СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНОЙ ЧАСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕТИ
METHOD TO DETECT CONDITION OF UNDERGROUND PART OF REINFORCED CONCRETE SUPPORTS OF CONTACT NETWORK

Изобретение относится к неразрушающему контролю, а именно к акустическим методам неразрушающего контроля, и может найти применение для определения состояния подземной части железобетонных опор контактной сети электрифицированных железных дорог.
Опоры контактной сети являются ответственными элементами системы электроснабжения электрифицированных железных дорог. От состояния опор зависит бесперебойное электроснабжение и безопасность движения поездов.
Железобетонные опоры контактной сети в условиях эксплуатации под действием различных факторов разрушаются. Наиболее опасны повреждения подземной части опор, так как их очень трудно обнаружить без откопки опор. Поиск дефектов с применением откопки и приборов является трудоемким процессом и не позволяет заблаговременно выявлять дефекты и разрушения подземной части опоры.
Известен способ [1] (Указания по техническому обслуживанию и ремонту железобетонных опорных конструкций контактной сети. М.: Транспорт, 1989, стр.43-47), в соответствии с которым возбуждают собственные низкочастотные колебания опоры, измеряют изменения амплитуды затухающих колебаний со временем и вычисляют логарифмический декремент колебаний, по величине которого, сравнивая его с нормированным, судят о состоянии подземной части опоры.
Известен [2] «Способ определения состояния подземной части железобетонных опор контактной сети» (Куликов В. А., Калинчук Ф.А., Буткевич Л.М, Санников Д.A. RU 2262691. опубл. 20.10.2005), который включает возбуждение свободных колебаний опоры, например, ударом по опоре массивным (массой не менее 3 кг) резиновым молотком со свинцовым сердечником и определение их частотного спектра, отличающийся тем, что в спектре частот колебаний выделяют четыре диапазона - 10-25 Гц (диапазон 1), 25-50 Гц (диапазон 2), 50-150 Гц (диапазон 3) и 600-750 Гц (диапазон 4), определяют в каждом из них основную частоту колебаний (т.е. частоту, имеющую в выбранном диапазоне максимальную амплитуду), ее коэффициент затухания или логарифмический декремент колебаний и разность энергий колебаний Е2-Е3, где Е2 - энергия колебаний в диапазоне 2, Е3 - энергия колебаний в диапазоне 3 (энергия колебаний в диапазоне пропорциональна сумме квадратов амплитуд всех колебаний, имеющих частоту в пределах выбранного диапазона), а о состоянии подземной части опор судят по этим характеристикам, сравнивая их с нормированными, полученными на бездефектных (эталонных) опорах.
Для возбуждения колебаний опор применяют массивный (3 кг) резиновый молоток со свинцовым сердечником, позволявший возбудить колебания опоры в широком диапазоне частот. Удары наносят закругленной стороной молотка выше места установки датчиков прибора на уровне 2,2-2,5 м от поверхности грунта.
По технической сущности способ [2] наиболее близок к предлагаемому и поэтому выбран нами в качестве прототипа.
Достоверность способа [2] выше, чем [1], однако вследствие того, что высокочастотные и низкочастотные колебания возбуждаются в надземной части, то основные частоты колебаний, их коэффициенты затухания или логарифмические декременты колебаний и разность энергий колебаний в указанных диапазонах определяются качеством бетона в надземной части (там, где производится удар молотком), а не в подземной части. Соответственно достоверность оценки состояния подземной части опоры при таком способе недостаточна.
Для повышения достоверности оценки состояния подземной части опор предлагается способ, включающий возбуждение собственных колебаний опоры, отличающийся тем, что для возбуждения колебаний на опору воздействуют ударным импульсом в зоне раздела подземной и надземной частей опоры, а о состоянии подземной части опоры судят по зависимости частот и энергий колебаний от времени из получаемой спектрограммы, сравнивая спектрограмму с эталонными спектрограммами для остродефектной, дефектной и нормальной опор данного типа.
При таком способе возбуждения колебаний опоры под действием ударного импульса в зоне раздела подземной и надземной частей (в зоне раздела сред) упругой деформации подвергается подземная часть опоры. После ударного импульса возникают собственные колебания подземной части опоры, которые анализируются с помощью спектрограммы. На спектрограмме дается трехмерная зависимость частоты и энергии колебаний от времени. Энергия колебаний градуируется цветом. Низкая энергия колебаний соответствует оранжевому цвету спектрограммы, средняя энергия - красному цвету, высокая энергия - коричневому цвету, высшая энергия - темно-коричневому цвету. Колебания с высшей энергией соответствуют собственной частоте упругих колебаний подземной части опоры в зоне удара. Сняв спектрограммы для опор данного типа с различной степенью дефектности подземной части получаем эталонные спектрограммы для остродефектной, дефектной и нормальной опор данного типа, которые используют для оценки дефектности проверяемой опоры.
Пример
Предлагаемый способ определения состояния подземной части опор был опробован на Туапсинской и Лиховской дистанциях электроснабжения структурных подразделений Северо-Кавказской дирекции инфраструктуры - структурного подразделения Центральной дирекции инфраструктуры - филиала ОАО «РЖД» на перегонах Кривековская - Индюк, Кривенковская - Греческий и ст. Миллерово.
Всего было обследовано 366 опор. Из них 2 опоры были забракованы как остродефектные, а 48 опор забракованы как дефектные. Контрольная откопка опор, визуальный контроль и измерения качества бетона подземной части с применением прибора УК1401 подтвердили брак указанных опор. При обследовании опор были получены эталонные спектрограммы для остродефектной, дефектной и нормальной опор проверенного типа.