Ultradźwiękowe pomiary naprężeń z wykorzystaniem fali podłużnej - próba zastosowania do badania konstrukcji mostowej

• Autorzy: Szelążek J. , Gutkiewicz P. , Mackiewicz S.

Warianty tytułu

EN

Ultrasonic testing of stresses with longitudinal wave - experimental application to evaluate truss bridge

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono ultradźwiękowe badania naprężeń zmiennych w elementach konstrukcji stalowej. Opisano podstawy ultradźwiękowej metody pomiarów naprężeń, podano zależności z jakich na podstawie pomiarów czasu przejścia impulsów fal ultradźwiękowych obliczane są wartości naprężenia. Opisano wykorzystane w badaniach głowice ultradźwiękowe i układ pomiarowy. Pokazano wyniki badania zmian naprężeń w dwóch elementach kratowego mostu kolejowego - w podłużnicach i w wykrzyżowaniach kratowego dźwigara. Zarejestrowano zmiany naprężeń wywołane przejazdami pojazdów szynowych o różnych masach, poruszających się z różnymi prędkościami, w obu kierunkach. Badania prowadzone dwukanałową aparaturą równocześnie w dwóch podłużnicach pozwoliły na wykrycie asymetrii obciążenia konstrukcji mostu podczas przejazdu pociągu towarowego. Porównano wyniki pomiarów uzyskanych techniką ultradźwiękową z wynikami uzyskanymi techniką tensometrii oporowej.

EN

Paper presents ultrasonic testing of stress changes in elements of steel structure. Basis of ultrasonic method are explained, formulas to calculate stress values based on changes of measured time of flight of ultrasonic pulses are given. Stress evaluation was based on both elastoacoustic effect and deformation of element under test. Ultrasonic probeheads used in measurements and measuring device are described. Results of stress monitoring in two elements of steel railroad bridge are presented - in l-section girders and diagonal truss member. Stress changes registered during passages of rail vehicles of various mass, traveling across the bridge with various velocities, in both directions are presented. Readings taken with two channel equipment during passage of cargo train showed asymmetry of stresses in both girders.

Słowa kluczowe

PL

konstrukcja stalowa; badania naprężeń; pojazdy szynowe

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Drogi i Mosty
• Rocznik: 2011
• Tom: nr 1-2
• Strony: 121--140
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Szelążek J.

autor

Gutkiewicz P.

autor

Mackiewicz S.

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN w Warszawie

Bibliografia

• [1] Nowak A.S., Tharmabala T.: Bridge Reliability Evaluation Using Load Tests. Journal of Structural Engineering, 114, 1988, 2268 - 2279
• [2] Lee W., Lee J., Henderson C., Taylor H.F., James R.,Lee Ch.E., Swenson V., Atkins R.A., Gemeiner W.G.: Railroad Bridge Instrumentation with Fiber-Optic Sensors. Applied Optics, 38, 1999, 1110-1114
• [3] Tennyson R. C., Mufti A.A., Rizkalla S., Tadros G., Benmokrane B.: Structural health monitoring of innovative bridges in Canada with fiber optic sensors. Smart Materials and Structures, 10, 2001, 560 - 573
• [4] Chan T.H.T., Yu L, Tarn H.Y.,Ni Y.Q., LiuS.Y., Chung W.H.t Cheng L: Fiber Bragg grating sensors for structural health monitoring of Tsing Ma bridge: Background and experimental observation. Engineering Structures, 28, 2006, 648 - 659
• [5] Todd M.D., Chang C.C., Johnson G.A., Vohra S.T., Pate J.W., Bridge L.R.: Monitoring using a 64-channel fiber bragg grating system. SPIE proceedings series, Proc. 17* Int. Modal Analysis Conf., Kissimmee FL, 8 - 11 February 1999, 3727, 2, 1719-1725
• [6] Olaszek P.: Investigation of the dynamic characteristic of bridge structures using a computer vision method. Measurement, 25, 1999, 227 - 236
• [7] Kolakowski P., Sekula K., Swiercz A.: A concept of long-term monitoring of a railway truss bridge excited by trains. Proc. of the 4lh European Workshop on Structural Health Monitoring, Krakow, Poland, 2 - 4 July 2008
• [8] Soh C.K., Tseng K.K., Bhalla 5., Gupta A.: Performance of smart piezoceramic patches in health monitoring of a RC bridge. Smart Materials and Structures, 9, 2000, 533 - 543
• [9] Casas J.R., Cruz PJ.S.:. Fiber Optic Sensors for Bridge Monitoring. Journal of Bridge Engineering, 8, 2003, 362 - 373
• [10] Roliński A.: Zarys elektrycznej tensometrii oporowej. WNT, Warszawa 1966, wydanie II
• [11] Deputat J.: Własności i wykorzystanie zjawiska elastoakustycznego do pomiarów naprężeń własnych. Prace IPPT nr 28/1987
• [12] SzelążekJ.: Postępy w ultradźwiękowych badaniach naprężeń. Prace IPPT nr 4/2001
• [13] Rendler N.J., Vigness :.: Hole-drilling train-gauge metod for measuring residual stresses. Experimental Mechanics, 6, 1966, 577 - 586
• [14] Deroche R. Y.: Stress releasing and straightening of rail by streching. Proc. Int. Heavy Haul Conf., Colorado Spings, CO, September 1988, paper 88-HH-17
• [15] Hughes D.A., Kelly G.S.: Second-Order Elastic Deformation of Solids. Physical Review, 92, 1953, 1145-1149
• [16] Brokowski A.,Deputat J.: Ultrasonic measurement of residual stress in rail. Proc. 11th World Conf. on Nondestructive Testing, Las Vegas, N V, Taylor Publishing Co., Dallas, TX, 1985,592
• [17] Deputat J.: Ultradźwiękowe pomiary naprężeń w śrubach. Materiały VII Krajowej Konferencji Badań Nieniszczących, Uniejów 1977, Wyd. SIMP
• [18] Kyung-Young J., Hai-Hua Q., Job H., Noh-Yu K.: Estimation of clamping force in high-tension bolts through ultrasonic velocity measurement. Ultrasonics, 44, 2006, 1339- 1342
• [19] Abdelhay A.M.: Biaxial stress state evaluation using nondestructive ultrasonic technique. NDT.net, 9, 4, April 2004
• [20] Clark A. V., Fuchs P., Schaps S.R.: Fatigue load monitoring in steel bridges with Rayleigh waves. Journal of Nondestructive Evaluation, 14, 1995, 83 - 98
• [21 ] Fuchs P. A, Clark A. V., Lozev M. G., Halabe U., Klinkhachorn P., Petro S., Ganga Rao H.: Ultrasonic Instrumentation for Measuring Applied Stress on Bridges. Journal of Nondestructive Evaluation,, 17, 3, 1998, 141 - 152