Георгиев Л.А. Експлоатация на Водносиловите системи (болг. яз.)

Подождите немного. Документ загружается.

трите

компоненти

на

деформацията

дадена

точка. Тези

компоненти

могат

да се

измерят чрез

комбинация

от 4

телеформетъра, разположени

една

равнина

през

45°

(фиг. 39).

Четвъртият

телеформетър служи

за

контрола. Това устройство

известно

под

името

розетка.

Анало-

гично

може

да се

определи пространственото напрегнато състояние

чрез

телеформетъра,

от

които

3 са

контролни (фиг. 40). Тази ком-

бинация

от

уреди

се

нарича

звезда.

Розетката

звездата

могат

да

бъдат

съставени

от

най-различни

дистанционни

уреди,

предназначени

за

измерване

на

насочени

величини.

Вграденият

съоръжението телеформетър показва неговите общи

деформации,

предизвикани

от

натоварването, температурните

влияния,

влажността

,пр.

За да

може

да се

отдели влиянието

на

натоварването

от

другите

фактори, използува

се

нулев

телеформетър

(фиг.

41),

който

монтиран

бетонна

призма,

отделена

от

околния масив. Вслед-

ствие

на

това

уредът

ще

показва само деформациите

от

температурната

разлика

влажността. Това устройство може

да се

прилага

при

всички

дистанционни

уреди

за

измерване

на

деформации.

телеформетъра могат

да се

изградят

други уреди

за

дистанци-

онно

измерване

на

деформации. Така движението

на

разширителните

работните

фуги

при

бетонни

стоманобетонни

съоръжения може

да се

установи

дистанционно

чрез

теледилатометъра,

който

предста-

влява

удължен телеформетър

измервателна дължина

250

тт.

Този

уред може

да се

използува

също

и за

установяване

на

пукнатини

бетона.

За

целта дължината

на

уреда може

да се

увеличи

до 2 т с

помощта

на

удължителна

тръба.

тази

си

форма приспособлението

известно

под

името

теледетектор.

При

определяне

на

деформациите

на

метални

конструкции

и при

статическите

моделни изследвания голямо

разпространение

получила

тензометричната

ивица

(фиг. 42), която

се

състои

от 4 до 6

успо-

редни

жички

1 от

специална

сплав, свързани

напречно

по-дебели провод-

Фиг.

41.

Нулев телеформетър

—

бетонна призма

; 2 —

бетонно

гърне

и—I

I—

-с

Фиг.

42.

Тензометрична

ивица

—

проводник-съпротивление

; 2 —

напречна

връзка

от

дебел

проводник

;

—

прозрачна пластмаса

; 4 —

про-

водников

излаз

; 5 —

пласт

от

лепило,

свързващ

тензометричната ивица

конструкцията

ници

2 и

4^и

вграден

съвсем тънка пластинка

от

пластмаса

Пластинката

се

залепва

върху

конструкцията чрез специално лепило

участвува

нейните

деформации.

Тъй

като тензометричната ивица

изменя

съпротивлението

си

едновременно

температурата

деформа-

Фиг.

43,

Струнно-индукционен

тензометър

тип

МаШак

М05

струна

диаметър

тт

; 2 —

нипелно

закотвяне

на

струната

; 3 —

електромагнит

; 4 —

кабел

;

5 —

фланец, участвуващ

дес!

ормацимте

на

съоръжението

126

—.

Фиг.

44.

Струнно-индукционен

тензометър

за

измерване

на

деформациите

на

стоманена

армировка

—

струна

; 2 —

нипелно закотвяне

на

струната

; 3 —

електромагнит

; 4

—-

кабел

; 5 —

муфи

вин-

тов

нарез

за

свързване

армировката

циите,

необходима

нулева тензометрична ивица, която

да

показва само

съпротивлението

от

температурните

промени.

Вътрешните деформации

на

съоръженията могат

да се

измерват

чрез

с т р у н н о-и н ду

кцион

н и

уреди,

основната съставна част

на

които

стоманената струна.

Тя е

вградена така,

че

нейното напре-

жение

да е

резултат само

от

деформациите

на

околната среда.

За

целта

(фиг.

43)

струната

/ се

закотвя посредством

нипели

2 към два

фла-

неца

участвуващи

деформациите

на

съоръжението. Работата

уреда

описана

в т. 7,

като връзката между честотата

на

струната

деформациите

се

установява

описаното по-горе тарировъчно устройство.

Основното изискване

за

надежна

работа

на

уреда-

сигурното закот-

вяне

на

струната

за

продължително време.

Деформациите,

оттам осовата сила

напрежението

стомане-

ната

армировка

на

стоманобетонни съоръжения

или в

анкери, обтегачи

Фиг.

45.

Водни везни

—

шпунтов

профил

; 2 и 6 —

тръбна систе-

ма-скачен

съд

;

3 —

ламарина, свързваща

хо-

ризонталните

щрангове

на три

водни везни

;

—

дренажна

тръба

; 5 —

едър

чакъл

; 7 —

спирателни

кранове

; 8 —

маркуч

за

пълнене

на

везните

вода

;

9 —

стъклена

тръба

със

скала

за

отчитане

на

водните нива

пр.

могат

да се

измерят чрез струнноиндукционен

тензометър

(фиг. 44),

който

снабден

двата

си

края

винтова резба

може

да се

свърже

чрез

нея с

армировъчната стомана.

Хидравличните

уреди

за

измерване

на

деформациите изпол-

зуват

най-често

принципа

на

скачените

съдове

или

закона

на

Паскал.

Един

от

тези

уреди

хидростатичната

везна,

използувана

за

измерване

на

вертикални деформации. Състои

се от

една тръбна система

(фиг.

45),

единият край

на

която

прикрепен

към

определена недо-

стъпна точка

на

съоръжението,

другият

изведен

до

удобно

за

наблюдаване място.

От

достъпния край

тръбата

се

пълни постепенно

вода,

докато последната

почне

да

изтича

от

вградения

съоръже-

нието

преливен

отвор.

При

това положение,

след

като

се

установи

равновесието

двете

рамена

на

скачения

съд,

се

отчита водното

ниво

от

една неподвижна

скйла,

прикрепена

към

достъпния прозрачен край

на

тръбната система.

За да се

избягнат капилярни явления, напречното

сечение

на

тръбата

трябва

да

бъде

достатъчно голямо.

така офор-

мената

уредба

могат

да се

определят

вертикални деформации

точност

до

±0,01

тт

За

измерване

на

деформации

по-голям размер

произволна посо-

ка

може

да се

използува дистанционният

уред

хидравличен

д и-

л а т о м е р

(фиг. 46).

Основната съставна част

на

предавателния

му

уред,

вграден

недостъпна точка

на

съоръжението,

един вълнообра-

зен

елемент, подобен

на

този

при

барометрите-анероиди, чиято

вътре-

шност

изпълнена

подходяща течност. Деформациите

се

предават

върху

вълнообразната мембрана посредством

щифт,

резултат

от

Шроизводство

на

завода

Рге1Ьег§

(ГДР).

което част

от

течността

се

изстисква

по

капилярна

тръба

до

достъпно

монтирана

скала.

По нея

може

да се

отчете изменението

на

нивото

прозрачния

разширен край

на

тръбата,

съответствуващо

на

дадена

деформация.

Ю 2

Фиг.

46.

Хидравличен дилатомер

—

чугунена черупка

;

2 —

стреме

;

3 -

вълнообразен

мембранен елемент

; 4 —

пред-

пазна мембрана,

изолираща

вътрешността

на

уреда

от

околната

среда

;

5 —

сачма

;

6 —

щифт

винтово регулиране

на

дължината

;

7 --

ставна черупка

вградена стоманена

сачма

; 8 —

чугунена

черупка,

свързана

бетонната призма

; 9 —

стреме

;

10 —

мем-

бранен

елемент

за

температурните

бароме-

тричните деформации;

11 —

капилярен

тръбен

провод

; 12 и 13 —

капилярни

тръби,

свързани

мембранните елементи

3 и 4

10.

ИЗМЕРВАНЕ

НА

НАПРЕЖЕНИЯ

Размерите

на

строителните конструкции

се

определят така,

че

напре-

женията

в тях да не

надвишават определена стойност, като

се

осигу-

ри

при

това

достатъчен коефициент

на

сигурност срещу разрушаване

на

материала.

Ето

защо, когато трябва

да се

установи чрез измерване

наличната

сигурност

едно изградено съоръжение, трябва

да се

опре-

делят действителните напрежения

него. Единствената

величина

обаче,

която характеризира работата

на

строителната конструкция

може

да

бъде

измерена,

деформацията

й. По

тази

причина

особено голямо

значение

за

установяване

на

наличната сигурност

на

съоръженията

има

проблемата

за

определяне

на

напреженията

от

измерените деформации.

Както

известно,

за

идеално еластичното

хомогенно тяло връзката

между напрежения

деформации

се

дава

със

закона

на

Хук,

респекти-

вно

изградените

върху

него основни диференциални

уравнения

за

еластичното

тяло.

От

многочислените изследвания обаче

се

установява,

че

бетонните

стоманобетонните съоръжения

не се

отнасят като ела-

стично,

като

еластично-пластично

тяло, което

не се

подчинява

на

линейния

закон

на

Хук,

а на

закономерност

от

типа

д Г

г^1

т)

(18)

Уравнението

изградено

на

основата

на

линейната теория

за

пълзенето

на

бетона

на

Г. Н.

Маслов

и Н. Х.

Арутюнян.

където

а/ и а (I) са

напреженията

при

отчитане пълзенето

на

мате-

риала

и при

идеално еластично тяло след опреде-

лен

интервал

от

време

С(/,т)

—р—

деформациите

при

пълзенето

на

материала

и при

П,

(1)

идеално

еластично тяло

еластичен модул

Е в

определен момент

т.

Както

се

вижда,

използуването

на

това

уравнение предполага позна-

ването

на

деформациите

при

пълзенето

на

материала. Тяхното измерва-

не

обаче среща засега съществени трудности. Установените чрез вгра-

дените дистанционни

уреди

вътрешни деформации

представляват

сума

от

следните

съставки:

деформации

от

действието

на

външните

сили

Е!,

невъзпрепятствувани

възпрепятствувани обемни деформации

от

температурни промени

влажността

на

бетона

деформации

вследствие

на

пълзенето

на

бетона

т. е.

е1

езН-е

(19)

За да

може

да се

приложи

урав.

(18),

което

се

решава пробле-

мата

за

преминаване

от

деформации

към

напрежения, трябва изброените

съставки

да се

установят поотделно.

Докато

обемните деформации

могат

да се

измерят чрез нулев

тензометър,

за

определянето

на

оттам

на

предизвикващите напрежения деформации

—

(е

+е

)

все

още

липсва

подходящ

удобен

метод.

По

тази

причина

засега

практическото

установяване

на

напреженията

съоръженията

от

измер-

ените

вътрешни деформации

не

може

да се

смята

за

решено.

оглед

на

това

се

търсят

други пътища

за

установяване

на

напре-

женията

съоръженията, един

от

които

непосредственото

им

измер-

ване.

При

него възникват обаче други трудности, които могат

да

бъдат

отчасти разрешени. Както вече

бе

посочено, единствената вели-

чина,

характеризираща натоварването

напрегнатото състояние

на

съо-

ръжението, която може

да

бъде

измерена,

деформацията.

По

тази

причина

всички

уреди, конструирани

за

установяване

на

деформациите,

могат

да

бъдат

използувани

за

измерване

и на

натоварването, респектив-

но

на

напреженията, стига само

те да

бъдат

подходящо

оформени

тарирани.

При

това

се

проявява обаче едно

друго

влияние, свързано

вграждането

на

уреда

съоръжението,

за

което

той

представлява

чуждо тяло.

резултат

се

нарушава силовото поле,

и то

толкова пове-

че,

колкото

уредът

по-голям

колкото еластичните

му

свойства

са

по-различни

от

заобикалящата

го

среда.

Така предавателен

уред

с по-

голяма податливост

от

тази

на

допиращия

се до

него материал пред-

извиква такова разпределение

на

силовото поле,

при

което

се

увели-

чават напреженията непосредствено

до

уреда.

Обратната зависимост

се

наблюдава

при

уреди

по-малка податливост.

По

тази

причина,

за да

се

получат верни резултати

от

измерването,

трябва

размерите

на

уреда

податливостта

му да са

съобразени

еластичността

на

материала.

Изследванията

тази насока

са

показали [7],

че

влиянието

на

вграде-

ния

уред

върху

силовото поле

толкова по-малко, колкото по-плосък

е той и

колкото по-голяма

площта

му,

която възприема напреженията.

Експлоатация

на

водносиловите

системи

При

хидротехническите съоръжения най-често

се

измерва

натиско-

вото натоварване, като

за

целта

се

използуват уреди,

наречени

н а т и-

ком ери или те ле пре с

метри.

Това

са

предимно дистанционни

уреди,

при

които основният елемент, възприемащ натиска

от

околната

Фиг.

47.

Механичен

натискомер

1 —

еластична метална плоча

;

2 —

лостова система

;

3 —

предавателен

лост

; 4 —

защитна

тръба

; 5 — ча-

совников

микрометър

;

6 —

дървена

стойка

; 7 —

центрираща

подложка

Фиг.

48.

Хидравличен

патискомер

метални мембрани

; 2 —

живак'

;

тръба

; 4 —

метална

капсула

;

—

силно еластична мембрана

; 6 —

електросъпротивително

преобразуващо

устройство

; 7 — ши

}>т

на

предавател-

ния

уред

Фиг.

49.

Електросъпротивително

преобразуващо устройство

към

хидравличния натискомер

—

стоманени пластинки

; 2 —

рам-

ка

; 3 —

подвижно

рамо;

4 —

тензо-

метрична

ивица

; 5 —

щифт:

6 —

проводници

Фиг.

50.

Телепресметър

на

неподвижно

рамо

на

телеформетъра

;

подвижно

рамо

на

телеформетъра

; 3 и

4 —

напречни

планки

; 5 —

конструкция

за

свързване

на

уреда

телеформетъра

; 6 —

лоча,

която

се

прикрепя неподвижното

ра-

мо

на

телеформетъра

; 7, 8, 9 и 10 -

конзоли.

върху

които

са

навити съпротивленията

К\

на

телеформетъра

(не са

показани)

;

—

метална

обвивка

на

телепресметъра

;

12 -

кабел

; 13 и 14 —

кръгли плочи,

възприемащи

натиска

на

околната среда

;

и 16 —

ела-

стично оформени

краища

на

плочите

; 17 —

живачен пълнеж

;

18 —

мембрана

;

19 — об-

вивка

от

изкуствена тъкан

за

предпазване

на

уреда

от

сцеплението

бетона

среда,

подходящо оразмерена

еластична

мембрана.

Нейните

деформа-

ции

се

предават

по

механичен,

хидравличен,

електросъпротивителен

или

струнно-индукционен

път до

приемателния

уред.

За да

може мембра-

ната

да

възприема въздействието

на

околната среда,

тя

трябва

да

1 2

Фиг.

51.

Струнно-индукционен

натискомер

М05

а —

изглед

;

б —

разрез

; в —

поглед отгоре

;

/ —

струна

; 2 —

електромагнит

;

—

метална мембрана

; 4 —

живачен пълнеж, предаващ

натиска

върху вътрешна-

та

мембрана

гредичката

със

струната

; 5 —

капак

; 6 —

диод

; 7 —

изолатор

;

9 —

тяло

на

уреда

приляга плътно

към

нея. Недопустими

са

всякакви празнини, въздушни

или

водни мехурчета

контактната площ,

тъй

като

те

водят

до

греш-

ни

резултати.

Натискомерите

се

различават

по

начина,

по

който

се

предават

де-

формациите

на

мембраната

им.

Така

при

механичния

тис

о-

е р

(фиг.

47) за

целта

се

използува лостова система, която задейству-

ва

часовников микрометър.

От

него

при

подходящо разграфяване,

нанесено

чрез тариране, могат

да се

отчетат напреженията

или

нати-

сковата сила.

При

хидравличния

натискомер (фиг.

48)

дефор-

мациите

на

мембраната

се

предават чрез намиращата

се

между

тях

течност, най-често минерално масло

или

живак,

по

капилярна

тръба

до

манометър

или до

някакво електрическо преобразуващо устройство.

Така

при

хидравличния натискомер

на

фиг.

живачният пълнеж дей-

ствува

върху

силно еластична мембрана

на

електросъпротивително

преобразуващо устройство (фиг. 49). Деформацията

на

мембраната

се

предава чрез щифт върху огъваеми

стоманени

пластинки

със

залепени

по

тях

тензометрични ивици.

Електросъпротивителните

струнно-индукционните

натискомери

представляват комбинация

от

описаните

в т. 9 Б

тензометри

подхо-

дящо

оформени мембрани. Така

при

телепресметърана

Ни^елЬег§ег

(фиг.

50)

сгъването

на

кръглите плочи

13 и 14 се

предава чрез жива-

чен

пълнеж между

тях на

еластична мембрана

/<§,

чийто деформации

се

възприемат

от

един телеформетър.

При

струнно-индукционния

нати-

скомер (фиг.

51)

сгъването

на

мембраната

3 се

предава чрез конзоли

върху

обтегната струна

посредством която деформациите

се

преобра-

зуват

променлив

ток с

определена

честота.

Натискомерите

се

тарират най-удобно, като

се

поставят

дебело-

стенен

херметически затварящ

се

съд,

който

се

вкарва вода, мине-

рално

масло

или

въздух

под

налягане. Размерът

на

натоварването

се

отчита

от

манометър, като

едновременно

това

се

правят отчети

от

приемателния

уред.

11.

УСТАНОВЯВАНЕ

НА

ВЪЗДЕЙСТВИЯТА

ОТ

СТРАНА

НА

ВОДАТА

Присъствието

на

водата

при

хидротехническите съоръжения предиз-

виква

допълнителни явления

силови въздействия, които усложняват

експлоатацията

им. На

първо място водният натиск представлява

най-често

главната

по

големина сила,

за

която трябва

да се

държи

сметка. Както

известно,

нейният

размер

се

определя

от

височината

на

водния

стълб

Н и

обемното

тегло

на

водата

съгласно зависимостта

та;

ГвЛ

(2°)

поради което установяването

на

водното ниво

важна дейност

при

всички

хидротехнически съоръжения. Уредите

за

тази

цел се

наричат

водочети

могат

да се

подразделят

на

четири

групи:

водочетни

лати, водочети

плувак, силови

електросъпротивителни водочети.

Най-простото

устройство

за

измерване

на

водните

нива

е в о д о-

четната

лата,

при

която резултатът

се

отчита непосредствено

от

деленията

върху

нея в

цели сантиметри,

тъй

като вълнението

на во-

дата

не

допуска по-голяма точност.

Водочетната

лата

трябва

да се

свърже

държавната нивелачна

мрежа

или ако

това

невъзможно

надеджно стабилизиран репер,

за да се

осигури нейното постоянно

Фиг,

52.

Лимниграф

—

тръбна

връзка

водното

течение

или во-

дохранилището

; 2 —

нодочетна

шахта

; 3 —

плавок

; 4 —

неръждаем

тел ; 5 —

контрате-

жест

; 6 —

писец

; 7 —

барабан

книжна

лента

; 8 —

циферблат

за

непосредствено

от-

читане

на

водния

стоеж

Предавател

Приемател

Фиг.

53.

Водочет

електроин-

ду*ционно

предаване

движения-

та на

плавока

—

постоянни магнити

;

2 —

ротор

от

меко

желязо

с три

намотки

през

120°

, 3 —

проводникови

пръстени

четки

; 4 —

плавок

; 5 —

зьбчато

ко-

лело

; 6 —

циферблат

със

стрелка

за

отчитане

на

водните нива

; 7 —

кон-

тратежест

; 8 —

четки

височинно

положение.

Водочетните лати

са

предназначени

за

пряко

из-

мерване,

докато

останалите

видозе

водочети

са

дистанционни

уреди-

Главната съставна част

на

водочетите

от

втората група

плувакът,

който следва водното ниво

предава неговото положение

по

механи-

чен

или

електрически път.

За да се

избегне неблагоприятното влияние

на

вълнението

върху

точността

на

измерването, плувакът

се

монтира

във

вертикална шахта,

която

водата

постъпва

по

тръба

подходящо

оразмерено хидравлично съпротивление (фиг. 52).

При

водочетите

механично

предаване,

наричани

още

лимниграфи

(фиг. 52),

се

използу-

ва

стоманен неръждаем

тел с

контратежест, който задвижва самопи-

шеща

уредба.

При

уредите

електрическо предаване положението

на

плувака

се

предава

до

приемателния

уред

чрез

индуктиран

електро-

магнитна

система променлив

ток

(фиг. 53).

Силовите

водочети

определят водното ниво

по

косвен път,

като измерват водния

натиск

определена точка.

Припознато

обемно

тегло

на

водата

от

завие. (20)

може

да се

определи водният

стоеж

/г.

Най-простите

уреди

от

този

тип са с

хидравлично предаване. Принцип-

но

те се

състоят

от

дебелостенна

тръба,

заусгваща

под

най-ниското

възможно водно ниво, която

се

извежда

до

достъпно място, по-ни:ко

от

заустването

й.

Водният

натиск

се

измерва

достъпния

край

чрез

живачен

или

метален манометър. Електрическите силови водочети

пред-

ставляват

подходящо тарирани

натискомери

от

типа,

описан

в т. 10.

При

еле

тросъ

противите

ните водочети

с?

използува

промяната

на

съпротивлението между

два

електрода

зависимост

от

водната дълбочина.

На

тази основа

са

изградени голям брой патенто-

вани

уреди.

Не

по-малко

влияние

върху хидротехническите съоръжения оказва

филтрацията през

тях или

през заобикалящата

ги

среда.

Измерва-

нията

във

вргзка

това имат

за

задача

да

определят свободното вод-

но

ниво

скоростта

на

филтрационния

поток, коефициента

на

филтрацията

филтриращото водно количество.

Положението

на

свободното водно

ниво

може

да се

определи

помощта

на

вертикални

пиезометрични

тръби,

които

се

вграждат

тялото

на

съоръжението

или в

терена

на

пътя

на

филтрационния

поток.

Тръбите

са

снабдени

отвори

частта,

която

се

очаква

да

бъде

под

вола,

за да се

облекчи нейното

навлизане

ииезометъра.

Колкото по-голямо

общото

напречно

сечение

на

тези отвори, толко-

ва

пс-бързо

по-точно

отразява уредбата колебанията

на

свободно-

то

водно ниво.

Пиезометричниге

уредби

се

изготвят

от

поцинковани

стоманени

тръби

диаметър

1—2",

които

се

надупчват

по

дзата

взаимно

перпен-

дикулярни

диаметъра

шахматен ред.

За да се

предотврати навлиза-

нето

на

износни

частици,

тръбата

се

обвива

филтриращ пласт

от

финопорести

материали

около

нея се

изпълнява

достатъчно

дебел

пясъчно-чакълен

филтър.

Пиезометричните

тръби

се

вграждат най-

лесно

при

строежа

на

съоръжението.

такъв случай тръбните звена

се

настават

постепенно.

Този

начин

на

монтаж, въпреки

че е

най-

лесен,

затруднява строителството

и е

свързан

често повреждане

на

тръбите.

Ето

защо

най-често пиезометричните уредби

се

вграждат

съоръжението

след

окончателното

му

завършване,

което

може

да

ста-

не

по три

начина

(фиг. 54).

При

първия

начин

се

използуват допълнително пробити сондажни

дупки

диаметър,

2—3

пъти

по-голям

от

този

на

тръбата,

които

се

спуска

пиезометричната уредба. Образуваното околотръбно простран-

ство

се

запълва

пясъчно-чакълеста смес. Този

начин

удобен

при

изграждането

на

пиезометрични уредби

заобикалящия съоръжението

терен.

За

целта могат

да се

използуват

направените

сондажни дупки

за

геологопроучвателните работи.

Втора възможност

за

полагане

на

пиезометрички

тръби предста-

влява набиването.

То се

прилага само

при

сравнително

малки

дълбо-

чини

и при

равномерни ситнозърнести земни пластове

или

насипи.