Измерение напряжений методом тензометрии

ИСПЫТАНИЯ СООРУЖЕНИЙ

Цель и виды испытаний

Под испытанием сооружений в целом понимают совокупность опе­раций, связанных с выявлением и проверкой состояния и работоспособ­ности обследуемых инженерных сооружений или отдельных их эле­ментов.

Результаты испытаний дают возможность оценить надежность приня­тых методов расчета и конструирования, а также правильность техноло­гии изготовления и эксплуатации конструкции или сооружения в целом. Это важно не только для новых прогрессивных конструкций, работа которых еще недостаточно изучена, но и для сооружений, находящихся длительное время в эксплуатации.

Цель испытаний — выявить характер действительной работы мостов или отдельных его элементов при воздействии эксплуатационной нагруз­ки. Действительная работа конструкции может существенно отличаться от расчетных предпосылок из-за несоответствия расчетных схем дейст­вительным условиям работы, идеализации свойств материалов, точности расчетов и др. Кроме того, при длительной эксплуатации мостов в них могут протекать процессы, которые приводят к изменению условий ра­боты конструкции, характера напряженного состояния и свойств мате­риала. Эти несоответствия и изменения наиболее полно устанавливают на основании испытаний. На основании результатов испытаний совер­шенствуются методы расчетов.

Мосты испытывают:

при приемке новых сооружений в постоянную или временную экс­плуатацию с целью установления их действительной грузоподъемности и регистрации типовых характеристик: прогибов, перемещений опор­ных частей, периодов и амплитуд вертикальных и горизонтальных коле­баний пролетных строений, напряженного состояния в наиболее харак­терных зонах и т. п. Эти данные сопоставляют с расчетными, а в дальней­шем — с результатами последующих испытаний для выявления измене­ний, происшедших в процессе эксплуатации сооружений;

при необходимости уточнения расчетов грузоподъемности сложных систем эксплуатируемых мостов или мостов, запроектированных под особые виды нагрузок;

после реконструкции или усиления, для оценки его эффективности;

периодически в процессе эксплуатации для выяснения изменений в работе конструкции;

в специальных случаях с целью накопления данных для уточнения

расчетов мостовых конструкций, решения отдельных задач и проведения научно-исследовательских работ.

При испытаниях мостовых конструкций в основном измеряют или регистрируют общие перемещения, характеризующие работу конструк­ций в целом (угловые и линейные перемещения пролетных строений или отдельных их элементов, опор и т. д.), местные деформации, по кото­рым определяют напряженное состояние элементов конструкций, и ди­намические характеристики сооружения в целом или отдельных его эле­ментов.

В зависимости от места проведения различают натурные и лабора­торные испытания. Натурные испытания мостов носят обычно кратко­временный характер (исключая длительное наблюдение)' и включают в себя также последующую обработку и анализ результатов испытаний, а в некоторых случаях - дополнительные лабораторные исследования. В процессе натурных испытаний оцениваются соответствие действитель­ной работы конструкции^принятой в расчете, несущая способность моста в целом или отдельных его элементов, определяются жесткость пролет­ных строений (иногда отдельных его элементов), характеризуемая об­щими прогибами от эксплуатационной или испытательной нагрузки, ди­намические и другие характеристики.

При лабораторных испытаниях оценивается усталостная прочность материала пролетных строений или соединений, исследуется на моделях характер напряженно-деформированного состояния отдельных узлов пролетных строений или конструкций в целом, особенности перераспре­деления усилий в элементах пролетных строений в зависимости от харак­тера и типа нагрузки, определяются физико-механические характеристи­ки материала, его химический состав, способы защиты от коррозии и т. д. При проведении лабораторных испытаний учитываются масштаб­ные и силовые факторы, скорость нагружения, очередность приложения и снятия нагрузок, продолжительность их выдерживания и т. п.

По характеру внешнего силового воздействия на мост различают два вида испытаний: статические и динамические. В процессе статиче­ских испытаний оценивается деформативно-напряженное состояние кон­струкции или отдельных ее элементов под воздействием статических Дшфузок, а при динамических испытаниях - динамические характерис­тики пролетных строений (период, частота колебаний пролетных строе­ний в целом или отдельных их элементов, собственные и вынужденные колебания, скорость затухания колебаний, динамический коэффици­ент и др.).

3.2. Испытания мостов статической и динамической нагрузкам]

При проведении испытаний мосты загружают различными испыта­тельными нагрузками. В процессе испытания моста в элементах и узлах пролетных строений не должны развиваться значительные остаточные деформации, поэтому испытательные нагрузки не должны быть чрезмер-

тс. 3.1. Схема вибрационной машины для испытания пролетных строений мостов: 1, 2 — неуравновешенные массы поперечных валов; 3, 4 — то же продольных; 5 - захваты; б - колеса платформы; 7 — исследуемая конструкция; 8 - пла^ форма машины

но высокими. При статических испытаниях в качестве испытательной нагрузки используют временную нагрузку, принятую в проекте с уче­том динамического коэффициента, при коэффициенте надежности по нагрузке, равном единице, или используют наиболее тяжелую нагрузку из обращающихся или вводимых в обращение по данному мосту. В не­которых случаях при испытании отдельных элементов и узлов пролет ных строений и опор для нагружения можно использовать домкраты, натяжные устройства, подвесные грузы или другие испытательные на­грузки.

Для удобства работы и точности создания нагрузки необходимо соблюдать правила: короткий период нагружения и разгружения; простота и легкость процесса загружения н разгружения; быстрота и точность определения нагрузок в процессе испытаний. Испытательная нагрузка не должна быть дополнительным конструктивным элементом. Эффективным способом определения внешней нагрузки является поста­новка динамометров между испытываемой конструкцией и нагрузкой.

Весовые характеристики транспортных средств, используемые при испытаниях, уточняются до начала испытания. Вес локо лотивов и под­вижного состава допускается принимать по паспортные данным.

При динамических испытаниях в качестве испытательной нагрузки используют: обращающиеся поезда, специальные испытательные поезда, вибрационные машины, специальные взрывы для создания ударной на грузки. В первом случае динамическое воздействие на мост создается проходящими поездами. Это позволяет оценить действительную работу пролетного строения или отдельных его элементов от воздействия экс плуатационных нагрузок. Такие испытания обычно не нарушают график движения поездов и позволяют оценить не только динамические харак­теристики моста, но и режим его работы в условиях реальной эксплуата­ции, что очень важно для определения надежности работы моста при его длительной эксплуатации.

В некоторых случаях для оценки динамического воздействия опре­деленных типов нагрузки по мостам пропускают специальные испыта-88

тельные поезда, составленные из локомотивов и вагонов. Такие поезда можно использовать для выяснения характера работы определенной кон­струкции моста при динамическом воздействии конкретного типа на­грузки. С целью получения более полных динамических характеристик пролетного строения на мост воздействуют вибрационной нагрузкой, создаваемой вибрационными машинами (рис. 3.1) с вращающимися эксцентриковыми массами (1-4). Диапазон их регулирования доста­точно велик, что позволяет создавать вынужденные колебания различ­ных видов: вертикальные, горизонтальные (вдоль и поперек моста), изгибно-крутильные, галопирующие и т. д. Вибрационная машина смон­тирована на платформе 8, устанавливается на пролетном строении и жестко крепится к путевым рельсам захватами 5. Место установки определяется программой испытаний и типом конструкции. При работе машины создается инерционная сила Р, изменяющаяся по гармониче­скому закону:

Меняя а, т и скорость вращения, можно получить различные периодические инерционные усилия в диапазоне вплоть до появления резонанса в испытываемой конструкции. Вибрационные испытания в некоторых случаях проводят с целью оценки усталостной прочности пролетных строений. Для возбуждения свободных затухающих колеба­ний резко разгружают пролетные строения — сбрасывают с них заранее подвешенный или положенный груз. Таким способом испытываются пролетные строения со сравнительно небольшой жесткостью. Аналогич­ное воздействие получается, если груз бросают на пролетное строение. Возбудить горизонтальные колебания пролетного строения можно "та­раном". Иногда для усиления ударного воздействия поезда на мосту устраивают рельсовый стык с увеличенным зазором или ступеньку.

При изучении сейсмостойкости конструкций используют специаль­ные ударные нагрузки - ударные импульсивные воздействия можно вызвар?" направленным взрывом небольшой мощности. Важно отметить, что перед проведением специальных динамических испытаний и после Них пролетное строение и опоры должны быть детально обследованы Для выявления возможных изменений, возникших в процессе испы­таний.

3.3. Организация и проведение испытаний

Испытания проводят по заранее разработанной программе и мето­дике, в которых ясно сформулированы цель и задачи испытаний, подроб­но указаны их очередность, способы измерения, виды нагрузок и места

их установки или скорости движения, тип и размещение приборов и измерительной аппаратуры и их обслуживание, меры по технике без­опасности и др. Испытания мостов делятся на три основных этапа: под­готовительный, собственно испытания, обработка и анализ результатов испытаний.

На первом этапе (подготовительном) детально анализи­руют техническую документацию сооружения, результаты его обследова­ния, разрабатывают методики испытаний с учетом всех факторов, влия­ющих на достоверность результатов испытаний; заранее устанавливают порядок величин, характер изменения ожидаемых деформаций и пере­мещений (используют расчетные данные или результаты испытаний ана­логичных конструкций) и на их основе выбирают аппаратуру и приборы для испытаний. На выбор аппаратуры и приборов значительное влияние оказывают сроки и объем работ в процессе испытаний. Для сокращения времени испытаний и повышения качества измерений целесообразно ис­пользовать аппаратуру и приборы с автоматической регистрацией изме­ряемых величин. Нередко для проведения испытаний конструируют раз­личные приспособления и приборы, удовлетворяющие требованиям ис­пытаний данной конструкции. Эти приборы должны пройти метрологи­ческую проверку.

Перед испытаниями разрабатывают детальную схему установки измерительных приборов и обосновывают их выбор. Для записи показа­ний приборов во время испытаний составляют специальные журналы. Сроки подачи и вид испытательных нагрузок на мост заранее согласовы­вают. При испытаниях эксплуатируемых мостов должны быть заблаго­временно согласованы "окна" в графике движения поездов на время испытаний.

Перед началом испытаний руководитель работ проводит уточнение предусмотренных программой схем загружения моста, учитывая факти­ческий состав и вес испытательной нагрузки.

Разработку схем загружения сооружения испытательной нагрузкой проводят, руководствуясь линиями влияния (поверхностями влияния) усилий (сил, моментов) в частях и элементах сооружения.

При выборе схем загружения следует стремиться к тому, чтобы в исследуемых частях и элементах сооружений возникали возможно боль­шие усилия.

Измерительные приборы перед испытаниями должны быть установ­лены и надежно закреплены на конструкции для обеспечения стабильно­сти показаний и защищены от внешних атмосферных воздействий. Перед испытаниями необходимо проверить возможность доступа к приборам, их освещение, а также выполнение мер по технике безопасности.

Второй этап испытаний выполняется непосредственно на мос­ту. Испытание моста — это комплекс работ, включающий в себя измере­ния характеристик напряженно-деформированного состояния сооруже­ния или отдельных элементов, различных силовых и других воздействий, оценку качества материала конструкции. Испытания начинают с установ-

Ш

ки приборов и аппаратуры и проверки их работы. После этого измеряют различные характеристики: напряжения, деформации, перемещения и др. от испытательных нагрузок и воздействий. При этом размеры на­грузок и воздействий строго оценивают и регламентируют. В процессе испытания с целью исключения грубых ошибок в измерениях выбороч­но сравнивают расчетные характеристики с измеренными. Иногда для детального исследования качества материала конструкции из ее элемен­тов берут пробы (вырезают куски материала), которые исследуют в ла­боратории.

Испытания моста статической нагрузкой начинают со снятия "нуле­вых" показаний по всем приборам, затем приступают к предварительно­му загружению - "обкатке": пропускают подвижную нагрузку по про­летному строению с малой скоростью, наблюдая за показаниями прибо­ров. После снятия нагрузки вновь проверяют показания приборов. Завершив эти работы, начинают загружать мост испытательной нагруз­кой. Загружение повторяется не менее трех раз для каждого установлен­ного программой испытаний положения нагрузки со снятием показаний по приборам под нагрузкой и без нее. Важное условие проведения стати­ческих испытаний - сокращение времени на снятие показаний приборов. Для этих целей лучше пользоваться приборами с автоматической реги­страцией показаний. При визуальной регистрации показаний число при­боров, обслуживаемых одним наблюдателем, должно быть мини­мальным.

Записи показаний приборов ведутся аккуратно в Журнале испытаний по каждому циклу или ступени загружения. В Журнале фиксируются дата проведения испытаний, время записи, характер загружения, место приложения нагрузки, данные о поведении конструкции, толчках, уда­рах, раскрытии трещин и т. д., а также об изменении температуры, атмос­ферных осадках и т. д. Время выдержки испытательной нагрузки в каж­дом из предусмотренных положений следует определять по стабилиза­ции показаний измерительных приборов.

При испытании динамическими нагрузками испытательную нагруз­ку прогоняют по месту с различными скоростями от 5 км/ч ("прополза­йте") до максимально допустимой. Рекомендуется выполнять при раз-ньг^коростях не менее 10 заездов. Число заездов для каждой из задан­ных скоростей должно быть не меньше трех. Тип, число и расположение приборов зависят от цели испытаний. Например, для изучения общих перемещений обычно регистрируют вертикальные и горизонтальные пе­ремещения и колебания, а иногда и продольные перемещения и колеба­ния пролетных строений. В пролетных строениях со сквозными главны­ми фермами и со сплошными балками для измерения прогибов приборы Устанавливают в середине пролета обеих главных ферм (балок). Если возможно появление колебаний высших форм, то устанавливают прибо­ры и в четвертях пролета. Колебания регистрируются механическими приборами Гейгера или осцнллрграфами. Горизонтальные колебания ре­гистрируют прогибомерами и горизонтальными маятниками конструк-

ции ДИИТа. В ряде случаев при проведении динамических испытаний записывают изменения деформаций в отдельных элементах конструк­ции. Число приборов и их размещение зависят от программы и цели ис­пытаний. Скорость движения и число осей в проходящих поездах опре­деляются при помощи специальных педалей и индукционных датчиков, соединенных с регистрирующей аппаратурой.

Третий этап— последний, проводится после завершения по­левых и лабораторных испытаний. Результаты испытаний тщательно об­рабатывают, анализируют, сравнивают с расчетными и дают заключение о грузоподъемности, надежности и условиях эксплуатации моста. На их основании составляют технический отчет, который передается в органи­зации, связанные с эксплуатацией (а в отдельных случаях и проектиро­ванием) испытанного сооружения. Следует отметить, что испытания моста - весьма ответственная и дорогостоящая операция, для успешно­го выполнения которой требуются тщательная подготовка и высокая организованность, а также строгое соблюдение правил техники безопас­ности.

3.4. Определение механических характеристик и качества материала сооружений

Для оценки грузоподъемности и надежности моста необходимо знать механические характеристики материалов. При отсутствии техни­ческой документации на материал или явном несоответствии его качест­ва проектным данным основные механические характеристики, а иногда и химический состав материала определяют в процессе обследования и испытания мостов. Оценить прочностные характеристики и качество ма­териала можно в лабораторных и полевых условиях. Лабораторные исследования дают наиболее полные и надежные результаты, однако для их проведения требуется больше времени, а также взятие проб материа­ла, что нередко связано с повреждениями конструкции. Полевые мето­ды контроля позволяют быстро получить прочностные характеристики материала, но они менее полны и точны.

Определение качества материала металлических элементов. В экс­плуатируемых мостах можно встретить элементы, изготовленные из раз­личных материалов: чугуна (опорные части), сварочного железа, литого железа и современных сталей (малоуглеродистых, низколегированных и др.). При обследовании важно установить род металла. Предварительно это можно сделать по виду свежего излома снимаемой стружки. Для ли­того железа характерна светлая мелкозернистая структура в изломе. Аналогичный вид излома у современных сталей. В изломе сварочного железа хорошо наблюдается слоистая структура серого цвета. Стружка чугуна легко ломается и в изломе имеет крупнозернистую структуру серого цвета. В сомнительных случаях род металла определяют металло­графическими исследованиями образцов в лаборатории.

Рис. 3.2. Образцы для определения механических характеристик металла: а - пятикратный гагаринский; б — нормальный плоский; ж. — с надрезом для ис­пытания на ударную вязкость; Ъ =20^30мм; 1 ₀= 5,6S\ab; h > 2b

Основные механические характеристики и химический состав ме­талла определяют при испытании образцов в лаборатории. Образцы изготавливают из проб (заготовок), вырезанных из пролетных строений (ножовкой или высверливанием, газовой резкой) так, чтобы не сильно ослабить рабочую часть сечения элемента. Следует помнить, что при изготовлении образцов из заготовки, вырезанной газовой резкой, рабочая поверхность образца от кромки реза должна быть удалена не ме­нее чем на 10 мм. Заготовки для образцов берутся по возможности из разных элементов пролетного строения (поясов, раскосов, проезжей части), но не из второстепенных устройств (перил, смотровых приспо­соблений и пр.). Места вырезки заготовок, произведенной высверлива­нием или газовой резкой, должны быть обработаны наждачным кругом для уничтожения резких концентраторов напряжения и перекрыты на­кладками. На каждой вырезанной заготовке должны быть обозначены масляной краской номер и направление, параллельное оси элемента, из которого вырезана заготовка. В ведомости заготовок, направляемых в лабораторию, указывают номера заготовок, их размеры и места вырезки с соответствующими пояснениями.

Предел прочности (временное сопротивление), предел текучести, от­носительное удлинение или сужение стали определяют на стандартных образцах, чаще всего на пятикратных гагаринских или нормальных плос­ких (рис. 3.2, а, б). Для определения ударной вязкости изготовляют образцы с надрезом (рис. 3.2, в). Число образцов каждою типа должно быть не менее трех. Размеры вырезаемых заготовок для образцов (с при­пуском на их обработку) составляют: на гагаринский образец - 15 х х 65 мм, на плоский образец - 45 х 400 мм, на образец с надрезом -15 х 60 мм. Толщина при этом берется равной толщине металла в про­летном строении. Из этих же образцов можно взять пробы для химичес-

⁹³

кого анализа: 50 г стружки или кусочек с плоской поверхностью площадью не ме­нее 2 см² (для спектрального анализа).

Рис. 3.3. Прибор Польди: 1 — боек; 2 — трубка; 3 - пружина; 4 - эталон; 5 —шарик; 6 —испытуе­мый элемент

Прокатный металл обладает различными механическими характеристиками вдоль и поперек прокатки, поэтому образцы строго ориентируют по направлению прокатки или передачи усилия. Направления показывают на заготовках. В местах появления трещин делают микрошлиф поверхности металла и то место, где подозревается наличие трещины, зачищают, шлифуют, а затем доводят наждач­ной бумагой. После доводки шлиф обезжи­ривают техническим спиртом, денатуратом или ацетоном и протравливают 10—15%-ным водным раствором азотной кислоты. Смочен­ный шлиф выдерживают до появления на нем синеватой пленки азотнокислого железа, после чего его тщательно промывают водой и выти­рают насухо. При недостаточной четкости шлифа при наличии на нем царапин следует повторить шлифование. Готовый шлиф осмат­ривают через лупу 4—10-кратного увеличения.

_Гш«_Ш1 icjjcj луну ч— ш-кратного увеличения. В случае затруднительности изготовления микрошлифа допускается полукруглым острым крейцмейселем осторожно снять тонкую стружку с поверхности металла по направлению предполагаемой трещины. Струж­ку нужно снять таким образом, чтобы трещина приходилась примерно посередине ее ширины. Раздваивание стружки по линии предполагаемой трещины подтверждает наличие последней.

Из полевых методов оценки прочностных характеристик стали наиболее широко распространен метод вдавливания шари­ка в испытуемый материал. По этому методу определяют твердость металла, а по ней — предел прочности, так как эти характерис­тики обладают наиболее устойчивой связью между собой. Определение предела текучести по твердости или пределу прочности дает значительные погрешности. Ошибка при определении предела прочности по твердости составляет примерно ±7 %; при переходе от предела прочности к пре­делу текучести погрешность достигает ± 30 %.

Твердость стали, а по ней и прочность определяют прибором Поль­ди (рис. 3.3), который состоит из трубки 2, в которую вставляется боек 1, прижимаемый пружиной 3 к эталону 4 квадратного сечения. Твердость материала эталона #_э известна (определена в лаборатории заранее). Эталон зажимают между бойком и шариком 5. При испыта­нии прибор устанавливают шариком нормально к предварительно защи­щенной поверхности 6 и по бойку наносят удар молотком: получаются два отпечатка шарика - один на эталоне, другой на поверхности элемен-94

Для углеродистой стали к: = 0,36. По твердости можно приблизи­тельно определить содержание углерода С в незакаленной углеродистой стали:

Содержание С, %................................... 0,05 0,15 0,20 0,30 0,40 0,50

Твердость металла, МПа................. 1100 1200 1350 1560 1650 1800

Определение качества железобетонных конструкций. Прочность бетона эксплуатируемых железобетонных конструкций определить сложно, так как бетон — неоднородный материал, прочность которого зависит от многих факторов и может значительно различаться в преде­лах одного элемента.

Для лабораторных испытаний из конструкций вырезают керны для изготовления образцов. Наиболее удобный способ взятия проб — выбу­ривание цилиндров диаметром 70—150 мм. Пробы имеют большие раз­меры, поэтому взять их из элементов железобетонных конструкций не всегда возможно. Таким методом прочность бетона можно оценивать лишь в отдельных зонах массивных элементов. Широко применяются неразрушающие методы, позволяющие оценивать прочность бетона без разрешения. Неразрушающие методы по подготовке к испытаниям мож­но разделить на две группы. К первой группе относятся методы, в кото­рых прочность бетона определяют по значению усилия, затрачиваемого на выдергивание стержней, заранее забетонированных в тело бетона или установленных в шпуры, высверленные в бетоне конструкции. Ко вто­рой группе относятся методы определения прочности бетона: 1) по от­печаткам на поверхности от удара молотком, зубилом, шариком или Другим бойком - метод пластических деформаций; 2) по отскоку бойка; 3) по скорости прохождения ультразвука.

Метод пластических деформаций основан на нали­чии связи между прочностью бетона R и значением косвенного показа-

Рис. 3.4. М.ояоток Кашкарова: 1 — головка; 2 — рукоятка; 3 — эта­лонный стержень; 4 — стакан; 5 -стальной шарик; 6 - испытуемый эле­мент

теля, характеризующего внедрение сферического инъектора в бетон лрн определенной энергии удара. Этот метод реализуется при помощи раз­личных устройств, например молотков Кима, Кашкарова и др.

Принцип действия эталонного молотка К. П. Кашкарова (рис. 3.4) аналогичен принципу действия прибора Польди, с той разницей, что удар, наносится самим эталонным молотком. При ударе боек (стальной шарик диаметром 15 мм) оставляет на поверхности бетона вмятину диамет­ром d₆, а на эталонном стержне (круглого сечения из СтЗ диамет­ром 10 мм) - отпечаток диаметром d^. Для 10 ударов, нанесенных по

Рис. 3.5. Склерометр Шмидта:

• - продольный разрез.; б - общий вид; 1 - исследуемая конструкпия;
г - ударный стержень; 3 - колпачок; 4 - ударная пружина; 5 - окно
со шкалой; 6 - движок со стержнем; 7 - направляющий стержень:

* - направляющая шайба; 9 - нажимная пружина; 10 - крышка- 11.......

стопорная кнопка; 12, корпус; 13 - молот; 14 - крышка с наждач­ным камнем; 15 - футляр; 16 - прибор

Рис. 3.6. Зависимость по­
казаний склерометра
Шмидта (А- перемещение
движка после удара в ус­
ловных единицах) от ку-
биковой прочности бетона
на сжатие

проверяемому элементу, определяется усредненное отношение ^_бМ,_т-Прочность бетона оценивается по корреляционной зависимости между djd и пределом прочности бетона на сжатие, устанавливаемой экс­периментально. При этом должны учитываться конкретные условия изготовления конструкции и твердения бетона, сроки испытаний, шеро­ховатость, влажность и другие особенности состояния поверхности кон­струкции и т. п. Для эксплуатируемых сооружений указанную зависи­мость уточняют на образцах, взятых из соответствующих элементов.

Склерометр Шмидта получил широкое распространение при испы­тании мостов (метод отскока бойка). Принцип работы прибо­ра заключается в следующем. Легким нажатием на головку ударного стержня 2 (рис. 3.5, а) снимают блокировку 11, при этом стержень вы­двигается из корпуса. Затем нажимают ударным стержнем на исследуе­мую поверхность 1, предварительно зачищенную наждачным камнем. Как только стержень почти полностью войдет в корпус, ударяет мо­лот 13. В момент удара прибор должен находиться строго перпендику­лярно к поверхности исследуемой конструкции. После удара молот 13 отскакивает назад, перемещая движок 6 по градуированной шкале 5. Отсчет положения движка б дает значение обратного перемещения молота 13, по которому определяется прочность конструкции по графи­ку, изображенному на корпусе прибора (рис. 3.5, б). Измерения произ­водят в 10 точках обработанной поверхности. За расчетное принимают среднее значение прочности. Прибор эталонирован в горизонтальном по­ложении. Если склерометр устанавливается на наклонных горизонталь­ных поверхностях, то размер обратного хода нужно корректировать (рис. 3.6). При исследовании старых бетонов поверхностный слой снима­ют на глубину до 10 мм и проводят 5—10 измерений.

Метод определения прочности бетона по скорости про­хождения ультразвука основан на зависимости между проч-

4 Зак. 1188 97

ностыо бетона R и скоростью v распространения в бетоне ультразву­ка. Ультразвуковые волны распространяются под действием внутрен­них сил упругости бетона. Колебания могут быть продольными, совпа­дающими с направлением ультразвука, и поперечными, перпендикуляр­ными к этому направлению. Скорость распространения ультразвука -функция продольной, сдвиговой и поперечной упругости, плотности и геометрической формы.

Отсутствие прямой связи между прочностью (упругими характерис­тиками) материала и скоростью прохождения через него ультразвука существенно осложняет оценку прочности. При испытании бетона ультра­звуком нужно учитывать факторы, влияющие на зависимость между скоростью распространения ультразвука и прочностью (характеристики заполнителей, их содержание в бетоне, технология изготовления, темпе­ратура и пр.). Для учета влияния этих факторов строят тарировочные кривые зависимости скорости ультразвука от прочности бетона по ис­пытанию кубиков (рис. 3.7).

Если испытывают эксплуатируемые мосты, состав бетона которых неизвестен, то для установления связи между скоростью ультразвука и прочностью бетона можно дополнительно испытать керны, взятые из конструкции. В этом случае прочность бетона

гис. 5.1. Зависимость между
скоростью распространения

ультразвука в бетоне v и его прочностью Л:

1 — заполнитель в бетоне — круп­ный песчаник; 2 - заполни­тель—'доломит

Рис. 3.8. Блок-схема ультразвукового им­пульсного прибора:

1 - задающий генератор; 2 - блок масштаб­ных меток времени; 3 - блок ждущей раз­вертки; 4 - высокочастотный генератор импульса; 5 - осциллограмма; б - шкала времени; 7 - усилитель; 8 - испытуемый элемент; 9 - приемник: 10 - излучатель

Рис. 3.9. Ультразвуковой прибор для определения прочности бетона, "Бетон-5":

/ — излучатель; 2 — шкалы измерения; 3 — приемник; 4 — эталон

Влияние различных факторов на скорость прохождения ультразвука можно учитывать дифференцированно введением поправочных коэффи­циентов. Оценка же влияния отдельных факторов возможна лишь по ре­зультатам испытаний. Точность определения прочности бетона ультразву­ковым методом составляет приблизительно 10 %.

Существует много ультразвуковых приборов для определения прочности бетона, работающих по принципиальной схеме электронного осциллографа со ждущей разверткой. Рассмотрим схему ультразвуково­го импульсного прибора (рис. 3.8). Импульсы тока, возбуждаемые вы­сокочастотным генератором 4, периодически подаются на излучатель 10, ^в котором они преобразуются в ультразвуковые и посылаются в испы­туемый элемент. Одновременно поступает электрический сигнал в блок *ДУщей развертки 3, и происходит ее запуск. Пройдя через испытуе­мый элемент, ультразвуковые импульсы попадают в приемник 9, в котором снова преобразуются в электрические и поступают на усили­тель 7, а с него - на электронно-лучевую трубку, вызывая вертикальное отклонение электронного луча. Моменты посылки ультразвукового импульса в бетон и приема его на экране электронно-лучевой трубки отмечаются "всплесками" на осциллограмме 5. Расстояние между ними В определенном масштабе соответствует времени t прохождения им­пульса через испытуемый элемент. На экране электронно-лучевой труб­ки при помощи блока 2 наносится шкала времени б, по которой опре-

4*

* 99 \

деляется время t. По времени t и толщине исследуемого элемента / устанавливается скорость прохождения ультразвука v — l/t„ а по ней-прочность бетона по тарировочным кривым. Современные ультразвуко­вые приборы (рис. 3.9) позволяют испытывать бетонные конструкции толщиной 0,1-12 м.

3.5. Способы выявления скрытых дефектов

Внутри элементов мостовых конструкций и их соединений могут быть дефекты или повреждения (трещины, раковины, пустоты, поры, инород­ные включения и др.), снижающие эксплуатационную надежность. Такие дефекты выявить визуально нельзя. Для обнаружения скрытых дефек­тов и повреждений широко применяют дефектоскопы, основанные на ис­пользовании акустических и магнитных методов, радиоактивных излуче­ний и рентгеновских лучей.

Акустические методы основаны на использовании упругих волн широкого частотного диапазона. В-зависимости от частоты упругие коле­бания делятся на инфразвуковые (до 20 Гц), звуковые (от 20 Гц до 20 кГц) и ультразвуковые (от 20 кГц и более). Из этих частот при конт­роле акустическими методами используют звуковой и ультразвуковой диапазоны. Упругие волны в ультразвуковом диапазоне излучаются в непрерывном или импульсном режиме. Использование ультразвука позволяет осуществлять неразрушающий контроль разных узлов и эле­ментов конструкций, изготовленных из различных материалов. Работа дефектоскопа основана на частичном отражении и рассеянии ультразвуко­вых волн нарушениями сплошности (трещинами, расслоениями, пусто­тами и т. п.) или однородности строения материала исследуемой конст­рукции. Дефектоскоп посылает в контролируемое изделие ультразвуко­вые волны частотой от 0,5 до 25 МГц и регистрирует параметры волн, прошедших через конструкцию (сквозное прозвучивание) или отражен­ных от поверхностей, на которых акустические характеристики материа­ла испытывают изменения (эхо-метод).

Для возбуждения упругих колебаний в различных материалах исполь­зуют пьезоэлектрические или магнитострикционные преобразователи.

Рис. ЗЛО. Структурная схема простей­шего эходефектоскопа: / - поверхность ввода ультразвука; II -донная поверхность; Д — дефект; Н -начальный зондирующий сигнал; Дон -донный эхо-сигнал; Деф — эхо-сигнвл от дефекта; 1 — генератор импульсов; 2 — хронизатор; 3 — генератор разверт­ки; 4 — индикатор (электронно-лучевая трубка); 5 — приемный тракт; 6 — контролируемая конструкция; 7 - ис­катель

Рис. 3.11. Ультразвуковой дефектоскоп ДУК-66ГЩ:

1 — излучатель; 2 — экран визуального наблюдения; 3 — искательная

головка

Ультразвуковые волны вводятся искателем (пьезоэлектрическим преоб­разователем) в контролируемую конструкцию преимущественно кон­тактным способом со смазкой.

Скрытые дефекты в металлических и железобетонных конструкциях чаще всего определяют эхо-методом с импульсным излучением. В простей­шем эхо-дефектоскопе (рис. 3.10) реализуется свойство (преломления и отражения ультразвуковых волн от границ раздела двух различных сред. Если на пути ультразвукового сигнала окажется дефект (например, трещина, раковина, шлаковое включение), акустическое сопротивление коайрого отличается от обычного для данного материала, то произойдет преломление и отражение волны, и на экране электронно-лучевой трубки ■появится дополнительный импульс. Определив время, скорость и направ­ление прохождения ультразвука, можно установить место дефекта. На рис. 3.11 показан дефектоскоп ДУК-66ПМ, применяемый для обнаруже­ния скрытых дефектов. Для оценки качества бетона его прозвучивают ме­тодом, рассмотренным в п. 3.4. По резкому изменению скорости рас­пространения ультразвука в отдельных частях конструкции можно уста­новить снижение плотности бетона, наличие пустот, трещин и т. д.

Наличие дефектов и повреждений в сварных швах устанавливают при помощи призматических щупов-излучателей с углами наклона ультразву­ки

Рис. 3.12. Схема действия щупа-излучателя:

1 — щуп-излучатель; 2 — траектория движения щупа-излучателя; J-харак­тер импульса на экране электроннолучевой трубки при указанных положе­ниях щупа-излучателя; / — длина трещины; /., /,, /., / -, h., h „ р — координаты трещины

ковой волны 30° - 60° (рис. 3.12). Щуп перемещают по волнообразной траектории вдоль шва. При обнаружении дефекта на осциллограмме электронно-лучевой трубки появляется импульс ("всплеск"). Одновре­менно подается звуковой или световой сигнал. Для определения границ дефекта щуп перемещают в разные стороны от положения, при котором зарегистрирован импульс, до тех пор, пока его амплитуда А на экране не уменьшится примерно вдвое. Это положение щупа соответствует гра­нице дефекта. Зная координаты положения щупа и наклон ультразвуко­вого луча /?', можно определить границы повреждения.

Импульсный ультразвуковой метод удобно использовать при длитель­ных наблюдениях за изменением структуры и прочности бетона.

Метод акустической эмиссии используется для обнаружения повреж­дений в мостовых конструкциях и получения информации о процессах, протекающих внутри материала. Метод основан на регистрации акустиче­ских волн, возникающих в твердых телах при пластической деформации и появлении микротрещин. Фиксируя волны эмиссии, можно обнаружить опасные дефекты и прогнозировать работоспособность отдельных элемен­тов конструкций. Сущность метода заключается в следующем. На поверх­ность исследуемой конструкции устанавливают одну или несколько ис­кательных головок (рис. 3.13, а), чувствительных к сдвиговым дефор­мациям или поверхностным волнам, работающим на частоте 1-3 МГц. В процессе работы или испытания в конструкции могут развиваться зна­чительные деформации и появляться трещины. Их появление сопровож­дается вспышками эмиссии волн напряжений, носящими импульсный характер.

Звуковые колебания (волны), излучаемые дефектами, а также сме­щающимися дислокациями при нагружении конструкции воспринимают­ся искательной головкой, и по ним определяется дефект и его место расположения.

Рассмотрим принципиальную блок-схему эмиссионной установки / _ис з.13, 0). Вспышки эмиссии, достигшие искательной головки 1, преобразуются в электрические сигналы и подаются на предусилитель 2, где происходит усиление сигнала. Затем они проходят через электронный Аильтр _j_{( в} котором удаляется низкочастотная информация, и посту­пают в усилитель 4, а после этого — по двум каналам в регулирующий блок 5 и на дискриминатор и селектор 6. С селектора они попадают в устройство 7 для записи на магнитной ленте и счетчик сигналов. При­бор питается от источника 8.

Перед испытаниями устанавливают определенный минимальный уровень сигнала (порог), выше которого аппаратура учитывает сигна­лы. Сигналы акустической эмиссии (АЭ) регистрируются следующими способами: записью на магнитную ленту, выводом числа сигналов на цифровое табло, звуковым выводом на динамик, в котором слышны характерные щелчки, интенсивность которых нарастает при развитии де­фектов и приближении пластического состояния материала, выводом на экран осциллографа, графопостроитель (координатный самописец).; О наличии дефекта судят по появлению сигналов акустической эмиссии, об уровне напряженного состояния — по интенсивности сигна­лов акустической эмиссии (число сигналов в 1 с).

Метод акустической эмиссии позволяет с большой точностью опре­делять координаты дефекта. Для этого устанавливается несколько при­емников колебаний (искательных головок). Координаты определяются на основании анализа разницы времени поступления сигнала акустиче­ской эмиссии на разные приемники. В современных приборах этот ана­лиз выполняет микропроцессор, вмонтированный в прибор, он же по­казывает на графопостроителе места расположения дефектов на иссле­дуемой конструкции.

Магнитными методами обнаруживают дефекты и повреждения в ферромагнитных материалах, определяют толщину защитного слоя и расположение арматуры в железобетонных конструкциях, толщину антикоррозионных покрытий стальных конструкций и др. Обнаружение

Рис. 3.13. Метод акустической эмиссии:

^а — схема установки искательной головки; б — блок-схема акустической эмиссионной установки; 1 — искательная головка; 2 —предусилитель; 3 — электронный фильтр; 4 — усилитель; 5 — регулирующий блок; б — селектор; 7 — устройство записи на ленту; 8 — источник питания

Рис. 3.14. Индукционный прибор для проверки положения и диаметра арма­туры и толщины защитного слоя: 1 — выносной индуктивный преобразо­ватель; 2 - преобразователь в корпусе прибора; 3 — стержень для регулирова­ния индуктивного сопротивления; 4 -гальванометр; 5 — арматурный стер­жень; 6 — железобетонный элемент

дефектов и повреждений в виде трещин, пор, инородных включений в элементах из ферромагнитных материалов основано на выявлении об­разующихся в их зоне полей рассеивания магнитного потока. Для выяв­ления полей рассеивания, а следовательно, и дефектов в простейшем случае используют магнитный порошок или его смеси с маловязкой жидкостью (например, керосином), нанося их на поверхность исследуе­мого элемента. При действии магнитного поля эти частицы образуют своеобразный узор в зоне расположения дефекта. Более надежные ре­зультаты получают при наложении на исследуемые участки магнитной пленки. После намагничивания расшифровывают зарегистрированные на пленке поля рассеивания.

Другой, более эффективный метод фиксации полей рассеивания основан на использовании магнитных щелевых головок магнитофонного типа, устанавливаемых в плоскости П-образного электромагнита. Маг­нитная головка представляет собой кольцевой разомкнутый сердечник с щелью шириной 7—20 мкм с обмоткой. Основное магнитное поле создается П-образным магнитом. При установке такого устройства на поверхность элемента над дефектом возникает поле рассеивания, кото­рое наводит э.д.с. в магнитной головке. Наведенная э.д.с. подается на регистрирующий прибор, по которому судят о дефекте в элементе.

Рассмотрим схему прибора индукционного типа (рис 3.14) для определения положения арматуры в железобетоне, толщины защитного слоя и диаметра стержней. Индуктивный преобразователь 1 передви­гается по поверхности исследуемой железобетонной конструкции или детали. Отдельно от него в корпусе прибора расположен аналогичный преобразователь 2 с ферромагнитным смещаемым элементом 3, пред­назначенным для изменения индуктивного сопротивления прн баланси­ровке схемы. По мере приближения преобразователя 1 к арматурному стержню разбаланс (зависит от толщины защитного слоя, диаметра стерж­ня и ориентировки преобразователя по отношению к его направлению) будет уменьшаться. Шкала гальванометра проградуирована в миллимет­рах защитного слоя для арматурных стержней разного диаметра. Уста­новив расположение стержней, передвигают преобразователь / вдоль контролируемого стержня до положения, соответствующего минималь-104

ному отсчету, следя за тем, чтобы преобразователь находился между пересечениями' арматуры. Записав толщины защитного слоя по шкалам всех диаметров, повторяют отсчет, поместив между бетоном и преобра­зователем прокладку толщиной 10 мм из диамагнитного материала. Диаметр арматуры будет соответствовать показанию по той шкале, по которой разность отсчетов окажется равной 10 мм.

Рентгенографические и гаммаграфические методы позволяют об­наруживать дефекты и повреждения в металлах, бетоне и железобетоне, полимерах и других материалах. Этими методами можно определять положение арматуры, ее размеры в железобетонных и других армиро­ванных конструкциях. Эти методы основаны на использовании рентге­новских, т-лучей или других для фотографирования скрытых дефектов й повреждений. Исследуемый элемент просвечивают лучами при помощи специальных установок (рис. 3.15). Проникающая способность этих лучей зависит от плотности материала, толщины элемента и др. В зонах с порами, раковинами, трещинами проникающая способность лучей будет выше. В зависимости от интенсивности прошедшего излучения на фотопленке получаются участки с различной затемненностыо. По нали­чию затемненных мест и степени затемнения судят о характере и разме­рах дефектов и повреждений.

Для регистрации излучения применяют ксерорадиографические пластинки из металлических подложек, покрытых тонким слоем аморф­ного селена. В темноте селен способен воспринимать и удерживать элек­трический заряд, утечка которого пропорциональна интенсивности па­дающего луча. После экспонирования на поверхности пластинки остает­ся часть заряда, интенсивность которого можно выявить напылением мелкого порошка, заряженного электрическим зарядом противополож­ного знака. По распределению этого порошка на пластинке определяют наличие дефектов и повреждений.

Источниками излучения могут служить рентгеновские трубки, бетат­роны или радиоактивные изотопы. Рентгеновские лучи возникают в ре­зультате бомбардировки металлической мишени высокоскоростными электронами, ускоренными за счет разности потенциалов между като-

Рис. 3.15. Схема просвечи­вания сварного элемента:

1 — источник излучения;

2 ~ эталон чувствительно­сти; 3 - защитная свин­цовая пластинка; 4 — фо­топленка; 5 — кассета; 6 — сварной элемент

дом и мишенью. В бетатронах в отличие от рентгеновских трубок элек­троны ускоряются под воздействием пульсирующего магнитного поля. Источники т-лучей — радиоактивные изотопы — по сравнению с рент­геновскими установками более компактны, не требуют источников пи­тания. При использовании у-лучей нужно иметь надежную защиту. В ка­честве радиоактивных изотопов часто применяют кобальт-60 (Со⁶⁰) и цезий-137 (Cs). Метод 7-излучений обладает меньшей чувствитель­ностью, чем рентгенографический.

При работе с источниками излучения нужно очень строго соблюдать правила техники безопасности.

3.6. Техника безопасности при проведении испытаний

Выполнение работ по испытанию сооружений требует строгого со­блюдения комплекса мероприятий по обеспечению безопасности работ. Рабочая программа по испытанию сооружений должна содержать реше­ния по обеспечению безопасности работ с учетом специфики данного сооружения, его конструкции, местоположения, нагрузки, а также про­изводства работ по подготовке к испытанию и его проведению.

К выполнению работ по обследованию и испытаниям мостов допус­каются работники, прошедшие обучение и проверку знаний, инструкта­жи по охране труда в соответствии с требованиями СНиП Ш-4-80 и ГОСТ 12.0.004-79.

До начала полевых работ по обследованию и испытаниям все участ­вующие в них работники должны быть проинструктированы своими ру­ководителями о безопасных методах проведения работ с учетом особен­ностей данного конкретного объекта и о действиях в случаях обнаруже­ния отклонений от нормальной работы сооружения.

Для выполнения работ, к которым предъявляются дополнительные (повышенные) требования по безопасности труда, ответственному ис­полнителю работ выдается наряд-допуск на производство работ повы­шенной опасности. Работающие должны быть обучены безопасным ме­тодам и приемам ведения таких работ по типовым программам. Для возможности проведения обследования и испытаний (осмотра, инстру-' ментальных измерений, установки и снятия приборов и взятия отсчетов по ним) организация, в ведении которой находится сооружение, обя­зана осуществлять меры, обеспечивающие безопасные условия работы.

Работники, участвующие в работах на объектах обследований и ис­пытаний, должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты (спецодеждой, спецобувью и предохранительными приспособлениями, спецсвязью и снабжены аптечкой с набором необходимых медикаментов и средств оказания первой помощи).

Подмости и смотровые ходы, расположенные над землей, водой или конструкцией на высоте 1 м и более, должны быть ограждены пе­рилами. Подъем и спуск людей на подмости разрешается только по на-106

дежно закрепленным лестницам. Лестницы должны устанавливаться с уклоном, не превышающим 60°. Запрещается установка лестниц на различных подкладках. Одновременное проведение работ в двух или, более ярусах по одной вертикали допускается только при принятии мер обеспечения безопасности работающих внизу.

При обследовании сооружений, особенно в стесненных условиях (между балками, в коробах, на ригелях опор и т. п.), все работающие должны быть предельно внимательны. Не следует делать резких движе­ний и перемещаться бегом. При остукивании заклепок, зашлакованных сварных швов, поржа­вевших металлических элементов, поверхности бетона следует, как правило, пользоваться защитными очками или козырьками. При работе на электрифицированных участках или вблизи высоко­вольтных линий электропередачи (в том числе контактной сети) запре­щается приближаться или подносить какие-либо предметы на расстояние менее 2 м к находящимся под напряжением и неогражденным проводам или частям контактной сети. Особенно внимательно за этим необходимо следить при работах с предметами большой длины (штангами, металли­ческими рулетками, отрезками проволоки и т. д.). При невозможности соблюдения этого требования линия, по согласованию с организацией, в ведении которой она находится, должна быть обесточена.

К работе с ручными электрическими инструментами и приборами при напряжении сети более 42 В допускаются только специально про­инструктированные работники, знающие безопасные методы работы, ме­ры защиты при работе с электрическим током и приемы оказания пер­вой помощи при поражении им.

Работы с лебедками, домкратами и другими специальными приспо­соблениями при проведении обследований и испытаний производятся под руководством работника, отвечающего за безопасное производство работ и имеющего соответствующую квалификацию и опыт.

Работы по обследованию и испытаниям сооружений, движение по которым прекращается частично, не должны нарушать безопасность дви­жения транспорта, а организация работ должна обеспечивать безопас­ность работающих. На подходах к мосту выставляются сигналисты. Со­трудники мостостанций должны иметь защитные каски, а при работе на црбезжей части сооружений, находящихся в эксплуатации, обязаны наде­вать сигнальные жилеты оранжевого цвета.

На время испытаний подходы к автодорожным и городским мостам ограждаются в соответствии с требованиями действующих правил до­рожного движения, а нахождение на сооружении и под ним не занятых в испытаниях людей не допускается.

Работники, непосредственно участвующие в испытаниях, должны на­ходиться на своих рабочих местах: сотрудники мостостанций — в местах, указанных руководителем работ мостостанций; водители транспортных средств, загружающих конструкцию, — в кабинах транспортных средств; Другие работники (например, составители поездов, дежурные электри-

ки, связисты, сигналисты и т. п.) — в местах, указанных их непосредст­венными руководителями.

При проведении вибрационных испытаний запрещается приближать­ся к незащищенным эксцентрикам работающей вибромашины на рас­стояние менее 1,5 м.

При проведении испытаний ударной нагрузкой запрещается прибли­жаться к намеченному месту падения груза на расстояние менее 3 м.

При работах на старых деревянных сооружениях и настилах следует соблюдать особую осторожность в связи с тем, что в них могут быть эле­менты, утратившие прочность вследствие загнивания, элементы с нару­шенными прикреплениями и т. п.

На мостах через реки шириной более 100 м (по уровню меженных вод) руководитель работ обязан до начала обследования проверить нали­чие спасательных средств. На воде должны находиться подготовленные плавсредства (катера или лодки, спасательные жилеты и круги, мега­фон, веревки и др.).

При работе на объектах в зимних условиях должны приниматься меры по обеспечению возможности периодического обогрева работаю­щих. Работа людей со льда допускается при его толщине не менее 15 см (без учета толщины снежного покрова) и расстоянии до кромки льда не менее 5 м.

С целью обеспечения безопасности людей, участвующих в проведе­нии испытаний, и предотвращения резкого обрушения конструкции в процессе испытания, устраивают страховочные подмости, которые мог­ли бы принять на себя массу обрушающихся конструкций. Страховочные подмости, кроме того, должны ограничивать перемещение сжатых эле­ментов при потере устойчивости испытываемых конструкций. Проч­ность страховочных подмостей должна быть проверена расчетом. Под­мости проектируют так, чтобы зазоры между ними и элементами испы­тываемых конструкций не препятствовали перемещениям элементов конструкций во время испытаний. Подстраховка конструкций осу­ществляется также специальными растяжками, упорами, балками, тра­версами, рамами и др.

Применение радиоактивных веществ для проведения испытаний конструкций на транспорте допускается только после получения спе­циального разрешения и согласования с соответствующими службами дороги. Работа с радиоактивными веществами связана с опасностью, создаваемой радиоактивным излучением, что требует беспрекословно­го выполнения санитарных правил и норм, регламентирующих порядок работы. Для обнаружения и оценки воздействия излучений пользуются пленочным и карманными дозиметрами, а также счетчиками Гейгера-Мюллера.

Перед началом работ с источниками радиоактивного излучения все работающие обеспечиваются индивидуальными дозиметрами. Дозы об­лучения, полученные каждым работающим, регистрируются в специаль­ном журнале.

Ч

Недельная доза не должна превышать 0,1 Р, годовая — 5 бэр. В пе­риод рентгенометрических и радиометрических испытаний мощность дозы излучения в месте нахождения исследователя не должна превы­шать 2,8 мР/ч, а на ближайших рабочих местах — 0,28 мР/ч. Зона, в кото­рой уровень радиации превышает 0,28 мР/ч, должна быть ограждена переносным барьером, а также таблицами и плакатами, предупреждаю­щими об опасности.

При использовании установок и аппаратов радиометрии и рентгено­скопии необходимо выполнять требования Санитарных правил промыш­ленной 7-дефектоскопии и Санитарных правил работы с радиоактивны­ми веществами и источниками ионизирующих излучений Государствен­ной санитарной инспекции РФ.

Контроль выполнения требований охраны труда и техники безопас­ности при проведении полевых и лабораторных работ по обследованию и испытаниям осуществляет руководитель работ.

 

Рис. 4.1. Схема полярископа:

/ — источник света; 2, 4 — линзы; 3 — диафрагма; 5 — поляризатор; б - слюдяные пластинки; 7 — исследуемая модель; 8— анализатор; 9 — линза камеры; 10 — экран

При этом используют так называемые оптически активные прозрач­ные материалы (стекло, целлулоид, материалы, полученные на основе эпоксидных смол и др.), которые обладают свойством двойного прелом­ления светового луча при напряженно-деформированном состоянии. Для исследования напряженного состояния из оптически активного ма­териала изготовляют модель узла или детали конструкции, которую просвечивают в специальной установке, называемой полярископом (рис. 4.1).

Просвечивание производят пучком плоскополяризованного света, в котором световые колебания в отличие от пучка естественного света происходят в одной плоскости. Для поляризации естественный луч света пропускан)! через поляризатор (рис. 4.2), например, призму Николя, изготовленную из кристаллов исландского ышата, или специ-

Рис, 4.2. Схема прохождения луча света в полярископе:

/ - ллоскополяризованный луч; И — плоскополяризованные лучи в плос­костях действия главных напряжений; Ш — нлоскополяризованный луч, выходящий из анализатора; 7 - источник светя; 2 — поляризатор; 3 — мо­дель; -/—анализатор; 5 — экран

альные поляроиды. Кроме поляризатора, в полярископе имеется ана­лизатор, аналогичный по конструкции поляризатору.

В зависимости от взаимного расположения плоскостей поляриза­ции поляризатора (Я - IT) и анализатора (А -А) освещенность экрана, расположенного за анализатором, будет меняться: при их совпадении — освещенность максимальная; при взаимно перпендикулярном распо­ложении - прошедший сквозь поляризатор луч будет полностью пога­шен анализатором. Такое положение будет наблюдаться при отсутствии модели между поляризатором и анализатором или при ее наличии, если она не нагружена. Если модель нагрузить