2.3.4. Сдвигомеры

Приборы, измеряющие деформации сдвига, называются сдвигомерами. Широкое распространение из этой группы приборов получил тензо­метр - сдвигомер Аистова (ТСА)/ Он может быть использован как тензо­метр или сдвигомер. При этом кинематическая схема указанного сдвигомера практически полностью аналогична представленному выше электроме­ханическому тензометру на рис. 2.23, с той лишь разницей, что у тензометра-сдвигомера Аистова имеется еще дополнительно оснастка (рис. 2.27) для установки прибора на строительную конструкцию, состоящую из нескольких элементов, между которыми в процессе испытания возможны сдвиго­вые деформации.

Рис. 4.1. Дополнительная оснастка и схема установки тензометра-сдвигометра на строительную кон­струкцию.

Геодезические методы измерения перемещений

Классические геодезические методы. Под геодезическими мето­дами понимают обычно совокупность приемов для измерения перемещений в исследуемых конструкциях с помощью геодезических приборов - теодо­литов и нивелиров.

Измерение вертикальных перемещений отдельных элементов со­оружений производится на основе нивелирования - либо технического, ли­бо высокоточного. Нивелирование во время испытания может производить­ся по маркам и реперам, установленным для длительных наблюдений за деформационным поведением обследуемых сооружений. При использова­нии нивелиров с приспособлением для оптического смещения линии визи­рования возможна оценка определенных перемещений сооружения с точно­стью до 0,01мм.

Измерение горизонтальных перемещений сооружений или отдель­ных элементов несущих и ограждающих конструкций производят на прак­тике с использованием теодолитов.

На практике теодолит центрируют под неподвижной точкой, вы­бранной на расстоянии 25.. .40м от сооружения в зависимости от его высо­ты. При этом на необходимых точках сооружения прикрепляют временные марки; при определении горизонтальных перемещений наиболее часто ис­пользуются 2 способа.

1. Способ измерения углов при повторных наведених теодолита на наблюдаемые марки. При этом, зная расстояние от теодолита до наблюдае­мой марки и абсолютную величину приращения измеряемых горизонталь­ных углов, находят расчетным путем линейные горизонтальные перемеще­ния наблюдаемых точек.

2. Способ так называемого "бокового" нивелирования, в котором при каждом отсчете рабочую трубу теодолита сначала наводят на наблю­даемую марку, а затем поворотом в вертикальной плоскости на 180° - на горизонтальную рейку с миллиметровой шкалой, закрепленной так, чтобы она заведомо всегда оставалась неподвижной во время испытаний. Разность последовательных отчетов, взятых по рейке, и дает искомое перемещение наблюдаемых точек в горизонтальном направлении.

Однако на практике имеют место случаи отсутствия прямой види­мости для наблюдаемых точек, что не позволяет широко использовать гео­дезические методы для глобальной оценки деформационного поведения обследуемого сооружения.

Гидростатическое нивелирование. Гидростатическое нивелиро­вание нашло широкое применение в геодезии и машиностроении при по­строении различных профилей местности и установке в проектное положе­ние оборудования различных технологических линий.

Рис.4.2.. Схема измерения вертикальных перемещений сооружений с помощью системы гидростатического нивелирования:

1. - стеклянная трубка; 2 - рабочая шкала; 3 - гибкие шланги; 4 - уравнительный бак; 5 - измеряемые перемещения; 6 - базовая (нулевая) линия измерения

Этот способ основан на определении взаимного превышения про­веряемых точек на уровне стояния жидкости в сообщающихся сосудах. Схема установки показана на рис.4.2. Чувствительность метода может быть значительно повышена установкой в трубках с внутренним диаметром порядка 5 см специальных микрометрических головок, оканчивающихся специальным коническим острием. При этом уровень жидкости в рассмат-

риваемом случае определяется путем световой, либо звуковой сигнализа­ции в момент касания острия головки поверхности жидкости. Рабочие отче-гы берутся по шкале головки с точностью 0,01мм.

Отвесы. Отвесы применяют для определения взаимных горизон­тальных смещений точек сооружения, расположенных на одной вертикали. На практике различают два типа отвесов: прямой и обратный.

К онструктивная схема прямого отвеса показана на рис.4.3., а об­ратного отвеса - на рис.4.4.

Рис.4.3. Конструктивная схема прямого отвеса:

1-следуемое сооружение; 2- марка с горизонтальной шкалой;3 - отвес в сосуде с маслом;4 - кронштейн для отвеса; 5 - линейная шкала; 6 - микроскоп; 7 – струна.

Прямой отвес используют наиболее часто для определения гори­зонтальных

смещений наземных частей зданий и сооружений, возникаю­щих при неравномерных деформациях грунтовых оснований, а также от крановых горизонтальных нагрузок либо от копровых установок.

Обратный отвес используют для выноса на дневную поверхность через вертикальную шахту положения рабочей марки заложенной, напри­мер, в основании гидротехнической плотины.

Метод натянутой нити. Для точек, расположенных по прямой (в горизонтальном "створе"), перемещения, перпендикулярные перемещению створа, могут измеряться с помощью натянутой проволоки. Это целесооб­разно при отсутствии прямой видимости или при большой длине створа, т.е. в случаях, требующих переноса оптических геодезических инструмен­тов на промежуточные марки, что на практике снижает точность получае­мых результатов. На рис.2.31 показана конструктивная схема метода натя­нутой нити.

Горизонтальные перемещения, перпендикулярные направлению створа, возникающие в сооружении, определяются с точностью до 0,1мм соответственно по изменению положения поплавков относительно корпуса их ванночек. Отчеты на практике берутся по линейкам с нониусами.

а) б)

Рис.4.4. Конструктивная схема обратного отвеса: а - схема, требующая полной герметизации и большого объ­ема масла: б - усовершенствованная схема; 1- поплавок; 2- струна; 3- марка; 4- корпус; 5- рабочая жидкость; 6- отсчетное устройство

Рис. 4.5. Конструктивная схема метода натянутой нити для определения горизонтальных смещений обследуемых строительных объектов:

а - общая схема; б - схема плавающих опор;

1. - стальная проволока; 5 - ванночки;

2. - натягивающий груз; 6 - поплавок;

3. - неподвижная опора; 7 - вилка фиксатора проволоки;

4. - плавающая опора; 8 - ограждающие конструкции объекта

Рассматриваемый метод разработан для наблюдений перемещений в гидротехнических сооружениях. В ходе обследования плотин при длине

створов, например, до 600 м разброс показаний при повторных отсчетах не превышает ± 0,2мм.

Фотометрические методы

Фотометрические методы условно подразделяются на классиче­скую фотограмметрическую и стереофотограмметрическую съемки с по­следующей специальной камеральной обработкой полученных снимков.

Рис.4.2.1. Схема прохождения световых лучей при фотометрической съемке:

1 - исследуемый объект; 2 - фототеодолит или фотокамера; 3 - оптический центр фотокамеры; 4 – фотопленка

В настоящее время эти съемки все шире используются как в натур­ных испытаниях сооружений, так и при испытаниях, выполняемых в лабо­раторных условиях, в том числе и при испытаниях строительных моделей.

Пространственная схема прохождения световых лучей при фото­грамметрической съемке представлена на рис.4.2.1.

На практике при фотограмметрической съемке (рис.4.2.2.) на вы­бранном расстоянии Y от объекта устанавливается фототеодолит и выпол­няется съемка до и после деформации обследуемого объекта. В результате координаты точки N по оси X и Z можно определить путем обработки по­лученных фотоснимков с использованием следующих формул:

Х = |х; Z = jz,

где X и Z - соответственно координаты точки N на объекте; У - расстояние до фототеодолита; f- фокусное расстояние фототеодолита; х и z - координаты точки N на фотоснимке.