжения арматуры на частоту колебаний не успевает сказаться в полной мере. Это очень важный динамический эффект особенно для железобетонных конструкций, которые в преднапряженном состоянии работают как вполне упругие конструкции, в то время как в ненапряженном состоянии на частоту свободных колебаний могут существенно сказаться упруго-пластические деформации. В этом случае частоты могут заметно отличаться друг от друга ((Ooi (Во)- Поэтому при контроле величины максимального прогиба (WQ)I железобетонных предварительно напряженных балок по частоте колебаний целесообразно использовать частоту колебаний а}0!.
Определение максимального прогиба конструкции по резонансной частоте продольных колебаний
Рассмотрим аналитические выражения для определения основной частоты поперечных и продольных колебаний балки постоянного сечения шар-нирно опертой по концам [151, 100]2:
Разделим левые и правые части этих выражений друг на друга: Подставим этот результат в выражение (2.1): Полученная формула связывает максимальный прогиб упругой балки при поперечном изгибе с основной частотой ее продольных колебаний.
Граничные условия такой балки при исследовании задачи продольных колебаний можно приближенно считать как балки, один конец которой жестко защемлен, а другой шарнирно оперт.
Жесткость шарнирно опертых балок можно контролировать по резонансной частоте ее продольных колебаний:
Полученная зависимость несколько сложнее, чем (2.1). При ее применении потребуется вычисление площади поперечного сечения и момента инерции. Для конструкций из однородного материала это сделать несложно, а для конструкций из неоднородного материала, в частности железобетонных конструкций, эти геометрические характеристики следует приводить к одному материалу, что иногда представляется достаточно сложным. Тем не менее, при проведении массовьіх исцьгганий конструкций определенного типа эти параметры определяются один раз и в дальнейшем используются без пересчета.
При возбуждении в конструкции продольных колебаний можно как критерий качества использовать логарифмический декремент затухания колебаний 5.
Из строительной механики [151, 134} известно, что где а = k/(2m) - коэффициент затухания колебаний (к - коэффициент пропорциональности сил сопротивления движению); Т - период колебаний. Найдем из этой формулы частоту колебаний балки: - при поперечных колебаниях - а поп = а 2ТЇ/5ПОП; - при продольных колебаниях - шпр = а 2nJSnp. Подставляя эти зависимости в выражения (2.1) и (2.22), получим:
Таким образом, теоретически показано, что жесткость упругих балок, работающих на поперечный изгиб, функционально зависит от декремента колебаний. Предварительно напряженные балки, при действии кратковременной нагрузки, не превышающей контрольную по трещиностойкости, работают как упругие балки, и поэтому дополнительный критерий качества в виде декремента колебаний существенно расширяет информативность вибрационных методов контроля.
Применение продольных волн среднечастотного звукового диапазона для контроля параметров качества железобетонных конструкций имеет ряд важных преимуществ перед способами вибрационного контроля с использованием поперечных колебаний. Эти преимущества в полной мере раскрыты Г.В. Слюсаревым в его докторской диссертации. Они позволяют: «- избавиться от паразитных сетевых наводок и тем самым повысить помехозащищенность средств измерений, а следовательно, и точность определения динамических параметров изделий; - исключить использование нестандартных или узкоспециализированных средств первичного преобразования виброперемещений, измерительных и регистрирующих приборов, рассчитанных на низкочастотный звуковой илидаже инфразвуковой диапазоны частот; - снизить энерго- и материалоемкость вибровозбудителей колебаний, таккак при возбуждении продольных колебаний требуется значительно меньшая энергия, а сами вибровозбудители имеют существенно меньшую массу по сравнению с низкочастотными-для изгибных колебаний; - организовывать проведение поточного контроля серийно выпускаемых конструкций без нарушения санитарных норм и требований по охране труда за счет повышения на порядок возбуждаемых и измеряемых при этом частот колебаний; - определять величину преднапряжения в каждом напрягаемом арматурном стержне конструкций и тем самым более правильно судить о действительном напряженно-деформированном состоянии конструкции в целом.»
Подготовка, проведение испытаний металлической предварительно напряженной балки, анализ результатов
Оценку качества контролируемой конструкции в сравнении с эталонной можно производить также и по зависимостям динамических параметров от величины угла наклона излучателя колебаний к торцу конструкции. Можно при этом установить и оптимальный угол наклона вибровозбудителя с точки зрения энергетических затрат. Все эти приемы приводят к расширению информации о динамических характеристиках контролируемой конструкции.
Описанный в этом параграфе способ реализуется следующим образом (см. рис. 2.4). Конструкцию 1 подвешивают на гибких подвесах 2. На конструкции 1 устанавливают снизу излучатель 3, а сверху приемник 4 механических колебаний, которые соответственно подключают к генератору электрического сигнала 5 и измерительному блоку 6. Путем подачи на излучатель 3 механических колебаний электрического сигнала заданного уровня от генератора 5 возбуждают в конструкции поперечные колебания, которые преобразуются с помощью приемника механичеекйх колебаний 4 в электрический сигнал, по величине которого (измеренного с помощью измерительного блока 6) судят об амплитуде колебаний конструкции.
Изменяя величину электрического сигнала, подаваемого от генератора 5 на излучатель механических колебаний 3, измеряют амплитудно-частотную характеристику конструкции, по которой определяют резонансную частоту и декремент колебаний. При измерении амплитудно-частотной характеристики величину энергии возбуждения колебаний поддерживают на постоянном заданном уровне.
Если необходимо определить частоту и декремент колебаний конструкции при свободных затухающих колебаниях, то после ввода ее в режим резонанса отключают излучатель колебаний 3 от генератора 5 и после завершения переходного процесса регистрируют необходимые параметры с помощью измерительного блока 6.
Далее, не изменяя схемы измерений, осуществляют испытания при другом расстоянии между сечениями подвеса. Осуществляя постепенное ступенчатое изменение расстояния между сечениями подвеса от максимального Ьщах до минимального Lfnin (и наоборот), строят зависимость частоты и декремента колебаний от расстояния Ln.
В целом, благодаря закреплению железобетонного изделия на податливых опорах, можно достичь следующих преимуществ: «- существенно упростить процедуру закрепления контролируемой конструкции; - практически полностью исключить влияние крутильных колебаний конструкции, а также посторонних (паразитных) резонансов, приводящих к значительным искажениям формы АЧХ; - значительно снизить влияние сухого трения в опорных узлах и в результате уменьшить уровень энергии, необходимой для возбуждения в изделиях как свободных затухающих; так и вынужденных колебаний, что приводит также к увеличению точности определения динамических параметров; - повысить помехозащищенность измерений благодаря проведению контроля в области более высоких частот; - снизить акустическую связь опорных зон между собой и непосредственно с контролируемым объектом; - улучшить условия труда обслуживающего персонала из-за отказа от применения специализированных средств для возбуждения и регистрации низкочастотных колебаний.»
Результаты экспериментальных исследований железобетонной перемычки 8ПБ-13-1 с помощью рассмотренного способа будут приведены в следующей главе.
Обобщая результаты исследований, проведенных в этой главе, можно сделать следующие выводы. Для всего множества упругих балок постоянного сечения незави симо от вида граничных условий произведение максимального прогиба от действия равномерно распределенной нагрузки на квадрат основной частоты колебаний в ненагруженном состоянии w0e? с точностью до размерного множителя q/m есть величина постоянная, равная С помощью этой закономерности можно по основной (или резонансной) частоте колебаний контролировать ожидаемый прогиб реальной конструкции. 2 Получена аналитическая зависимость, связывающая контролируе мый прогиб предварительно напряженной конструкции, находящейся под действием равномерно распределенной нагрузки, с ее основной (или резо нансной) частотой колебаний в ненагруженном и ненапряженном состоянии, а также в ненагруженном и напряженном состоянии. Эта зависимость может использоваться в качестве математической модели для экспериментальной оценки жесткости нагруженной предварительно напряженной балки по частоте ее колебаний в ненагруженном состоянии, определяемой экспериментально. Показано, что основные частоты колебаний ненапряженной и нена-груженной балки приближенно равны частотам колебаний напряженной и ненагруженной балки. Это свидетельствует о том, что эффект самонапряжения арматуры при свободных колебаниях практически не сказывается. 3 Получена аналитическая зависимость для определения основной частоты колебаний предварительно напряженной балки, нагруженной равно мерно распределенной нагрузкой. Показано, что основная частота предна пряженной и нагруженной балки является функцией частоты колебаний не напряженной и ненагруженной балки, а также функцией геометрических параметров конструкции: площади поперечного сечения балки и напрягаемой арматуры, момента инерции сечения и эксцентриситета. Эта зависимость может использоваться в качестве математической модели при эксперимен тальном определении основной частоты колебаний нагруженной преднапря-женной балки.
Подготовка, проведение испытаний моделей железобетонных плит, анализ результатов
Модели сплошных железобетонных плит были изготовлены из бетона марки В 20 с размерами -b-h = 2500-80-7 см (Еь = 0,27-105 МПа, масса всей плиты М = 300 кг, погонная масса m = 120 кг/м). Плита армировалась снизу пятью стержнями d5 мм арматуры класса Bp-I (As = 98,2 мм, Es = 1,7-105 МПа), расположенными на расстоянии 1 см от нижней грани. Для восприятия монтажных нагрузок плита в нижней и верхней зонах армировалась сеткой d3 мм, арматура класса Вр-1. Для напрягаемых стержней в плите были сформированы каналы путем их вращения в свежеуложенном бетоне до окончания периода его схватывания. Таким образом, напрягаемые стержни могут заменяться в случае их обрыва, а, кроме того, появилась возможность создания различного (регулируемого) уровня напряжений в плите.
Для создания условий предварительного напряжения в плите были сконструированы и изготовлены специальные натяжные устройства. С одной стороны использовалось зажимное устройство для исключения проскальзывания арматурного стержня (рис. 3.8), а с другой стороны - зажимное устройство с возможностью натяжения стержня путем вращения гаек (рис. 3.9 и 3.10). Между зажимом и натяжной гайкой помещалась металлическая цилиндрическая вставка с двумя прорезями в стенке для доступа к арматуре. Через эти прорези на арматурных стержнях закреплялись тензодатчики II с базой 20 мм, соединенные с тензостанцией ЦТИ-1, для определения и регистрации величины преднапряжения стержней.
Натяжение арматуры осуществлялось ступенями, стремясь к тому, чтобы во всех стержнях усилия преднапряжения были одинаковыми. Для равномерности деформирования плиты от усилия преднапряжения сначала напрягался средний стержень, а затем симметрично боковые стержни с постепенным попеременным возрастанием усилия до требуемой величины.
Было изготовлено 4 одинаковых плиты, которые перед проведением статических и динамических испытаний выдерживались в течение 28 суток.
Динамические испытания плит при поперечных и продольных колебаниях проводились по методике, описанной выше в предыдущих параграфах.
При проведении статических испытаний нагружение осуществлялось послойной укладкой силикатного кирпича (одна ступень - слой кирпича) (рис. 3.11). Для сопоставления теоретических и экспериментальных данных запишем расчетные характеристики плиты, полученные по формулам, приведенным в п. 3.4 при исследовании железобетонной перемычки: План эксперимента и последовательность его выполнения Испытания плит после установки их на стенде и подсоединении необходимых средств измерений проводились в следующей последовательности: 1) определялась основная частота колебаний плит без их нагружения при реализации режима свободных затухающих изгибных колебаний; 2) определялись резонансная частота колебаний плит без их нагружения при реализации режима вынужденных продольных колебаний; 3) арматура в плитах напрягалась до контролируемой величины напряжения jsp = 200 МПа; 4) определялись основная частота колебаний плит без их нагружения при реализации режима свободных затухающих изгибных колебаний; 5) определялись резонансная частота колебаний плит без их нагружения при реализации режима вынужденных продольных колебаний; 6) плита нагружалась ступенями равномерно распределенной нагрузкой с интенсивностью q = 0,211 кН/м, 0,438 кН/м, 0,643 кН/м, 0,853 кН/м и на каждой ступени нагружения определялись основная частоты поперечных и резонансная частота продольных колебаний, а также замерялся прогиб плиты в середине пролета; 7) плита разгружалась и величина предварительного напряжения арматуры снижалась до о = 150 МПа, после чего выполнялись операции по п. 6; 8) затем выполнялись операции по п. 7 при величине преднапряжения арматуры osp =100 МПа и asp = 50 МПа; 9) на последнем этапе производились испытания ненапряженных плит под нагрузкой. Из четырех изготовленных плит три испытывались по изложенной методике, а четвертая плита подверглась статическим испытаниям с целью определения их прочности, жесткости и трещиностойкости. Результаты динамических и статических испытаний плит №№ 1..3 приведены в таблицах 3.6...3.8, а результаты статических испытаний четвертой плиты — в таблице 3.9.
