Цель испытания заключалась в оценке несущей способности виброгидропрессованных труб и возможности их применения в качестве малых водопропускных сооружений под насыпями автомобильных дорог.
Опытные конструкции двух длинномерных виброгидропрессованных труб разрезали на стандартные элементы длиной 76 см, что соответствовало диаметру срединной поверхности кольца. Назначение такой длины (вместо рекомендуемой 100 см) диктовалось, прежде всего, свободными габаритами между штангами испытательного пресса. Трубу на отдельные элементы разрезали карборундовыми дисками на специальном отрезном станке модели ОС-61. Всего было подготовлено четыре партии труб (по четыре звена в каждой), различающихся диаметром спиральной арматуры и классом бетона: 3В3О, 4В30, 3В50 и 4В50 (первые числа соответствуют диаметру спиральной арматуры, мм).
Испытываемые звенья имели следующие геометрические размеры: длина 750 мм, внутренний диаметр 700 мм, толщина стенки 60 мм, толщина защитного слоя 15 мм. Армирование выполнено спиральной арматурой из высокопрочной проволоки класса В-II диаметром 3 и 4 мм, с шагом навивки 18,02 мм. Для продольной напрягаемой арматуры была использована высокопрочная
90
проволока периодического профиля диаметром 5 мм класса Вр-II. Опрессовочное давление для каждой партии труб было выше 1,7 МПа.
В качестве загрузочного устройства использовали гидравлический пресс марки ИПС-50. Испытываемое звено 2 (рис. 46) укладывали на два скошенных деревянных бруса 3 размером 12×12 см. Нагрузка передавалась через брус 1 такого же размера, который устанавливали сверху звена. По соприкасающимся плоскостям были уложены резиновые прокладки.
Для измерения местных деформаций (напряжений) использовались проволочные датчики с номинальным сопротивлением 400 Ом и базой 50 мм. Датчики наклеивали на очищенную бетонную поверхность клеем БФ-192
| по середине длины звена. На внутренней поверхности звена располагали 12 датчиков (с учетом дублирующих по вертикальному и горизонтальному диаметрам) и два датчика на наружной поверхности в уровне горизонтального диаметра. Регистрация показаний датчиков производилась с помощью автоматического измерителя деформаций АИД-2М с коммутаторным устройством. Программой работ предусмотрено проведение двух серий испытаний: в упругой стадии и до разрушения В первом случае исследовалось напряженное состояние конструкции под воздействием линейно-сосредоточенных нагрузок, |
Рис. 46. Установка для испытания звена виброгидропрессованной трубы
|
91
действующих вертикально. Из каждой партии труб на этом этапе испытывали одно звено. Нагрузка прикладывалась ступенями по 20 кН и доводилась до 80 кН с выдержкой на каждой ступени загружения до полного затухания местных деформаций.
Цель второй серии испытаний — определение разрушающей нагрузки. Загружение осуществлялось последовательным приложением нагрузки ступенями по 20 кН. После каждой ступени загружения производили внешний осмотр как внутренней, так и внешней поверхности испытываемого звена, фиксировали образование трещин и измеряли общие деформации сплющивания звена. Предельную нагрузку определяли в момент образования четырех пластических шарниров в сечениях стенки звена по вертикальному и горизонтальному диаметрам, что характеризовалось полным разрушением бетона как в растянутой, так и в сжатой зонах. Кроме того, регистрировали нагрузку, при которой происходил отрыв защитного слоя на участках наибольших поперечных сил, что определялось по характерному треску, возникавшему в этот момент.
Испытания в упругой стадии работы звеньев показали, что при нагрузке до 60 кН зависимость относительных деформаций от нагрузки линейна. При нагрузке, равной 80 кН, по группе датчиков, расположенных в верхнем сечении звена, наблюдается некоторое отклонение от этой зависимости. Однако остаточные деформации после разгрузки не превышали ±3×10-5 или 5 % от значения полной деформации. По другим группам датчиков, расположенных в менее напряженных сечениях, остаточные деформации практически не имели места. Таким образом, можно считать установленным упругий характер работы звеньев в заданном интервале нагрузок.
Распределение относительных деформаций по кольцевой внутренней образующей (рис, 47) соответствует характеру напряженного состояния круглой трубы, загруженной по вертикальному диаметру линейно сосредоточенными нагрузками.
По показателям группы датчиков, установленных в сечениях по горизонтальному диаметру с внутренней и внешней сторон стенки, можно сделать заключение о линейном характере распределения напряжений по ее высоте, и рассматривать это как фактор монолитной работы звена. Результаты испытаний до разрушения иллюстрируются кривыми деформаций «сплющивания» звеньев по вертикальному диаметру в зависимости от типа звена.
Анализ результатов испытаний позволяет прежде всего сделать вывод о том, что предварительно напряженные трубы, изготавливаемые по технологии виброгидропрессования, в процессе загружения претерпевают четыре стадии работы (рис. 48): I — упругая; IIа — первая упругопластическая; IIб — вторая упругопластическая,
92
Рис. 47. Экспериментальные эпюры относительных