Методы неразрушающего контроля и мониторинга технического состояния эффективного предварительного напряжения конструкций

Предварительно напряженные конструкции широко применяются в мостах и большепролетных пространственных сооружениях, поэтому точная оценка состояния предварительного напряжения имеет большое значение для технического обслуживания конструкций. В статье представлен обзор методов неразрушающего контроля (NDT) и мониторинга технического состояния эффективного предварительного напряжения конструкций. В частности, рассмотрены методы на основе датчиков с волоконными брэгговскими решетками (FBG), магнитоупругих (ME) датчиков, динамического отклика, ультразвуковых направляемых волн (UGW), электромеханического импеданса (EMI) и электрического сопротивления. Сначала представлены и проанализированы принцип действия, область применения и точность измерений каждого метода, а также обобщены их преимущества и ограничения: датчики FBG и ME обеспечивают высокую точность измерений и уже применяются в инженерной практике, однако требуют предварительной установки на этапе строительства конструкции; метод на основе динамического отклика весьма эффективен для оценки усилий в кабелях, но непригоден для оценки предварительного напряжения предварительно напряженных бетонных (PSC) конструкций; методы на основе UGW, EMI и электрического сопротивления продемонстрировали значительный потенциал для оценки предварительного напряжения в лабораторных экспериментах, однако их применимость и точность в реальных инженерных сооружениях требуют проверки. Далее проблемы и особенности применения каждого метода обсуждаются по четырем направлениям: диапазон измерений, надежность результатов измерений, стабильность и долговечность при длительном мониторинге, а также экономическая эффективность. В заключение предложено дерево решений для выбора наиболее подходящего метода оценки предварительного напряжения в конкретных условиях применения.