Диссертация (1173116), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Было также принято во внимание,что различие между так называемым абсолютным пределом усталости (приколичестве циклов N = (5 – 10) ∙ 106) и ограниченным пределом усталости(при количестве циклов N = 2 ∙ 106) составляет около 5 – 10% [52, 88], чтобыло учтено в ходе испытаний.Важнойкоэффициентхарактеристикойасимметриицикладинамических–величина,испытанийравнаяявляетсяотношениюминимального напряжения к максимальному напряжению. Коэффициентыасимметрии цикла в ходе испытаний находились в пределе ρ = 0,1 – 0,2, чтосопоставимо с принимаемым в экспериментальных исследованиях другихавторов, где ρ = 0,1 – 0,3 [2, 44, 52, 57].
Такие коэффициенты асимметриицикла чаще всего встречаются и в реальных мостовых конструкциях[5, 16, 39, 56]иреальнодостижимынаимеющемсяиспытательномоборудовании, к тому же в СП и СНиП [76, 82] коэффициент, учитывающийвлияние на условия работы арматурных элементов наличия сварногосоединения, остается неизменным при ρ<0.Другой значимой характеристикой динамических испытаний являетсячастота изменения нагрузки. Исследования выносливости арматурныхстержней, бетонных призм и различных железобетонных элементов,44проведенные ранее различными авторами [15, 16, 44, 45, 52, 111 и другие],показали, что частоты, как правило, встречающиеся в практике эксплуатациимостовых сооружений и используемые в неспециальных испытательныхмашинах (от 1 до 20 Гц) не оказывают сколько-нибудь существенноговлияния на величину предела выносливости.
В ходе испытаний арматурныхстержней частота изменения нагрузки составляла 16,6 Гц при коэффициентеасимметрии цикла ρ = 0,2 и 5,7 Гц при коэффициенте асимметрии циклаρ = 0,1.При испытаниях железобетонных образцов плит проезжей частичастота изменения нагрузки находилась в пределах 5,5 – 6,5 Гц взависимости от армирования образца.Работа сварных соединений на выносливость в условиях низкойтемпературы (ниже -40 ºС) не рассматривалась – при данных температурныхусловиях не обеспечивается равнопрочность соединения при статическойнагрузке. Испытываемые сварные соединения используются в железобетонеобычного исполнения при температурах не ниже -40 ºС. В данныхтемпературных условиях эксплуатационные качества сварных соединений независят от температуры.2.1.Испытание натурных образцов арматурных стержней навоздействие статической и многократно повторяющейся нагрузокВ первую очередь в ходе экспериментальных исследований былипроведены испытания используемой в сетках железобетонных плит проезжейчасти автодорожных мостов стержневой арматуры класса А400 (AIII) изстали марки 25Г2С со сварными крестообразными соединениями сарматурой класса А240 (АI) из стали марки Ст3 и без них.На МТФ-заводе мостовых железобетонных конструкций «МОКОН»специально для испытаний были сварены арматурные сетки железобетоннойплиты проезжей части на «Станке-автомате для сварки и гибки сеток №1» смикропроцессорнымрегуляторомконтактнойсварки«РВИ-801»,45позволяющем сваривать сетки из стержней диаметром 8-20 мм арматурыкласса А240 (АI) и А400 (АIII) (рисунок 5).
Регулятор контактной сваркииспользуется в составе автоматизированных сварочных комплексов (машиндля сварки сеток) и предназначен для управления циклом сварки, контроля истабилизации величины сварочного тока. С его помощью можно изменятьколичество импульсов, мощность тока и длительность позиций сварочногоцикла: сжатия, проковки, подачи тока и пауз. Это позволяет подбиратьнастроечные параметры процесса сварки для достижения стабильногокачества сварных стыков и уменьшения отрицательного влияния контактнойсварки на характеристики арматурных стержней и их выносливость.Рисунок 5 – Общий вид «Станка-автомата для сварки и гибки сеток №1» срегулятором контактной сварки «РВИ-801»Первые арматурные сетки для испытаний на данном станке-автоматебыли сварены при одноимпульсном режиме и значении сварочного тока18 кА, так как никаких рекомендаций о назначении оптимальных параметров46режима сварки на тот момент еще не существовало.
Затем из готовойарматурной сетки были вырезаны образцы для проведения испытаний такимобразом, что бы сварка оказалась в центре стержня по длине. Арматурнаясетка, изготовленная на “станке-автомате” и готовая к отбору образцов,показана на рисунке 6.Рисунок 6 – Арматурная сетка, сваренная на МТФ-заводе «МОКОН»2.1.1. Постановка задачи и методика проведения испытанийЗадачей первого этапа экспериментальных исследований являлосьопределение степени влияния сварных крестообразных соединений навыносливость арматурных стержней, а также корректировка режима сваркипутем изменения настроечных параметров регулятора контактной сварки.Всего для испытаний были отобраны 34 образца из изготовленных наМТФ-заводе «МОКОН» арматурных сеток.
Из них 14 стержней из арматурыкласса А400 (AIII) из стали марки 25Г2С диаметром 12 мм с привареннымстержнем диаметром 8 мм из арматуры класса А240 (AI), 13 стержней47диаметром 14 мм с приваренным стержнем диаметром 8 мм и 7 стержнейдиаметром 14 мм без сварных соединений. Длина образцов, подготовленныхдля испытаний, составляла 700±5 мм. Сварное соединение находилосьпосередине (±5 мм) образца.Испытания отобранных образцов стержневой арматуры проводилисьсогласно ГОСТ 12004 [17] на универсальной испытательной машине МУП-20(рисунок 7).
Универсальная испытательная машина МУП предназначена длямеханических испытаний образцов металлов, отдельных деталей придеформировании сжатием, растяжением, продольным и поперечным изгибомпри статических и циклических нагружениях. Установка состоит изсобственно машины, пульсатора и пульта управления, соединенных междусобой маслопроводами. Рабочее усилие создается гидравлическим насосомвысокого давления.
Машина имеет верхний и нижний захваты, в которыхзажимается образец для испытания на разрыв. Образец стержневойарматуры, размещенный в испытательной машине, показан на рисунке 8.Захват производился без дополнительных мероприятий по усилениюконцевых участков (таких как обмотка мягкой проволокой, горячая осадка наконус, наклеп и другие), так как зажимные губки рассчитаны на арматурныестержни диаметром до 15 мм и за счет наклонных насечек эффективнообжимают арматуру диаметром 12 и 14 мм. Дальнейшие испытанияпоказали, что это решение было верным – обрыв в захватах не происходилпри статических испытаниях и наблюдался лишь в 5% испытаний навыносливость.48Рисунок 8 – Образец арматурногоРисунок 7 – Универсальнаястержня, установленный виспытательная машина МУП-20испытательной машине МУП-20Максимальные напряжения в образцах арматурных стержней прииспытаниях на выносливость составляли 225±5 МПа (что составляет 56,5 –59,0% предела текучести стали по ГОСТ [26]) при коэффициенте асимметриицикла ρ = 0,2.
В этом случае режим динамического нагружения был выбранбезучетапредусмотренногоСПиСНиП[76, 82]понижающегокоэффициента βρw для элементов со сварными соединениями, равного 0,65при коэффициенте асимметрии цикла ρ = 0,2. Максимальные напряжения встержнях при испытании на выносливость соответствовали максимальномурасчетномунапряжениюварматурныхстержняхприрасчетенавыносливость согласно СП и СНиП [76, 82].Во время испытаний на выносливость при коэффициенте асимметриицикла ρ = 0,1 максимальное напряжение было различным: от 255±5 МПа иснижалось на 10-15% до достижения стабильного результата испытаний. В49этом случае режимы динамического нагружения подбирались таким образом,чтобы уточнить значение понижающего коэффициента βρw, равного 0,6согласно СП и СНиП [76, 82] для элементов со сварными соединениямипри ρ=0,1.2.1.2.
Проведение испытаний и анализ полученных результатовПеред испытаниями арматурных стержней на выносливость былипроведены контрольные статические испытания арматурных образцов нарастяжение до разрыва. Согласно п.3.9. ГОСТ 23279 [22] стержни сосварными соединениями при испытании на растяжение должны иметьразрывное усилие или временное сопротивление разрыву не нижетребуемого по ГОСТ 10922 [20]. В пункте 5.19. ГОСТ 10922 [20] указано, чтостержни рабочей арматуры классов А400 (АIII), имеющие по длинекрестообразные соединения, не должны разупрочняться и при испытании нарастяжение иметь предел прочности, равный или превышающий временноесопротивление разрыву по ГОСТ 5781 [26].Всего было испытано 7 образцов: из них три стержня диаметром 12 ммс приваренными гладкими стержнями, а также по два стержня диаметром14 мм со сварным соединением и без него.
Напряжение при разрывестержней составило от 556,0 до 720,0 МПа. Во всех испытаниях разрывстержня происходил не в захватах. Среднее напряжение при разрывесоставило 653,4 МПа. Коэффициент вариации в испытаниях стержней сосварнымисоединениямисоставил10,0%.Нормативноевременноесопротивление разрыву составило: = ср ∙ (1 − ∙ ) = 653,4 ∙ (1 − 0,100 ∙ 1,64) = 546,2 МПа.Полученное нормативное временное сопротивление разрыву несоответствует принятому в ГОСТ 5781 [26], равному 590,0 МПа. Результатыиспытаний представлены в таблице 2.50Послестатическихбылипроведеныдинамическиеиспытанияарматурных образцов на выносливость при коэффициенте асимметрии циклаρ=0,2.
Три контрольных стержня диаметром 14 мм без сварных соединенийпрошли 2 млн циклов изменения нагрузки и были разорваны в ходестатических испытаний. Напряжение в этих стержнях при разрыве составилоот 630,0 до 656,0 МПа. Далее проводились испытания на выносливостьарматурных стержней со сварными соединениями. Часть (два из шести)образцов не выдержали 2 млн циклов изменения нагрузки и разрушились отусталости по месту сварки, что показывает значительное влияние навыносливость контактной сварки при неотрегулированном одноимпульсномрежиме.Стержни, прошедшие динамические испытания, были разорваныстатически при напряжении от 617,0 до 712,0 МПа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
