Диссертация (1141452), страница 75

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 75)

ᆞСᆞдругой ᆞстороны, ᆞна ᆞосновании ᆞ(5.12), ᆞна ᆞполученных ᆞтермограммах ᆞповерхностей ᆞконструкций, ᆞчем ᆞбольше ᆞтемпература ᆞвᆞданной ᆞточке ᆞдолжно ᆞбыть, ᆞтем ᆞбольше ᆞнапряжение, ᆞтемпературы ᆞнагрева ᆞдействующее ᆞв ᆞданной ᆞточке. ᆞВᆞэтой ᆞсвязи ᆞраспределение ᆞперенапряженных ᆞучастковᆞнаᆞповерхностиᆞконструктивных ᆞэлементов ᆞприᆞциклическом ᆞнагруженииᆞнеобходимоᆞиспользоватьᆞдляᆞнахожденияᆞзонᆞконцентрацииᆞнапряжений,ᆞтакᆞкакᆞтемператураᆞвᆞэтихᆞзонахᆞбудетᆞбольше,ᆞчемᆞвᆞменееᆞнапряженныхᆞместах,ᆞтемᆞсамымᆞэти ᆞзоны ᆞдолжны ᆞвыделиться ᆞна ᆞтермограммах ᆞповерхностей ᆞконструкций.

ᆞЭто ᆞодин ᆞиз ᆞтезисов, ᆞна ᆞкотором ᆞбазируется ᆞпредлагаемый ᆞавтором ᆞспособ ᆞопределения ᆞзон ᆞконцентрацииᆞнапряжений,ᆞоснованныйᆞнаᆞметодеᆞконтроляᆞгистерезисныхᆞэнергопотерьᆞсᆞпомощьюᆞтепловизора.ᆞвᆞтечение ᆞПринимая ᆞво ᆞвнимание, ᆞчто ᆞза ᆞнекоторый ᆞпромежуток ᆞвремени ᆞt , ᆞкоторого ᆞпроизошло ᆞN ᆞциклов ᆞравноциклового ᆞнагружения-разгружения ᆞгистерезисное ᆞпоглощение ᆞэнергии ᆞсоставляет ᆞWiN N wi1,ᆞдля ᆞопределения ᆞтемпературы ᆞвᆞi- ᆞой ᆞj 1Nᆞточкеᆞчерезᆞцикловᆞнагруженияᆞимеемᆞ Т iN Nj 11 2mᆞ i 2mоEвр  Rb  J  c 1 (5.13)При ᆞэтом ᆞза ᆞэтот ᆞпромежуток ᆞвремени ᆞt из-за ᆞтеплопроводности ᆞбетона ᆞQо  q  t , ᆞqᆞпроисходит ᆞтакже ᆞрассеивание ᆞчасти ᆞтепла ᆞравного ᆞгде ᆞ-ᆞтеплопроводность ᆞбетона. ᆞВᆞсвязи ᆞсᆞтем, ᆞчто ᆞбетон ᆞимеет ᆞвысокую ᆞтеплопроводность, ᆞвᆞрезультате ᆞпроисходит ᆞбыстрое ᆞостывание ᆞнагретых ᆞвᆞрезультате ᆞциклического ᆞдеформирования ᆞбетона ᆞзон ᆞконцентрации ᆞнапряжений, ᆞт.е.

ᆞесли ᆞбы ᆞтеплопроводность ᆞбетона ᆞбыла ᆞбы ᆞмизерной ᆞ(или ᆞнулевой), ᆞто ᆞтемпература ᆞвнутри ᆞзон ᆞконцентрации ᆞнапряжений ᆞбыла ᆞбы ᆞгораздо ᆞвыше, ᆞчем ᆞнаблюдаем ᆞвᆞопытах. ᆞВᆞэтой ᆞсвязи, ᆞчем ᆞбольше ᆞциклов ᆞнагружения ᆞприкладывается ᆞза ᆞкороткий ᆞпромежуток ᆞвремени ᆞ(т.е. ᆞчем ᆞбольше ᆞчастота ᆞнагружения), ᆞ299тем ᆞбольше ᆞтемпература ᆞвнутри ᆞзон ᆞконцентрации ᆞнапряжений ᆞиᆞтем ᆞчетче ᆞиᆞнагляднее ᆞполучаются ᆞтермограммы ᆞповерхностей ᆞконструкций ᆞпосле ᆞциклического ᆞнагружения.

ᆞЭто ᆞдругой ᆞтезис, ᆞна ᆞкотором ᆞбазируется ᆞпредлагаемый ᆞметод ᆞопределения ᆞзон ᆞконцентрацииᆞнапряжений.ᆞОчевидно, ᆞчто ᆞпараметры ᆞдинамики ᆞтемпературных ᆞполей ᆞна ᆞповерхности ᆞконструкций ᆞпри ᆞциклическом ᆞнагружении ᆞзависят ᆞот ᆞуровня ᆞмаксимальной ᆞнагрузки ᆞчастотыᆞнагруженияᆞиᆞпластическогоᆞресурсаᆞматериала.ᆞцикла,ᆞМетодика ᆞпроведения ᆞиспытаний, ᆞопытные ᆞобразцы, ᆞприборы ᆞиᆞоборудование, ᆞкоторые ᆞприменялись ᆞпри ᆞвыявлении ᆞзон ᆞконцентрации ᆞнапряжений ᆞвᆞзоне ᆞдействия ᆞпоперечных ᆞсил ᆞжелезобетонных ᆞбалок ᆞна ᆞоснове ᆞпредлагаемого ᆞметода ᆞбыли ᆞописаны ᆞвышеᆞвᆞначалеᆞэтогоᆞраздела.ᆞПроведенные ᆞусталостные ᆞиспытания ᆞжелезобетонных ᆞэлементов ᆞна ᆞдействие ᆞконтроля ᆞсᆞпомощью ᆞтепловизорапоперечных ᆞсил ᆞсᆞприменением ᆞтепловизионного ᆞрадиометра ᆞИРТИС-2000 ᆞподтверждают ᆞдостоверность ᆞпредложенного ᆞавтором ᆞспособа ᆞопределения ᆞзон ᆞконцентрации ᆞнапряжений ᆞиᆞвыдвинутое ᆞпредположение ᆞоᆞтом, ᆞчто ᆞвᆞпроцессе ᆞциклического ᆞнагружения ᆞпроисходит ᆞопределенный ᆞнагрев ᆞконструкции ᆞвᆞзонах ᆞконцентрации ᆞнапряжений ᆞи ᆞза ᆞсчет ᆞэтого ᆞзоны ᆞконцентрации ᆞнапряжений ᆞчетко ᆞвыделяются ᆞна ᆞповерхности ᆞэкспериментальных ᆞжелезобетонных ᆞбалок ᆞи ᆞпластин ᆞ(рисунки ᆞ5.68 – 5.76).ᆞВᆞрезультате ᆞэтого ᆞустановлены ᆞположение, ᆞформа ᆞиᆞразмеры ᆞзон ᆞконцентрации ᆞэлементах ᆞвᆞзоне ᆞдействия ᆞпоперечных ᆞсил ᆞпри ᆞнапряжений, ᆞвᆞжелезобетонных ᆞразличных ᆞпролетах ᆞсрезаᆞприᆞмногократноᆞповторяющихсяᆞнагружениях.ᆞКакᆞследует ᆞизᆞполученных ᆞтермограмм ᆞбалок, ᆞобласти ᆞконцентрации ᆞнапряжений ᆞвᆞзоне ᆞдействия ᆞпоперечныхᆞсилᆞимеютᆞчеткоᆞвыделенныеᆞобластиᆞсᆞпревышениемᆞтемпературы ᆞнаᆞ0,3ᆞ-ᆞ3ᆞºC ᆞ(после ᆞрассеивания ᆞсущественной ᆞчасти ᆞэнергии ᆞза ᆞсчет ᆞтеплопроводности ᆞбетона), ᆞпо ᆞсравнению ᆞс ᆞтемпературой ᆞповерхности ᆞменее ᆞнагруженных ᆞобластей ᆞ(где ᆞнет ᆞконцентрации ᆞнапряжений, ᆞно ᆞв ᆞэти ᆞзоны ᆞтакже поступило ᆞчасть ᆞтепла ᆞиз ᆞзон ᆞконцентрации ᆞнапряжений).

ᆞПри ᆞэтом ᆞвᆞпределах ᆞсамих ᆞзон ᆞконцентрации ᆞнапряжений ᆞраспределение ᆞпревышения ᆞтемператур ᆞимеет ᆞнеравномерный ᆞхарактер, ᆞот ᆞ0,3ºC ᆞв ᆞсредних ᆞточках ᆞзон ᆞконцентрации ᆞнапряжений ᆞдо ᆞ3ºC ᆞиᆞболее ᆞ-ᆞвблизи ᆞопорных ᆞиᆞгрузовыхᆞпластин (рисунки ᆞ5.68 – 5.75).ᆞТаким ᆞобразом, ᆞциклическое ᆞнагружение ᆞявляется ᆞтепловой ᆞстимуляцией ᆞматериала ᆞконструкции ᆞвᆞопределенных ᆞобластях, ᆞаᆞименно, ᆞвᆞобластях, ᆞгде ᆞвозникают ᆞнаибольшие ᆞнапряжения ᆞиᆞпоэтому ᆞусиленно ᆞразвиваются ᆞнеупругие ᆞ(пластические) ᆞ300деформации, ᆞчто ᆞповышает ᆞтемпературу ᆞэтих ᆞобластей ᆞматериала.

ᆞПоэтому, ᆞпри ᆞциклическом ᆞнагружении, ᆞвᆞместах ᆞконцентрации ᆞнапряжений, ᆞвследствие ᆞнеупругого ᆞдеформирования ᆞматериала ᆞконструкции, ᆞпроисходит ᆞопределенный ᆞнагрев ᆞэтих ᆞзон. ᆞОпределение ᆞэтих ᆞтемпературных ᆞаномалий ᆞс ᆞпомощью ᆞтепловизора ᆞпозволяет ᆞустановитьᆞформу,ᆞочертаниеᆞиᆞразмерыᆞзонᆞконцентрацииᆞнапряженийᆞвᆞконструктивныхᆞэлементах.ᆞАнализ ᆞполученных ᆞтермограмм ᆞпозволяет ᆞустановить ᆞглавное ᆞ- ᆞ положение ᆞиᆞформаᆞзонᆞконцентрацииᆞнапряженийᆞвᆞзонеᆞсовместногоᆞдействияᆞпоперечныхᆞсилᆞиᆞмоментовᆞсущественноᆞзависятᆞотᆞотносительногоᆞрасстоянияᆞмеждуᆞопоройᆞиᆞc0 h0 ᆞc0  ᆞгрузомᆞ(относительного ᆞпролетаᆞсреза),ᆞгдеᆞрасстояниеᆞот ᆞоси ᆞопоры ᆞдо ᆞоси ᆞгруза. ᆞОчевидно, ᆞэто ᆞсвязано ᆞсᆞтем, ᆞчто ᆞвᆞзоне ᆞсовместного ᆞдействия ᆞпоперечных ᆞсил ᆞиᆞизгибающих ᆞмоментов ᆞизменение ᆞпараметра ᆞc0 h0 ᆞприводит ᆞкᆞизменению ᆞвеличин ᆞ x , y , xy ᆞсоставляющих ᆞплоского ᆞнапряженного ᆞсостояния ᆞвᆞбетоне ᆞиᆞсоотношения ᆞкᆞизменениюᆞмеждуᆞними.ᆞПоэтому,ᆞкакᆞследствие,ᆞизменениеᆞпараметраᆞc0 h0 ᆞприводитᆞтраектории,ᆞформ,ᆞположений ᆞиᆞразмеровᆞзонᆞконцентрацииᆞнапряжений,ᆞчтоᆞявноᆞвидноᆞиз ᆞуказанных ᆞтермограмм.

ᆞВᆞрезультате ᆞменяются ᆞмеханизм ᆞработы, ᆞмеханизм ᆞиᆞформа ᆞусталостногоᆞразрушенияᆞэлементаᆞиᆞрасчетнаяᆞсхема.ᆞКак ᆞследует ᆞиз ᆞрисунка ᆞ5.68, ᆞособенностью ᆞработы ᆞизгибаемых ᆞэлементов ᆞпри ᆞc0 h0 ᆞ< ᆞ1,2 ᆞявляется ᆞобразованиеᆞ локальныхᆞ полосᆞнапряжений, ᆞсвязанных ᆞс ᆞточками ᆞприложения ᆞсосредоточенных ᆞвнешних ᆞусилий, ᆞвᆞпределах ᆞкоторых ᆞиᆞпроисходит ᆞусталостное ᆞразрушение. ᆞПоэтому ᆞпри ᆞ< ᆞ1,2, ᆞв ᆞпроцессе ᆞциклического ᆞc0 h0 ᆞнагружения, ᆞмежду ᆞопорной ᆞиᆞгрузовой ᆞпластинами ᆞвыделяется ᆞполоса ᆞсᆞболее ᆞвысокой ᆞтемпературой, ᆞчто ᆞявляется ᆞРисунок 5.68 - Термограмма железобетонной балкипри c0 h0  0 ,96концентрацииᆞсжимающихᆞнапряженийᆞвᆞпределахᆞэтойᆞнаклоннойᆞлокальнойᆞследствиемᆞполосы, ᆞвᆞпределах ᆞкоторой ᆞиз-за ᆞвиброползучести ᆞбетона ᆞпроисходит ᆞусиленное ᆞразвитиеᆞнеупругихᆞдеформаций.ᆞ301При ᆞᆞ>ᆞ2,5, ᆞеще ᆞдо ᆞобразования ᆞнаклонных ᆞтрещин, ᆞна ᆞтермограммах ᆞбалок ᆞc0 h0 ᆞвыделяется ᆞтраектория ᆞ наибольших ᆞглавных ᆞсжимающих ᆞнапряжений, ᆞположение ᆞкоторой ᆞ связано ᆞне ᆞс ᆞточками ᆞприложения ᆞдействующих ᆞна ᆞэлементᆞвнешнихᆞусилийᆞиᆞреакцийᆞопорᆞ(местное ᆞвозмущение ᆞнапряженного ᆞсостояния ᆞощутимо ᆞтолько ᆞвблизи ᆞэтих ᆞточек ᆞи ᆞони ᆞнезначительны), ᆞа ᆞс ᆞвнутренними ᆞсиловыми ᆞфакторами, ᆞРисунок 5.69 - Термограмма железобетонной балки приc0 h0  2,5 перед образованием наклонных трещиндействующими ᆞвᆞрассматриваемых ᆞпо ᆞдлине ᆞопорной ᆞзоны ᆞсечениях ᆞ(моментами ᆞи ᆞпоперечными ᆞсилами).

ᆞЕще ᆞдо ᆞобразования ᆞнаклонных ᆞтрещин ᆞв ᆞприопорнойᆞзоне,ᆞвᆞбетонеᆞсжатойᆞзоныᆞзеленымᆞцветомᆞвыделяетсяᆞполосаᆞболееᆞвысокихᆞнапряжений, ᆞт.е. ᆞобласть, ᆞвᆞпределах ᆞкоторой ᆞпроисходит ᆞконцентрация ᆞнапряжений ᆞвᆞсжатой ᆞзоне ᆞбалки (Рисунок 5.69). ᆞВысота ᆞэтой ᆞполосы ᆞсоставляет ᆞпримерно ᆞ0,20hо, ᆞт.е. ᆞконцентрация ᆞнапряжений ᆞвᆞсжатой ᆞзоне ᆞбалки ᆞпроисходит ᆞне ᆞвᆞпределах ᆞвсей ᆞвысоты ᆞ0 ,4  0,5  х , ᆞсжатой ᆞзоны, ᆞаᆞтолько ᆞвᆞпределах ᆞеё ᆞопределенной ᆞчасти, ᆞравной ᆞпримерно ᆞгдеᆞх-ᆞвысотасжатойᆞзоныᆞбалки. Сᆞувеличениемᆞколичестваᆞцикловᆞнагружения вᆞᆞРисунок 5.70 - Термограмма железобетонной балкипри c0 h0  2,5 после образования наклонныхтрещинРисунок 5.71 - Термограмма железобетонной балкипри c0 h0  2,5 перед усталостным разрушениемрастянутой ᆞᆞзоне ᆞбалки, ᆞвнутри ᆞзоны наибольших ᆞнапряжений, ᆞкоторая ᆞвыделилась ᆞзеленымᆞцветом, ᆞобразовалась ᆞкритическая ᆞнаклоннаяᆞтрещинаᆞ(рисунокᆞ5.70)ᆞтраекторияᆞкритической ᆞнаклонной ᆞтрещины ᆞпоказана ᆞкрасной ᆞпунктирной ᆞлинией, ᆞпо ᆞкоторой ᆞвᆞ302конечном ᆞитоге ᆞиᆞпроизошло ᆞусталостное ᆞразрушение ᆞбалки ᆞпо ᆞнаклонному ᆞсечению.

ᆞПосле ᆞобразования ᆞкритической ᆞнаклонной ᆞтрещины ᆞвдоль ᆞтраектории ᆞнаибольших ᆞглавных ᆞсжимающих ᆞнапряжений ᆞпроисходит ᆞконцентрация ᆞнапряжений ᆞвᆞстержнях ᆞпоперечной ᆞарматуры ᆞвᆞместах ᆞпересечения ᆞсᆞкритической ᆞнаклонной ᆞтрещиной, ᆞаᆞвᆞбетонеᆞсжатой ᆞзоны ᆞразмеры ᆞполосыᆞконцентрации ᆞнапряженийᆞостаются ᆞтакими ᆞже,ᆞкак ᆞдо ᆞобразования ᆞкритической ᆞнаклонной ᆞтрещины. ᆞПоэтому ᆞна ᆞтермограммах ᆞбалок ᆞсᆞполученной ᆞпосле ᆞприложения ᆞциклической ᆞотносительным ᆞпролетом ᆞсреза ᆞc0 h0  2,5 , ᆞнагрузки ᆞ(рисунки ᆞ5.70 и 5.71)ᆞэти ᆞместа ᆞвᆞпоперечной ᆞарматуре ᆞиᆞобласть ᆞконцентрации ᆞнапряжений ᆞвᆞбетоне ᆞнад ᆞкритической ᆞнаклонной ᆞтрещиной ᆞнагреваются ᆞи ᆞзаᆞсчет ᆞэтого ᆞвыделяются ᆞот ᆞменее ᆞнагруженных ᆞобластей.

Характеристики

Список файлов диссертации