close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Lab 2(2)

код для вставкиСкачать
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
"ДИАГНОСТИКА СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕТИ МЕТОДОМ ПОВЕРХНОСТНОГО ПРОЗВУЧИВАНИЯ"
ВРЕМЯ-4 часа
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучить косвенный метод диагностики состояния опор контактной сети, основанный на измерении времени и скорости распространения продольных ультразвуковых волн при поверхностном прозвучивании опоры на фиксированной базе.
ВВЕДЕНИЕ - 5 мин.
ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ - 10 мин.
УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МЕТОД ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА И НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕТИ - 60 мин.
2. ИЗУЧЕНИЕ ПРИБОРА УК1401М - 30 мин.
3. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ - 45 мин.
4. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО РАБОТЕ И ВЫВОДЫ- 25 мин.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ - 5 мин.
ЛИТЕРАТУРА
ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ:
- изучить ультразвуковой метод оценки прочности бетона и несущей способности опор контактной сети;
- изучить назначение, область применения, основные технические характеристики, устройство и работу прибора УК1401М;
- подготовить прибор к работе;
- произвести диагностику состояния опоры;
- оформить отчет о проделанной работе.
1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МЕТОД ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА И НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕТИ
1.1. Общие положения
Данный метод применим для оценки прочности бетона и несущей способности эксплуатируемых центрифугированных опор контактной сети. Он основан на зависимости параметров распространения ультразвуковых колебаний от состояния и структуры бетона, наличия и накопления в нем тех или иных повреждений.
Ультразвуковой метод позволяет провести оценку состояния центрифугированных железобетонных стоек опор контактной сети, несущая способность которых в процессе
эксплуатации изменяется вследствие деструктивных процессов, происходящих в бетоне
под воздействием климатических факторов внешней среды, под влиянием вибраций от подвижного состава и других факторов.
Метод может быть использован для обнаружения электрокоррозионных повреждений
арматуры в подземной части опор при их обследовании с откопкой. Метод также может быть использован для оценки прочности бетона двутавровых железобетонных опор фундаментов.
Для оценки несущей способности опор рекомендуется использовать ультразвуковые приборы, работающие в условиях применения датчиков с сухим акустическим контактом. В качестве таких приборов необходимо применять прибор УК-1401М. При использовании этого прибора измерения проводятся с внешней поверхности конструкций по методу поверхностного прозвучивания, что упрощает оценку прочности бетона и не требует доступа к внутренней поверхности опор.
Для повышения достоверности ультразвукового контроля рекомендуется регулярно проводить повторные измерения одних и тех же опор, что позволяет наблюдать за развитием деструктивных процессов в бетоне и своевременно заменять опоры. Полезным может оказаться применение ультразвуковых приборов при обследовании опор, где разрушение бетона связано с коррозией (электрокоррозией) арматуры, а также при оценке качества новых опор.
1.2. Контроль несущей способности предварительно-напряженных центрифугированных опор
Рисунок 1. Участок опоры: 1 - продольное направление; 2 - поперечное направление; 3 - микротрещины
Оценка прочности бетона и несущей способности эксплуатируемых опор с помощью ультразвука производится по двум показателям:
1. По показателю П1, представляющему собой время распространения ультразвука в бетоне в поперечном по отношению к продольной оси опоры направлении на заданной базе измерений (рисунок 1).
2. По показателю П2, представляющему собой отношение времени распространения ультразвука в поперечном направлении ко времени его распространения в продольном направлении опоры при одинаковой базе измерений в том и другом направлениях.
Физически показатель П2 характеризует степень насыщения бетона микроповреждениями и является основным при оценке состояния стоек и их отбраковке.
Показатели П1 и П2 при оценке прочности бетона и несущей способности опор применяются совместно. Устанавливаются следующие допускаемые значения этих показателей, при которых прочность бетона и, соответственно, несущая способность конструкций находятся в пределах, установленных проектом и стандартами на эти конструкции:
1. Показатель П1 - для всех видов стоек не более 36 мкс при измерении прибором УК-1401 на базе измерений 150 мм.
Примечание. Рекомендуется при обследованиях опор ультразвуковым методом устанавливать нормативное значение показателя П1 дифференцированно для каждого участка или перегона, где установлены однотипные опоры, одного года изготовления и одного и того же завода-изготовителя. Для этих опор в качестве нормативного значения показателя П1 следует использовать среднее значение времени распространения ультразвука поперек опор, полученные из данных измерений на не менее чем 25 опорах, у которых показатель П2 не превышал величину 1,1.
2. Показатель П2 не более 1,1.
Устанавливаются предельные значения показателей П1 и П2, при которых прочность бетона и, соответственно, несущая способность опор снижается ниже уровня, необходимого для восприятия нормативных нагрузок:
1. Показатель П1 -при измерениях прибором УК-1401М на базе 150 мм - более 48 мкс.
2. Показатель П2 - более 1,4.
При отмеченных значениях показателей П1 и П2 опора считается исчерпавшей свой ресурс и подлежит замене. До замены необходимо проводить разгружающие мероприятия (установка оттяжек, шпренгелей, снятие проводов и т.д.).
Для промежуточных состояний опор, когда значения показателей П1 и П2 больше допускаемых, но меньше предельных величин, несущая способность конструкций приближенно оценивается по показателю П2 в соответствии с таблицей 1.
Таблица 1. Несущая способность опор в зависимости от показателя П2
ПараметрПоказатель П21,101,151,201,251,301,351,40Несущая способность опоры
(кратность по отношению к МН)1,61,51,41,31,21,11,0 В таблице 1 МН обозначает нормативный момент, указанный в обозначении типа опоры. Например, для опор типа СЖБК 4,5 МН равен 4,5, для опор СК6/13,6 МН равен 6.
Рекомендациями таблицы 1 целесообразно пользоваться, когда П1 превышает значения 36 мкс при измерениях прибором УК-1401М, а при значениях П1 меньше 36 мкс необходимо проводить уточненное определение несущей способности опор. Оно выполняется в следующем порядке:
В качестве неповрежденного бетона используется бетон подземной части опор при отсутствии видимых следов почвенной или электрической коррозии. Для этого опора раскапывается до уровня, где показатель П2 не превышает значения 1,1, выдерживается в таком состоянии несколько дней для выравнивания температуры и влажности бетона надземной и подземной частей и затем определяется показатель П1. Прочность бетона в зависимости от названного показателя определяется по таблице 2.
Таблица 2. Прочность центрифугированного бетона в зависимости от показателя П1.
Показатель П1, мксПрочность неповрежденного бетона, кг/см2Показатель П1, мксПрочность неповрежденного бетона, кг/см231,2724,034,4478,031,6704,034,8452,032,3645,035,2426,032,6616,035,5400,033,0588,035,8380,033,4560,036,0365,033,7532,036,6322,034,1508,037,0296,0 По полученному значению прочности неповрежденного бетона и показателю П2 в надземной части по таблице 3 определяется прочность поврежденного бетона в надземной части.
По данным о фактической прочности поврежденного бетона определяется несущая способность опор. Для этого может быть использована таблица 4, в которой содержатся значения несущей способности опор типа СЖБК и СК при различной прочности бетона.
В таблице 4 даны кратности значения несущей способности опор от нормативного изгибающего момента. Несущая способность опор в зоне пяты консоли дана также в долях от нормативного момента. При определении требуемой несущей способности опор необходимо исходить из условия, что на уровне условного обреза фундамента в соответствии с нормативно-технической документацией для нормальной эксплуатации несущая способность опор должна быть не менее 1,6 МН, в зоне пяты консоли - 0,8 МН.
1.3. Проведение измерений
Для проведения измерений времени распространения ультразвука в бетоне стоек рекомендуется использовать прибор УК-1401М. Перед измерениями прибор должен быть настроен и проверен на соответствие требованиям инструкции по эксплуатации.
Таблица 3. Прочность поврежденного бетона в надземной части опор в зависимости от показателя П2.
Прочность неповрежденного бетона кг/см2Показатель П21,101,151,201,251,301,351.40Прочность поврежденного бетона кг/см2296,0176,0160,0144,0125,0106,0322,0192,0174,0156,0136,0115,0348,0208,0186,0168,0147,0125,0374,0224,0202,0180,0158,0135,0400,0240,0216,0192,0169,0145,0121,098,0426,0256,0230,0205,0180,0154,0129,0104,0452,0272,0244,0218,0191,0164,0137,0110,0478,0287,0258,0230,0202,0173,0145,0117,0505,0303,0273,0243,0231,0183,0153,0123,0532,0319,0288,0256,0225,0193,0161,0130,0560,0336,0303,0270,0236,0203,0170,0137,0588,0353.0318,0283,0248,0213,0178,0144,0616,0370,0333,0296,0260,0223,0186,0151,0645,0387,0349,0311,0272,0234,0196,0157,0704,0423,0381,0339,0297,0255,0214,0172.0724,0435,0392,0349,0306,0263,0220,0177,0 Таблица 4. Несущая способность опор в зависимости от прочности поврежденного бетона в надземной части
Прочность поврежденного бетона кг/см2Несущая способность опор в долях от МНСЖБК-4,5СЖБК-6СК-6СК-8УОФПКУОФПКУОФУОФ100,00,860,280,520,180,8550,51150,01,390,651,030,341,350,98200,01,750,921,480,631,721,36250,02,001,121,740,852,001,68300,02.181,271,931,022,221,94350,02,311,392,071,152,402,16400,02,421,492,181,252,552,34УОФ - условный обрез фундамента; ПК - пята консоли.
После настройки прибора и приведения его в рабочее состояние порядок измерений следующий:
1. По технической документации или с помощью прибора ИЗО-ЮН устанавливается тип опоры (СЖБК, СК, ЖБК) и ее нормативный момент (4,5; 6,0).
2. Осматривают наружную поверхность опоры, устанавливают имеющиеся повреждения, их количество, расположение. Особо выделяют отдельные продольные трещины, зоны их расположения, а также визуально различимую сетку мелких трещин. Все данные по повреждениям заносят в карту измерений.
3. Определяют участки измерений. Количество этих участков зависит от типа стойки и степени повреждения последней. Для стоек типа СЖБК, не имеющих отверстий в вершинной части, необходимо проводить измерения не менее, чем на двух участках- на высоте 1,2 -- 1,5 м от поверхности земли и в зоне ниже пяты консоли на 0,5 - 0,7 м.
Для других типов стоек (типа СК), имеющих отверстия в вершинной части, достаточно одного участка - в нижней части опоры. Выбранные для измерений участки должны располагаться в наиболее нагруженной части сечения опор, т.е. в сжатой зоне конструкций, расположенной со стороны пути или в плоскости действия наибольшего изгибающего момента. При необходимости в особо сложных случаях число участков увеличивается в зависимости от расположении опоры, действующих на нее нагрузок и наличия повреждений. Обязательным является проведение измерений в зоне сетки трещин независимо от высоты расположения ее над землей.
4. В выбранных участках при наличии продольных трещин измерения проводятся между трещинами (рисунок 2). В случае сетки мелких трещин прибор устанавливают в сжатой зоне таким образом, чтобы в базу измерений попадало наибольшее число этих трещин. В зоне контакта ультразвуковых преобразователей с поверхностью бетона не должно быть раковин, выбоин и воздушных пор глубиной более 3 мм и диаметром более 6 мм. Места измерений должны быть очищены от грязи, краски и других материалов, могущих оказать влияние на результат измерений. Не рекомендуется измерение поперек опоры проводить через шов полуформ. Целесообразно прибор устанавливать таким образом, чтобы шов полуформ находился вне базы измерений.
Рисунок 2. Схема установки УК-1401М при наличии трещин: 1 - опора; 2 - трещина; 3 - УК-1401М
5. Измерения начинают с нижнего участка опоры. В выбранном участке подготавливают поверхность опоры в соответствии с рекомендациями предыдущего пункта и намечают линии прозвучивания в поперечном и продольном направлении (рисунок 2). Затем включают прибор и, последовательно прикладывая к поверхности опоры и отнимая от нее, записывают по три показания прибора при положении прозвучивающего устройства или прибора поперек опоры и вдоль нее.
6. Используя лестницу или выдвижную площадку дрезины, оператор затем поднимается к пяте консоли. В этом месте поверхность опоры подготавливают для измерений аналогичным образом, как и в нижней части опоры, и затем производят по три измерения времени распространения ультразвука поперек опоры и вдоль нее. При чистой гладкой поверхности центрифугированных опор предварительную подготовку ее можно не производить.
7. При необходимости измерения по приведенной методике повторяют и для других участков. Во всех случаях следует строго соблюдать технику безопасности при работе на электрифицированных линиях. Измерения рекомендуется проводить в сухую погоду при относительной влажности воздуха не свыше 90 % и температуре воздуха не ниже +5 °С. После периода дождей следует начинать измерения не ранее чем через 2-3 дня, необходимых для приобретения бетоном воздушно-сухого состояния.
8. При проведении измерений необходимо проводить качественный анализ получаемых результатов. Необходимо добиваться устойчивых показаний прибора путем многократного прикладывания прозвучивающего устройства в одни и те же места. Прозвучивающее устройство при этом необходимо прикладывать к поверхности бетона с небольшим нажатием (порядка 4 кгс). Случайные чрезвычайно малые или чрезвычайно большие показания необходимо отбрасывать на стадии измерений. Вносимые в таблицу значения времени распространения ультразвука не должны отличаться между собой более чем на 5%. Неустойчивые показания прибора характерны при измерениях на опорах с дефектной структурой бетона, что является дополнительным признаком снижения прочности бетона. В стойках с ненарушенной структурой бетона, как правило, наблюдаются стабильные показания прибора.
9. При измерениях времени распространения ультразвука вдоль опоры во избежание ошибок от влияния продольной арматуры рекомендуется прозвучивающее устройство располагать между пучками арматуры. Положение последних целесообразно определять с помощью прибора ИЗС-10Н. В поперечном направлении арматура практически не влияет на показания прибора.
10. При измерениях времени распространения ультразвука в подземной части опор откопку следует вести на глубину 0,5 - 0,7 м со стороны нейтральной зоны опоры. Размер котлована должен быть таким, чтобы в него мог опуститься оператор и произвести измерения.
1.4. Обработка результатов измерений
На основании отдельных измерений времени распространения ультразвука в бетоне, полученных на выбранных участках опоры, определяется среднее значение времени распространения ультразвука в поперечном и в продольном направлении.
По полученным средним значениям времени распространения ультразвука в поперечном и продольном направлениях определяется показатель прочности бетона П2. По значению показателей П1 и П2 оценивается несущая способность опор.
1.5. Контроль несущей способности ненапряженных центрифугированных стоек
Несущая способность ненапряженных центрифугированных стоек (ЖБК) в значительной степени обеспечивается за счет стержневой ненапряженной арматуры. Влияние прочности бетона на несущую способность этих стоек более слабое, чем у стоек с предварительно-напряженной арматурой. По данной методике оценивается прочность предварительно-напряженных опор со смешанным армированием типа СС, а также опор типа СТ, СП.
Для оценки прочности бетона и несущей способности центрифугированных ненапряженных стоек устанавливаются следующие допускаемые значения показателей П1 П2, при которых несущая способность опор находится в пределах, определенных проектом на эти опоры: 1. П1- не более 48 мкс при измерениях прибором УК-1401М;
2. П2 - не более 1,2.
3. Устанавливаются предельные значения показателей П1 и П2, при которых ресурс опор считается исчерпанным и они подлежат замене:
1. Показатель П1 - более 72 мкс при измерениях прибором УК-1401М;
2. Показатель П2 - более 1,6.
4. При промежуточных значениях показателей П1 и П2 прочность бетона и несущая способность опор приближенно может быть оценена по таблице 5.
Таблица 5. Несущая способность опор ЖБК в зависимости от показателя П2
ПараметрЗначение показателя П21,21,31,41,51,6Несущая способность опоры, в долях МН1,41,31,21,11,0 Методически измерения следует проводить в том же порядке, что и при измерениях на предварительно-напряженных стойках.
1.6. Контроль состояния подземной части опор на участках постоянного тока
На участках постоянного тока существует опасность электрокоррозионного разрушения подземной части опор. В этой части под влиянием токов утечки арматура подвергается коррозии, а в бетоне возникают деструктивные процессы, появляются микро- и макротрещины.
Для обнаружения электрокоррозионных повреждений арматуры и бетона в подземной части рекомендуется проводить ультразвуковые обследования бетона этой части. Порядок указанных обследований следующий:
1. Опору откапывают на глубину 0,7 - 1,0 м, причем размеры котлована должны быть достаточными для проведения в нем измерений.
2. Последовательно цепочкой по всему периметру опоры проводят измерения времени распространения ультразвука в поперечном направлении и в этих же местах времени распространения ультразвука в продольном направлении. Измерения начинают с уровня поверхности земли и затем опускаются все ниже, примерно через 10 - 20 см по высоте, выполняя отмеченные выше измерения в поперечном и продольном направлениях.
Признаками появления электрокоррозии арматуры в подземной части являются:
1. Появление резких различий по времени распространения ультразвука в поперечном направлении в различных местах по периметру опоры.
2. Увеличение показателя П2 свыше значения 1,1, что свидетельствует о наличии трещин в бетоне, ориентированных в продольном направлении. Примерно одинаковое время распространения ультразвука в поперечном направлении на различных участках периметра и по глубине опоры, а также значения показателя П2 не превышающее значение 1,1, свидетельствует об отсутствии электрокоррозионных повреждений в подземной части опор. Опоры в этом случае следует засыпать и продолжать эксплуатировать без ограничений.
1.7. Контроль прочности бетона ненапряженных двутавровых железобетонных опор и фундаментов
Контроль прочности бетона ненапряженных железобетонных двутавровых опор и фундаментов всех типов производится на основании измерения скорости распространения ультразвука в бетоне. При этом зависимость между скоростью ультразвука и прочностью бетона принимается в соответствии с таблицей 6.
Таблица 6. Зависимость между скоростью ультразвука в опоре и прочностью бетона
Скорость ультразвука, м/сПрочность бетона, кг/см2Скорость ультразвука, м/сПрочность бетона, кг/см2300047380018030505238501923100563900210315062395023032006640002473250724050270330077410029533508441503203400904200350345098425038035001084300415355011743504553600127440049036501374450525370015045005503750165 Измерение скорости ультразвука в бетоне следует производить прибором УК-1401М, предварительно переведя его в режим измерения скорости. Прибор при измерении скорости ультразвука в бетоне следует устанавливать в направлении, поперечном расположению рабочей арматуры. Допускается также измерение скорости ультразвука и вдоль арматуры, но при этом датчики должны быть удалены от стержней не менее чем на 30 мм.
Измерения должны вестись на участках конструкций, на которых отсутствуют видимые трещины, грязь, недопустимые раковины. Для измерений поверхность должна быть очищена, а в местах установки датчиков должен быть снят верхний слой поврежденного бетона: в монолитных фундаментах на глубину не менее 10 мм, в сборных опорах и фундаментах - на глубину 2 ... 5 мм.
Измеренная прочность бетона должна быть не менее прочности по проекту. При меньшей прочности принимаются меры либо по усилению, либо по замене конструкций.
2. ИЗУЧЕНИЕ ПРИБОРА УК1401М
2.1. Назначение, области применения, основные технические характеристики и устройство прибора УК-1401М
Назначение. Ультразвуковой тестер УК1401М предназначен для измерения времени и скорости распространения продольных ультразвуковых волн в твердых материалах при поверхностном прозвучивании на фиксированной базе с целью определения прочности и целостности материалов и конструкций.
Основные области применения прибора:
- определение прочности бетона по скорости ультразвука согласно ГОСТ 17624-87 "Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности";
- определение прочности бетона в эксплуатируемых сооружениях в сочетании с методом "отрыв со сколом";
- оценка несущей способности бетонных опор и столбов из центрифугированного бетона через отношение скоростей распространения ультразвука в направлениях вдоль и поперек оси опоры;
- поиск приповерхностных дефектов в бетонных сооружениях по аномальному уменьшению скорости или увеличению времени распространения ультразвука в дефектном месте по сравнению с областями без дефектов;
- оценка глубины трещин, выходящих на поверхность бетона или камня;
- оценка пористости и трещиноватости горных пород, степени анизотропии и текстуры композитных материалов;
- оценка сходства или различия упругих свойств материалов или образцов одного материала друг от друга, а также возраста материала.
Основные технические характеристики:
Расстояние между УЗ преобразователями (база прибора) 150 мм.
Предельное отклонение базы прибора от номинала не более ± 1 мм.
Рабочая частота УЗ тестера 50 кГц.
Диапазон измерений времени распространения ультразвуковых волн 15 ... 100 мкс.
Диапазон измерений скорости распространения ультразвуковых волн 1500...9990 м/с.
Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности измерения времени распространения ультразвуковых волн t, мкс:
- в диапазоне скоростей 2500 ... 6500 м/с ± (0,01t +0,1);
- в остальном диапазоне ± (0,02t +0,1).
Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности измерения скорости распространения ультразвуковых волн с, мкс:
- в диапазоне скоростей 2500 ... 6500 м/с ± (0,01с +0,1);
- в остальном диапазоне ± (0,02с +0,1).
Диапазон измерений длительности переднего фронта импульса ультразвуковых колебаний 2 ... 20 мкс.
Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности измерений длительности переднего фронта импульса ультразвуковых колебаний ± 0,2 мкс.
Дискретность отсчета интервала времени 0,1 мкс.
Дискретность отсчета скорости 10 м/с.
Диапазон глубины измеряемых трещин составляет 10-50 мм, допустимая погрешность измерений 1%.
Время непрерывной работы УЗ тестера с включенной подсветкой для элементов питания типа АА Alkalaine, LR6, 2,8 Ач не менее 15 часов.
Масса с элементами питания не более 0,35 кг.
Длина ультразвуковых преобразователей 45 мм.
Габаритные размеры 199 х 120 х 34 мм.
Средняя наработка на отказ не менее 32000 часов.
Установленный срок службы 5 лет.
Прибор предназначен для эксплуатации при температуре окружающей среды -20 ...+450 С и относительной влажности воздуха до 80%.
Устройство прибора. Прибор представляет собой электронный блок, смонтированный в пластмассовом корпусе. На боковой стороне корпуса в верхней части установлен передающий ультразвуковой преобразователь, а в нижней - приемный ультразвуковой преобразователь. УЗ преобразователи снабжены коническими протекторами, в вершинах которых закреплены износоустойчивые керамические наконечники. Надежность акустического контакта преобразователей с поверхностью исследуемого материала обеспечивается заостренной формой протекторов.
В верхней части лицевой панели прибора расположен жидкокристаллический дисплей с подсветкой. На дисплее отображаются результаты измерений и служебная информация, необходимая для управления прибором. Под дисплеем расположена клавиатура управления.
На верхней торцевой стенке прибора расположено окно инфракрасного канала (ИК) для связи с компьютером. При помощи ИК происходит передача записанных в УЗ тестере данных в компьютер, где производится их анализ и обработка. Кроме того, ИК используется при работе прибора в режиме дефектоскопии.
На задней панели прибора расположена крышка отсека для установки батарей питания.
Внешний вид прибора представлен на рисунке 3.
Рис. 3. Внешний вид прибора УК1401М
2.2. Принцип действия прибора УК1401М и его достоинства
Принцип действия УЗ тестера основан на измерении интервала времени, за который ультразвуковой импульс проходит по исследуемому объекту от передающего преобразователя к приемному. Скорость ультразвука вычисляется путем деления расстояния между точками излучения и приема на измеренное время. Для повышения достоверности полученных результатов измерения производятся многократно. На дисплей выводятся осредненные результаты измерений.
УЗ импульсы проходят вблизи поверхности объекта. Измеряются результаты прохода продольных волн, распространяющихся с наибольшей скоростью.
Основная часть УЗ волн распространяется в приповерхностном слое материала толщиной 2 ... 3 см. При наличии на пути волны пустоты или трещины скорость ее распространения уменьшается, а амплитуда уменьшается по сравнению со скоростью и амплитудой волн, распространяющихся в материале без нарушений структуры. По этому, уменьшение скорости распространения волны и уменьшение ее амплитуды является признаком дефекта структуры материала исследуемого объекта.
Двигаясь по приповерхностному слою материала УЗ, волна огибает трещины и пустоты. Если трещина выходит на поверхность материала, то волна не может ее обогнуть со стороны поверхности и уходит вглубь материала на глубину до 50 мм. В этом случае скорость распространения и амплитуда волны сильно уменьшаются.
Уменьшение скорости и амплитуды УЗ волны зависит от размеров трещины или пустоты. Сравнивая полученные в эксперименте значения скорости и времени распространения волны с нормальными значениями можно определить размеры пустот и трещин в приповерхностном слое объекта исследования.
Стандартные значения скоростей распространения продольных УЗ вол в некоторых материалах представлены в таблице 7.
Таблица 7. Стандартные значения скоростей распространения продольных УЗ вол
МатериалСкорость
м/сМатериалСкорость
м/сМатериалСкорость
м/сАлюминий6260Серебро3600Кварц плавленый5930Алюминиевый сплав Д16Т6320Ситалл6740Лабрадорит 445450Бронза3530Сталь 20 ГСНДМ6060Лед3980Ванадий6000Сталь ХН77ТЮР6080Мрамор6150Висмут2180Сталь 40ХНМА5600Плексиглас2670Вольфрам5460Сталь ХН70МВТЮ5960Полистирол2350Железо5850Сталь ХН35ВТ5680Резина1480Золото3240Тантал4235Слюда7760Константан5240Хром6845Оргстекло2550Латунь4430Цинк4740Стекло силикатное5500Латунь ЛС-59-14360Бетоны2000 -5400Сталь Х15Н15ГС5400Магний5790Базальт 5930Сталь Ст35930Манганин4660Габбро 386320Текстолит2920Марганец5561Гипс4790Тефлон1350Медь4700Гнейс7870Фарфор5340Молибден6290Гранит4450Эбонит2400Никель5630Диабаз 855800Цирконий4900Олово3320Доломит4450Чугун3500 -
5600Осмий5478Известняк 864640Капрон2640Свинец2160 К основным достоинствам прибора УК1401М относятся:
- сухой акустический контакт с объектом исследования; - автоматический пересчет времени в скорость и индикация времени или скорости (по выбору); - звуковая индикация приема ультразвуковых сигналов; - автоматическая адаптация к материалу и свойствам поверхности объекта контроля, а также к силе прижима преобразователей к объекту; - запись результатов измерений в память; - инфракрасный канал связи с компьютером для передачи в него записанных результатов измерений и для наблюдения на его экране формы принимаемого ультразвукового сигнала в процессе контроля; - моноблочное исполнение; - автоматическое выключение питания. 2.3. Режимы работы УК1401М и клавиатура прибора
Прибор работает в следующих режимах:
Режим измерений без записи результатов. В этом режиме УЗ тестер позволяет проводить измерения времени или скорости распространения продольных волн в исследуемых материалах с дискретностью отсчета времени 0,1 мкс и с дискретностью отсчета скорости 10 м/с. Режим измерений с записью результатов. К возможностям предыдущего режима добавляются возможности записывать результаты в долговременную память, просматривать их на экране и выполнять коррекцию записей проводя повторные измерения с записью данных в корректируемые ячейки памяти.
Режим измерений глубины трещин. В этом режиме УЗ тестер позволяет выполнять измерения глубины трещин материала, выходящих на поверхность.
Режим измерений длительности переднего фронта сигнала. Прибор производит измерение интервала времени от первого превышения порога сигналом, автоматически установленного по пикам шума, до момента времени, когда первая полуволна сигнала достигнет максимума.
Режим дефектоскопии. В этом режиме УЗ тестер используется совместно с компьютером, связанным с ним по ИК. Прибор находится в состоянии периодического зондирования без индикации измеренного результата. На экране компьютера воспроизводятся сигналы, принимаемые УЗ тестером из объекта в процессе контроля. Наблюдение сигнала возможно на всем временном интервале приема и в регулируемом временном окне. Сигнал может быть представлен в реальной форме или в выпрямленном виде. В процессе наблюдения сигнала можно в пределах 40 дБ изменять коэффициент усиления в приемном тракте. В этом режиме возможна запись сигнала в память компьютера.
Режим настройки. Режим используется для следующих операций:
- смены режимов работы УЗ тестера;
- включения/выключения звукового индикатора;
- включения/выключения связи с компьютером;
- вывода записанных результатов измерений на компьютер;
- очистки памяти УЗ тестера;
- изменения частоты повторения зондирующих импульсов;
- включения/выключения автоматической регулировки усиления приемного тракта;
- контроля температуры внутри УЗ тестера;
- выбора системы единиц измерения (метрической или английской).
Звуковая индикация. Для повышения удобства работы прибора все основные действия с ним при настройке, измерениях, нажатии клавиш и т.п. сопровождаются звуковой индикацией. Роме того, звуковая индикация служит для слухового контроля приема УЗ сигналов и их уровня, позволяет судить о частоте повторения зондирующих импульсов. Звуковые сигналы ни как не влияют на результаты измерений.
Изменение частоты повторения зондирующих импульсов. Для повышения производительности прибора частоту повторения зондирующих импульсов следует увеличивать. Тогда смена показаний индикатора будет происходить чаще. Это касается сравнительно больших изделий, размеры которых на много превышают расстояние между ультразвуковыми преобразователями прибора. Если размеры объекта не превышают нескольких десятков сантиметров, то предыдущие зондирующие импульсы не будут успевать затухать до момента поступления новых. В этом случае частота зондирующих импульсов должна быть уменьшена.
Клавиатура прибора. Содержит клавишу включения/выключения прибора и 5 функциональных клавиш.
Клавиша используется для включения/выключения прибора. Прибор выключается автоматически через 4 минуты после снятия его с контролируемого изделия если за этот период не происходит нажатия никаких клавиш.
Клавиша служит для включения/выключения подсветки дисплея. При включении прибора подсветка всегда выключена.
Клавиши и предназначены:
- в режиме дефектоскопии для изменения коэффициента усиления приемного тракта УЗ тестера. При однократном нажатии усиление изменяется на 1 дБ. При нажатии и удержании коэффициент усиления быстро изменяется от минимума до максимума или наоборот;
- в режиме настройки одиночные нажатия на клавишу позволяют выбирать строки меню, двигаясь вниз, а нажатия на клавишу - вверх. Выбранная строка начинает мигать.
Клавиша служит для:
- перехода от режима измерения с записью результата к режиму настройки и обратно;
- включения/выключения подрежима просмотра содержимого памяти и коррекции записанных результатов в режиме измерения с записью результатов;
Клавиша служит для:
- записи измеренного значения в очередную свободную ячейку памяти в режиме измерений с записью результатов;
- изменения параметров настройки и выполнения выбранных из меню операций в режиме настройки.
Для увеличения контрастности экрана надо нажать клавишу и удерживая ее нажать клавишу . Для уменьшения контрастности - при нажатой клавише нажать клавишу .
После выключения прибора все его настройки сохраняются и хранятся в памяти без использования питания.
3. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
3.1. Подготовка прибора к работе
Для подготовки прибора к работе необходимо установить в него элементы питания и нажать клавишу . После короткого звукового сигнала на 1,5 ... 2 секунды на дисплее появляется программная заставка и прибор переходит в режим при котором он был выключен. На экране появляются горизонтальные штрихи.
Для проверки работоспособности прибора используется проверочный образец из оргстекла из комплекта поставки. На образце нанесены серийный номер прибора и время, которое он должен показывать при правильной работе при эталонной температуре 20 ±10 С.
Порядок проверки:
- включить прибор;
- в качестве измеряемой величины выбрать ВРЕМЯ;
- установить прибор на проверочный образец;
- прижать прибор к образцу с усилием 5 ... 10 кг и зафиксировать его в этом положении;
- выдержать паузу 15 ... 20 секунд до момента стабилизации показаний;
- считать и записать не менее 5 показаний тестера;
- рассчитать среднее значение времени по полученным данным;
- измерить температуру образца и найти ее отклонение от эталонного значения;
- если температура выше эталонной, то:
Время = Среднее измеренное значение - разность температур х 0,07;
- если температура ниже эталонной, то:
Время = Среднее измеренное значение + разность температур х 0,07;
Если полученное время отличается от указанного на образце более чем на 0,5 мкс, то прибор неисправен.
В режиме настройки дисплей прибора выглядит, как показано на рисунке 8.
Рисунок 8. Дисплей прибора в режиме настройки
В верхней строке надпись МЕНЮ, температура внутри прибора и индикатор состояния батареи. Вторая и третья строки представляют видимые пункты меню, которые можно просмотреть при помощи нажатия клавиш и .
Пункты меню:
- "ВРЕМЯ/СОРОСТЬ/ТРЕЩИНА/ФРОНТ" - отображаемый параметр выбирается клавишей ;
- "ПАМЯТЬ" - переключение между режимами измерений без записи результатов и с записью результатов. Выбор осуществляется клавишей . Если запись результатов измерений включена то справа появляется число от 0 до 4064, которое показывает количество свободных ячеек памяти для записи результатов измерений;
- "СВЯЗЬ" - используется при связи прибора с компьютером;
- "ЗВУК" - "ВКЛ/ВЫКЛ" - включение/выключение звуковой индикации измерений. Выбор осуществляется клавишей ;
- "ЧАСТОТА" - частота повторения зондирующих импульсов в диапазоне от 1 до 6 с шагом единица, что приблизительно соответствует частотам от 5 до 25 Гц. Выбор осуществляется клавишей ;
3.2. Измерение скорости распространения ультразвука в опоре
Произвести 5 измерений скорости распространения ультразвука в опоре. Определить среднее значение скорости. Данные записать в таблицу 8.
Таблица 8. Скорость распространения ультразвука в бетоне
№ измерения12345Среднее значениеСкорость (продольная), м/с557055605540556055805560Скорость (поперечная), м/с554055405550554055505540 3.3. Измерение времени прохождения звуковой волны по опоре
Произвести 5 измерений времени распространения ультразвука в опоре. Определить среднее значение времени. Данные записать в таблицу 9.
Таблица 9. Время распространения ультразвука в бетоне
№ измерения12345Среднее значениеВремя (продольное), мкс26,626,426,526,626,426,5Время (поперечное), мкс27,527,427,327,427,327,4 3.4. Измерение величины трещины
Произвести 5 измерений величины трещины. Определить среднее значение трещины. Данные записать в таблицу 10.
Таблица 10. Величины трещины
№ измерения12345Среднее значениеТрещина, мм383634363435Время распространения ультразвука без трещины 53,6 мкс.
Время распространения ультразвука с трещиной 59,3 мкс.
3.5. Определение показателей П1 и П2. Оценка состояния опоры по показателям П1 и П2
Произвести 5 измерений времени распространения ультразвука в опоре в поперечном направлении t1. Определить среднее значение времени. Данные записать в таблицу 11.
Таблица 11. Время распространения ультразвука в опоре в поперечном направлении
№ измерения12345Среднее значениеВремя t1, мкс27,527,427,327,427,327,4Величина показателя П1 составляет П1 =___27,4___ мкс.
По показателю П1 сделать заключение о состоянии опоры. Опора по показателю П1 исправна, т.к. время распространения ультразвука в ней менее 36 мкс.
Произвести 5 измерений времени распространения ультразвука в опоре в продольном направлении t2. Определить среднее значение времени. Данные записать в таблицу 12.
Таблица 12. Время распространения ультразвука в опоре в продольном направлении
№ измерения12345Среднее значениеВремя t2, мкс26,626,426,526,626,426,5 Величина времени распространения ультразвука в опоре в продольном направлении составляет t2 = __26,5____ мкс.
Определить величину показателя П2:
П2 = t1/ t2 = ___1,03____.
3.6. Определение несущей способности опоры
По величине показателя П2 и таблице 1 определить несущую способность опоры (кратность по отношению к МН). Величина МН = _более 1,6_.
По показателю П2 сделать заключение о состоянии опоры. Опора по показателю П2 исправна, т.к. он меньше 1,4 и МН больше 1,6.
4. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО РАБОТЕ И ВЫВОДЫ
Отчет по лабораторной работе должен содержать:
1. Краткое описание метода ультразвуковой оценки прочности бетона и несущей способности опор контактной сети.
2. Краткое описание работы прибора УК1401.
3. Результаты выполненных измерений.
4. Выводы
ВЫВОДЫ:
Кратко изложить результаты экспериментальных исследований и сделать выводы о состоянии опоры.
В ходе экспериментальных исследований были определены следующие показатели:
1. Скорость распространения ультразвука в продольном направлении (относительно оси опоры) составила 5560 м/с. Скорость распространения ультразвука в поперечном направлении (относительно оси опоры) составила 5540 м/с. Это свидетельствует о том, что прочность бетона в продольном направлении больше чем в поперечном.
2. Время распространения ультразвука в продольном направлении составило 26,5 мкс. Время распространения ультразвука в поперечном направлении составило 27,4 мкс. Это свидетельствует о том, что прочность бетона в продольном направлении больше чем в поперечном.
3. Трещин на опоре не обнаружено. Трещина на образце материала имеет длину 35 мм.
4. Показатель П1 имеет величину 27,4 мкс. Опора по данному показателю исправна, т.к. он меньше 36 мкс.
5. Показатель П2 имеет величину 1,03. Опора по данному показателю исправна, т.к. он меньше 1,4.
6. Величина нормативного момента МН больше 1,6. Опора по данному показателю исправна.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Общие положения метода ультразвуковой оценки прочности бетона и несущей способности опор контактной сети.
2. Методика измерения времени распространения ультразвука в опоре.
3. Методика измерения скорости распространения ультразвука в опоре. 4. Методика определения величины трещины в опоре.
5. Назначение, основные данные и конструкция прибора УК1401.
6. Подготовка прибора УК1401 к работе.
7. Определение показателя П1.
8. Определение показателя П2.
9. Определение несущей способности опоры.
10. Периодичность проверки состояния опор.
ЛИТЕРАТУРА:
1. ГОСТ 19330-91. Стойки железобетонные для опор контактной сети железных дорог.
2. Поддерживающие конструкции элементов контактной сети. Нормы безопасности. НБЖТ ЦЭ 067-2003. М.: Изд. официальное, 2005, 20 с. 3. Тестер ультразвуковой УК1401М. Руководство по эксплуатации.
4. Указания по техническому обслуживанию опорных конструкций контактной сети К-146-96. М. Транспорт, 1996. 120 с.
5. Указания по техническому обслуживанию и ремонту опорных конструкций контактной сети / МПС РФ. М.: Трансиздат, 2005.
6. Правила техники безопасности при эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог и устройств электроснабжения автоблокировки. М.: Трансиздат, 2000, 80 с.
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
176
Размер файла
351 Кб
Теги
lab
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа