Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе

ных режимов управления, основанных на нечеткой логике [8] или нейросетевом подходе [9].

Рис. Модель аппарата и движение вдоль трубопровода

Итак, для моделирования управляемого движения АНПА вдоль трубопровода представляется рациональным использование среды SubSim. В среде реализована реалистичная физическая модель, множество различных датчиков, а также имеются средства для ускоренного создания ПО. Крупным недостатком симулятора является невозможность работы со звуковыми эффектами и несколькими видеокамерами, что не позволяет использовать некоторые эффективные алгоритмы стереозрения.

Список литературы

1.Автономные подводные роботы: системы и технологии / М.Д. Агеев, Л.В. Киселев, Ю.В. Матвиенко [и др.]; под общ. ред. акад.

М.Д. Агеева. – М: Наука, 2005. – 398 с.

2.Войтов Д.В. Обследование трубопроводов и гидротехнических сооружений с использованием телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов // Гидротехника. – 2009. – № 2. – С. 52–55.

3.Модельное решение задачи автоматической инспекции подводных трубопроводов с помощью гидролокатора бокового обзора / А.В. Багницкий, А.В. Инзарцев, А.М. Павин [и др.] // Подводные исследования

иробототехника. – 2011. – № 1 (11). – С. 17–23.

4.Имитационный моделирующий комплекс для обследовательского автономного подводного робота / В. Бобков, М. Морозов, А. Багницкий [и др.] // Научная визуализация. – 2013. – Т. 5, № 4. – С. 47–70.

5.Борисов А.Н. Моделирование системы управления движением подводного робота в среде SubSim // Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России: материалы IV межвуз. науч.-

251

практ. конф. аспирантов, студентов и курсантов, 15–16 мая 2013 г. –

СПб., 2013. – С. 317–323.

6.Борисов А.Н. SubSim, как универсальное средство моделирования подводных роботов // Транспорт России: проблемы и перспективы – 2015: материалы юбилейной междунар. науч.-практ. конф., 24–25 ноября

2015 г. – СПб., 2015. – С. 133–137.

7.Сиек Ю.Л., Хуторная Е.В. Алгоритм оценивания начального состояния системы пространственной ориентации подводного робота // Морские интеллектуальные технологии. – 2014. – № 3 (24). – С. 101–107.

8.Сиек Ю.Л., Сакович С.Ю. Метод синтеза нечеткой модели движения малогабаритного подводного транспортного средства // Морской вестник. – 2013. – № 1S (10). – С. 64–67.

9.Сиек Ю.Л., Сакович С.Ю., Яковлева М.В. Управление подводным роботом по видеоданным на основе нейросетевого подхода // Морской вестник. – 2013. – № 4 (48). – С. 073–075.

Об авторе

Борисов Александр Николаевич (Санкт-Петербург, Россия) –

младший научный сотрудник, Институт проблем транспорта им. Соломенко Российской академии наук (199178, г. Санкт-Петербург, В.О., 12 линия, 13; e-mail: bor_fond93@mail.ru).

252

УДК 52-13

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ В СОСТАВЕ МОНИТОРИНГА СООРУЖЕНИЙ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТРАНСПОРТНОЙ РАЗВЯЗКИ НАД ТОННЕЛЯМИ МЕТРОПОЛИТЕНА В Г. МИНСКЕ

А.А. Ботяновский

Белорусский национальный технический университет, Минск, Республика Беларусь

Изложены состав, методы и результаты геодезических изысканий, выполненных при строительстве транспортной развязки в г. Минске.

Ключевые слова: 3D-сканер, электронный тахеометр, BIM-технологии, геодезические измерения, мониторинг, пространственная модель сооружения, деформации.

Основной задачей геодезических работ по наблюдениям за осадкой идеформациями конструкций объектов транспортной развязки в г. Минске является обеспечение контроля осадки и деформации тоннельной обделки действующего метрополитена в период строительства транспортной развязки с целью недопущения возникновения сверхнормативных значений и, в случае необходимости, принятия оперативных мер их минимизации. Выполнялись геодезические измерения при проведении испытаний защитного экранаипролетногостроениявозводимогопутепровода(рис. 1, 2).

Для выполнения поставленных задач перед началом работ была разработана программа мониторинга, исходя из которой был разработан проект производства геодезических работ.

Проект производства геодезических работ предусматривал выполнение ежедневных измерений осадок и деформаций наблюдаемых конструкций с последующей передачей данных для обработки в специализированных программных комплексах. В дальнейшем периодичность проведения измерений уменьшалась в связи со стабилизацией состояния наблюдаемых конструкций и отсутствием опасных технологических процессов, которые могли бы значительно влиять на состояние сооружения и безопасность движения по нему.

Сущность геодезических работ непосредственно на строительной площадке заключалась в геодезическом сопровождении при проведе-

253

нии испытаний конструкций и выполнении исполнительных съемок земляных работ для последующего учета стадийности при выполнении пространственного расчета.

Рис. 1. Общий вид геодезических знаков, установленных на точки наблюдения за конструкциями перегонных тоннелей

Рис. 2. Съемка загружения плиты защитного экрана грунтом при проведении испытаний

Также при проведении геодезических работ на данном объекте был опробован метод лазерного 3D-сканирования, который в значительной мере облегчает выполнение обмерочных работ, исполнительных съемок, а также помогает получать полную картину динамики качественных и количественных показателей дефектов и повреждений в контролируемых конструкциях (рис. 3). Результаты лазерного сканирования были переданы для дальнейшей их обработки и создания пространственной модели сооружения.

254

Рис. 3. Общий вид результата лазерного сканирования перегонного тоннеля

Результаты проделанной работы позволили скорректировать некоторые расчетные предпосылки и анализировать процесс влияния строительства нового объекта на уже существующий.

Список литературы

1. Испытание сталежелезобетонного пролетного строения длиной

55 метров с применением инновационного измерительного оборудования / Г.П. Пастушков, В.Г. Пастушков, В.А. Белый, А.А. Яковлев [Электронный ресурс] // Наука та прогрес транспорту. – 2010. –

№33. – С. 191–192. – URL: http: //elibrary.ru/item.asp? id = 22284895.

2.Петров, М.П. Переход на BIM-технологии в проектировании на примере Autodesk Revit [Электронный ресурс] // Модернизация и

научные исследования в транспортном комплексе. – 2015. – Т. 1. –

С. 447–449. – URL: http: //elibrary.ru/item.asp? id = 23646397.

3.Мойсейчик Е.А., Мойсейчик Е.К., Пастушков В.Г. Приборы для неразрушающего контроля, диагностики и обследований мостовых сооружений // Депонированная рукопись № 858-В2007 31.08.2007.

4.Ходяков В.А., Пастушков В.Г. Высокие технологии в проектировании и строительстве мостов // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. – 2013. – Т. 3. – С. 432–439.

Об авторе

Ботяновский Алексей Андреевич (Минск, Республика Беларусь) –

магистрант кафедры «Мосты и тоннели», Белорусский национальный технический университет (220014, г. Минск, пр. Независимости, 150,

учебный корпус, 15; e-mail: a.botyanovskiy@mail.ru).

255

УДК 620.179.1

МЕТОДИКА ИНФРАКРАСНОЙ СЪЕМКИ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ-ОТСЛОЕНИЙ КОМПОЗИТА В УСИЛЕННЫХ ПОВЕРХНОСТНЫМ

АРМИРОВАНИЕМ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ

А.А. Быков

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Россия

Перечислены методы неразрушающего контроля для обнаружения дефектов-отслоений композита в усиленных железобетонных конструкциях. Изложена методика инфракрасной съемки для регистрации процесса отслоения углепластиковых лент от поверхности бетона.

Ключевые слова: композиционный материал, углепластик, усиление железобетонных конструкций, инфракрасная термография, неразрушающий контроль, отслоение.

В России усиление железобетонных конструкций мостов, путепроводов и пешеходных переходов в последнее время выполняют при помощи наклеивания на бетон композиционных материалов. Восстановление или увеличение несущей способности балок производят за счет приклеивания продольных и/или поперечных элементов усиления. Холсты или ткани наклеивают на опоры (колонны) в виде обоймы вокруг сечения. За последние 15 лет таким образом усилено более 20 мостов и переходов [1].

В процессе эксплуатации усиленных конструкций композит может отслаиваться от бетона [2–3]. Катализатором процесса отслоения могут выступать внешние воздействия попеременного замораживания/оттаивания, увлажнения/высушивания, агрессивных жидкостей и газов, переменные динамические нагрузки. Отслоение будет происходить из-за превышения напряжений (относительных деформаций) в композите выше некоторого порогового значения.

Для неразрушающего контроля деформационного взаимодействия между композитом и бетоном используют методы ультразвуковой дефектоскопии, рентгенографии, ширографии или сдвиговой

256

спекл-интерферометрии, акустической эмиссии, инфракрасной термографии, оценки динамических параметров и испытания нагружением [4].

Указанные методы инструментального контроля получили распространение в основном за рубежом. В отечественной практике инженерного обследования усиленных композитами конструкций следует отметить отсутствие стандартизированных методов контроля адгезии композита с бетоном.

Среди известных метод инфракрасной термографии является наиболее простым и доступным. Основными достоинствами метода являются возможность дистанционного наблюдения, высокая производительность на больших площадях, относительная простота интерпретации данных, сочетаемость с другими методами неразрушающего контроля.

На кафедре «Строительные конструкции и вычислительная механика» ПНИПУ выполнены исследования деформационных процессов в усиленных углепластиком железобетонных балках методом инфракрасной термографии.

По результатам проведённых исследований разработана математическая модель для описания изменений температуры в системе «углеродный холст – эпоксидная смола – бетон – отслоение – бетон» [5] и сформулированы основные положения методики инфракрасной съемки поверхности композита с целью обнаружения дефектовотслоений элемента усиления от бетона.

1.При помощи разработанной математической модели с учетом характеристик использованного композита (толщина и количество слоев армирующего слоя, толщина клея) определить рациональные параметры режима инфракрасной термографии (мощность и время нагрева, оптимальное время наблюдения и диапазон фиксируемых размеров дефектов), обеспечивающие наилучшую регистрацию наличия отслоения композита от поверхности бетона.

2.Для съемки подобрать оборудование: тепловизор с достаточной разрешающей способностью, галогеновую лампу достаточной мощности. Предусмотреть жесткое крепление оборудования на штативах во время нагрева и съемки.

3.Рядом с исследуемой поверхностью наметить минимально необходимое количество стоянок оборудования – это позволит ускорить последующую обработку первичных термограмм без снижения информативности.

257

4.Оборудовать исследуемую поверхность тепловыми маркерами, позволяющими складывать отдельные термограммы в панорамное изображение поверхности композита.

5.Нагрев поверхности композита выполнять галогеновой лампой. Температура нагрева не должна превышать температуру стеклования клея. Съемку тепловизором выполнять при остывании поверхности.

6.При съемке поверхности запись вести в видеофайл.

7.Выполнить нулевую съемку (съемку «0» этапа), лишенную дефектов отслоений, возникших в результате действия эксплуатационных нагрузок.

8. В процессе нулевой съемки составить чертеж конструкции с указанием мест установки тепловизора и лампы нагрева, расстояния между приборами и исследуемой поверхностью композита, времени нагрева и времени наблюдения, мощности лампы нагрева, диапазона температур съемки. Последующие съемки после приложения эксплуатационной нагрузки на усиленную конструкцию выполнять в соответствии с параметрами, принятыми при нулевой съемке.

9.После нагрева убирать лампу в сторону – это обеспечит равномерность остывания поверхности.

10.Для разных стоянок обеспечить равные промежутки времени между включением и выключением лампы – это обеспечит равное время нагрева;

11.Для разных стоянок обеспечить равные промежутки времени между включением лампы и включением видеозаписи камеры – это обеспечит равное время наблюдения.

12.После получения первичных термограмм обработать их по специально разработанному алгоритму, включающему «склеивание»

впанорамное изображение, преобразование в нормализованные термограммы, создание карт текущего температурного контраста и построение бинарных карт дефектов, которые наглядно демонстрируют образование отслоившихся областей композита.

Разработанная методика регистрации процесса отслоения углепластиковых лент от поверхности бетона на основе инфракрасной термографии может быть использована в практике обследования технического состояния усиленных железобетонных балок в процессе их эксплуатации.

258

Список литературы

1.Обзор российского рынка композиционных материалов в сфере усиления железобетонных конструкций / А.А. Быков, А.Н. Третьякова, И.Л. Тонков, Н.А. Богоявленский // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. – 2013. – Т. 3. – С. 67–78.

2.Быков. А.А., Калугин А.В., Третьякова А.Н. Расчет деформаций отслоения композита для усиленных изгибаемых железобетонных элементов// Вестн. Том. гос. архит.-строит. ун-та. – 2014. – №3. – С. 112–122.

3.Быков А.А., Калугин А.В. Особенности использования композиционных материалов при усилении изгибаемых железобетонных конструкций // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Урбанистика. – 2013. – № 3. – С. 54–71.

4.Final Report SPR 336. Methods for detecting defects in composite rehabilitated concrete structures / M. Karbhari, H. Kaiser, R. Navada, K. Ghosh, L. Lee. – URL: http: //www.oregon.gov/odot/td/tp_res/docs/reports/detect_defects_comp_structures.pdf

5.Determination of thermography modes for recording delamination between composite material and reinforced concrete structures / A. Bykov, V. Matveenko, G. Serovaev, I. Shardakov, A. Shestakov // Problems of Deformation and Fracture in Materials and Structures: sel., peer rev. papers from the All-Russ. Conf. on Problems of Deformation and Fracture in Materials and Structures, June 17–19, 2015, Perm, Russia / Eds: V.P. Matveenko, A.A. Tashkinov, D.A. Chinakhov. – Durnten-Zurich: TTP, 2016. – (Solid State Phenomena; vol. 243). – P. 97–104.

Об авторе

Быков Антон Алексеевич (Пермь, Россия) – инженер кафедры «Строительные конструкции и вычислительная механика», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990,

г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: violentharpy@yandex.ru).

259

УДК 539.61

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА РАБОТ ПО УСИЛЕНИЮ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ КОМПОЗИЦИОННЫМ МАТЕРИАЛОМ

А.А. Быков

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Россия

Рассмотрены методы контроля качества работ по усилению железобетонных конструкций композиционным материалом. Приведены результаты экспериментального исследования характера отслоения углепластика от поверхности бетона при испытании на отрыв и сдвиг в составе железобетонной балки.

Ключевые слова: композиционный материал, углепластик, усиление железобетонных конструкций, контроль качества, отрыв, адгезия, когезионное отслоение.

При использовании технологии усиления железобетонных конструкций композиционными материалами большое внимание уделяют качеству подготовки поверхности перед наклейкой и как следствие достаточности адгезии элемента усиления с основанием [1].

Традиционными методами приемочного контроля качества работ по наклейке композита являются визуальный осмотр и легкое простукивание молотком для выявления непроклеев и расслоений [2]. Также проводят оценку адгезии композита к бетону по ГОСТ 28574 или

ASTM D4541-02 [3].

При визуальном осмотре сложно выявить небольшие по площади дефекты. Хорошо заметными будут только дефекты в виде крупных воздушных пузырей, причем эффективность их обнаружения будет во многом зависеть от освещенности усиленной поверхности. Общим недостатком методов простукивания и оценки адгезии является их выборочность, т.е. контроль выполняют не на всей площади усиления, а локально, на некоторых участках. Кроме этого, оценка адгезии предполагает отрыв фрагмента армирующего материала, участки испытаний позже требуется отремонтировать. Среди указанных только метод оценки адгезии позволяет судить как о качестве подготовки бетонной поверхности, так и о качестве приклеивания композита.

260