8. Испытание строительных конструкций динамической нагрузкой.

Динамические испытания, как правило, менее трудоемки и про­водятся быстрее, чем испытания статические, связанные с приложе­нием н снятием громоздкой нагрузки и длительным выдерживанием ее на объекте *. Но, с другой стороны, при динамических испыта­ниях требуется обеспечение безотказного действия ряда механизмов (источников динамических воздействий, регистрирующих приборов и т. д.) и четкое соблюдение синхронности их включения и работы.

Разработка программы, предусматривающей все взаимосвязан­ные детали предстоящих испытаний, является поэтому первым и наиболее важным предварительным этапом.

Подготовительные работы — крепление конструкций, устройство подмостей и ограждений, подводка освещения к местам установки приборов н т. д., остаются, в основном, теми же, что и при статиче­ских испытаниях. Дополнительно необходимы: устройства для крепления вибрационных машин и приложения ударных нагрузок; амортизирующие прокладки, предохраняющие элементы сооруже­ния от повреждений при ударах; устройства для искусственного возбуждения толчков при пропуске подвижной нагрузки и т. д.

Меры по технике безопасности дополняются установкой ограж­дений у механизмов, создающих динамические воздействия; при пропуске подвижной нагрузки на больших скоростях предусматри­вают меры для исключения возможности несчастных случаев.

Размещение приборов и проведение испытаний

Приборы должны быть помещены в тех сечениях и точках объек­та, где наиболее отчетливо могут быть выявлены значения опреде­ляемых параметров. Поскольку при динамических испытаниях в ря­де случаев применяются довольно сложные приборы (имеющиеся в распоряжении испытательных групп обычно в ограниченном коли­честве), существенна возможность неоднократного использования одного и того же прибора с установкой его в разных позициях. Вызываемое этими перестановками некоторое увеличение длительно­сти всей работы компенсируется сокращением количества необхо­димой аппаратуры и обслуживающего ее квалифицированного персонала.

Так же как и при статических испытаниях, наиболее ответст­венные измерения рекомендуется дублировать и применять для со­поставления результатов приборы различного принципа действия. В то же время не следует без достаточного для этого основания уве­личивать общее количество точек измерения во избежание ненуж­ного усложнения как самого испытания, так и обработки его ре­зультатов.

Отметчики времени. Для анализа записи динамических процес­сов и сопоставления показаний, установленных в разных местах приборов, необходимо четко отмечать время измерения. Такие от­метки синхронно наносятся :на все диаграммы при замыкании сла­боточной цепи, в которую должны быть включены регистрирующие устройства всех действующих приборов.

Замыкание цепи производится или автоматически, например, при нажатии специально установленных педалей при въезде и сходе подвижной нагрузки с объекта, или включением (вручную специаль­ного контакта в нужный момент времени. Для повторных отметок, например через каждые 10—30 сек, попользуют «контактные часы», регулярно с заданной частотой замыкающие цепь.

Испытания ударной нагрузкой

Ударные испытания просты, требуют минимальной подготовки и сравнительно несложного оборудования. Наиболее удобны удар­ные испытания для сравнительной оценки динамических характери­стик однотипных конструкций, 'например свай, 'балок и плит пере­крытий. Однако, чем массивнее исследуемые элементы, тем слабее сказывается на них действие удара, что требует применения более чувствительной аппаратуры или увеличения силы удара, чем прак­тически .и ограничивается -возможность применения данного метода испытаний.

Определяемые характеристики. Частоту и интенсивность затуха­ния собственных колебаний, возникших в результате удара, опреде­ляют путем обработки записанных виброграмм. Очень важно, что значения рассматриваемых параметров не зависят от силы удара, Это дает возможность проверять и уточнять полученные данные путем повторной записи при дополнительных ударных воздействиях.

Возможно также использование одного и того же прибора с уста­новкой его в разных позициях.

При ударных испытаниях могут быть исследованы также ско­рости распространения ударных волн, установлена форма колеба­ний (что, однако, удобнее делать вибрационным путем), а также исследована чувствительность сооружения к действию ударов, на­пример, для выяснения возможности работы на данном объекте под­лежащего установке прецизионного оборудования.

Если для сравнительных оценок параметров однотипных кон­струкций требуется уточнение только частот собственных колебаний, то вместо самопишущих приборов могут быть использованы много-язычковые частотомеры (см. рис. 109), что значительно упрощает проведение испытаний.

Испытания вибрационной нагрузкой

При испытаниях вибрационной нагрузкой в исследуемых конст­рукциях возбуждаются вынужденные колебания в широком диапа­зоне частот, включая зону резонанса.

Вибрационные испытания позволяют наиболее полно и всесто­ронне выявить динамические характеристики обследуемых объек­тов. Но, с другой стороны, для их проведения требуются специаль­ные вибрационные машины и наличие возможности крепления я пуска их на объекте.

Определяемые характеристики. При вибрационных испытаниях получают «резонансные кривые», дающие значения измеренных ве­личин (перемещений, деформаций и т. д. в функции частот возму­щающих сил.

При обработке этих кривых могут быть получены частоты соб­ственных колебаний исследуемых элементов и интенсивность зату­хания возникших колебаний.

При поддержании строго стабильного режима работы вибра­ционной машины регистрирующие приборы могут быть использова­ны неоднократно, с перестановкой их с места на место. При этом для определения перемещений можно пользоваться не только запи­сывающими приборами (что предпочтительнее), но и приборами с визуальным отсчетом.

Определение частоты собственных колебаний можно произво­дить даже без установки каких-либо измерительных приборов на самом объекте, поскольку момент резонанса может быть четко вы­явлен по положению «пики» на кривой расхода энергии вибрацион­ной машины.

Испытания эксплуатационной нагрузкой

Основным преимуществом рассматриваемых испытаний является возможность получения данных о действительной работе как всего сооружения в целом, так и отдельных его элементов в эксплуата­ционных условиях. В случае, когда исследуемое сооружение уже эксплуатировалось или полностью подготовлено к использованию, такие испытания не требуют сколько-нибудь сложной подготовки и могут быть выполнены в кратчайшие сроки. К недостаткам таких испытаний относятся:

многообразие, а в ряде случаев и неопределенность возникаю­щих силовых воздействий и трудность выделения влияния отдель­ных факторов;

затруднительность, а иногда и практическая невозможность повторения испытаний с точным воспроизведением тех же условий - загружения, например, при повторных пропусках безрельсового транспорта и т. п.

При испытании эксплуатационной .нагрузкой определяют следу­ющие характеристики:

значения перемещений, деформаций и усилий, возникающих в элементах сооружения под действием эксплуатационной нагрузки;

определение частоты собственных колебаний по наступлению состояния резонанса и по частоте затухающих собственных колеба­ний, возникающих после резкого выключения или остановки дейст­вия нагрузок;

недопустимые (т. е. вызывающие чрезмерные перемещения, де­формации и напряжения) режимы работы установленного обору­дования или скорости пропуска подвижной нагрузки.

Особенности испытаний эксплуатационной нагрузкой. При ис­следованиях динамических воздействий от стационарно установлен-- ного оборудования необходимо, кроме наблюдений при нормальном режиме ^его работы, проведение таких же измерений при тяжелых условиях: ускоренном пуске, резком торможении и т. д.

При испытаниях подвижной нагрузкой должны быть предусмот­рены: наиневыгоднейшее расположение пропускаемой нагрузки (т. е. вызывающее наибольшие усилия в исследуемом объекте), критические ее скорости (соответствующие состоянию резонанса), резкое торможение и т. д. При пропуске безрельсового транспорта должны быть, кроме того, воспроизведены вертикальные удары, возможные при наличии неровностей полотна (имитируемых спе­циально уложенными подкладками), и горизонтальные воздействия при резком изменении направления движения машин (например, объезд на быстром ходу препятствия, установленного на проезжей части).

Для предотвращения возможности несчастных случаев, связан­ных с пропуском подвижной нагрузки на больших скоростях, долж­ны быть приняты предохранительные меры: установлены огражде­ния, предупредительная сигнализация и т. д.