Аннотация:Предварительное натяжение арматуры строительных конструкций обеспечивает благоприятное распределение напряжений, повышает выносливость и остаточный ресурс конструкций. Для контроля осевой нагрузки в арматурных стержнях используются различные статические методы, а также частотный - динамический метод. Существующие методы оценки осевой нагрузки в арматурных стержнях стандартизованы. Однако эти стандарты и, изготовленная по ним, измерительная аппаратура основаны на моделях изгиба и поперечных колебаний стержней и канатов, требующих при своей реализации вскрытия их на большой длине от бетона омоноличивания.
В представленной ВКР выполнен обзор существующих методов контроля осевой нагрузки в арматурных стержнях, проведён подробный анализ частотного метода контроля, начиная с простейшей модели поперечных колебаний струны, - до модели поперечных колебаний стержня, растянутого продольной силой, с учётом сдвигов и инерции вращения поперечных сечений и упругой заделкой по концам. На конкретных расчётных примерах эксплуатируемых арматурных стержней мостовой конструкции с растягивающими усилиями показаны погрешности существующих моделей. Исследовались различные модели для описания растянутого стержня. Внимание уделялось моделям растянутой струны, свободно опертого стержня, а также теориям Эйлера-Бернулли и Тимошенко, с проведением сравнительного анализа точности вычислений для каждой из моделей. Удалось добиться точных расчетов продольной силы, используя модель растянутого стержня, жестко защемленного с двух концов, на основе уравнения Эйлера Бернулли. Данная модель на уровне конечно-элементного расчета дает прекрасные результаты и значительно превышает по точности другие широко распространенные аналитические методы.
Важное значение в работе уделено экспериментальной верификации частотного метода на стержневых образцах с заданными значениями продольного усилия и изгибной жёсткости закрепления концов. На испытательной установке задавались известные продольные силы, находились частоты свободно затухающих продольных и поперечных колебаний. Наиболее перспективными в плане совершенствования методов контроля продольных усилий в арматурных стержнях представляются результаты по оценке возможностей использования продольных колебаний стержней для определения имеющихся в них продольных усилий. Эти эксперименты показали определённую корреляцию величины первой собственной частоты продольных колебаний стержня с величиной растягивающей силы в стержне. Перспективность данного подхода состоит в потенциальной возможности использования диагностики продольной силы по частотам продольных колебаний стержня для создания методики полностью неповреждающей диагностики таких усилий, что сулит значительный экономический эффект в оперативности измерений и в связи с отсутствием необходимости вскрытие бетонной одежды арматурных стержней на большой протяжённости их длины, а затем - восстановления этой одежды. В принципе, для такой диагностики достаточно лишь небольшого выступающего конца арматурного стержня, соответствующей измерительной аппаратуры и методики измерений.
