CN101581642B - 超长混凝土结构温度收缩应力检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超长混凝土结构温度收缩应力检测方法，它包括下列步骤：一、布置测点：以整个混凝土板的中间部位相对的上、下表面作为测点；二、粘贴应变花：将测点处的混凝土板的表面打磨光滑，再用胶分别将两片应变花粘贴在混凝土板两测点处；三、调整应变仪：将应变花与应变仪连接，并将应变仪读数调整到零；四、用水钻在混凝土板上以应变花为中心截取直径为100-300mm的混凝土块；五、读取测量值；六、计算测点处混凝土板的应力。本发明超长混凝土结构温度收缩应力检测方法，可实现在使用现场测得超长混凝土结构的温度收缩应力，为设计者、施工者、建设者提供了依据。

Description

超长混凝土结构温度收缩应力检测方法

技术领域

本发明涉及一种超长混凝土结构温度收缩应力检测方法。

背景技术

根据《高层混凝土结构技术规程》JGJ3-2002中4.3.12规定：混凝土框架结构连续长度不宜大于55米，剪力墙结构连续长度不宜大于45米，原因是混凝土收缩和环境温度变化会引起混凝土结构内的收缩拉应力，而混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/10左右，如果连续长度太大，会在使用中拉应力达到抗拉强度而产生结构裂缝，影响使用和美观。因此，现浇混凝土结构连续长度不能太长。

但是目前许多混凝土结构连续长度都远远超过了这一数值，原因是采用了预应力技术和混凝土外加剂等措施来抵抗和减小由于温度变化和混凝土收缩引起的混凝土中的拉应力。

使用过程中混凝土应力大小到底多少是设计者、施工者和建设者普遍关心的问题，但是目前还没有很好的方法检测使用过程中应力大小。一般应力检测都是靠应变检测，根据应变值和弹性模量计算应力大小：

σ＝Eε

其中，σ为应力，E为弹性模量，ε为应变值；

对于混凝土结构，从混凝土浇筑完成，混凝土初凝就开始产生混凝土的收缩应变，而收缩收到竖向构件的约束后会产生拉应力，而考虑混凝土收缩和徐变的混凝土弹性模量是很难找到的，并且混凝土从开始收缩到使用整个过程的应变值也很难检测到，无法检测到混凝土真实的弹性应变值，也无法知道发生这些应变的考虑混凝土徐变的弹性模量大小。为了能够检测到使用时混凝土收缩和温度变形产生的拉应力，本项发明提出了消除混凝土徐变影响的应力释放检测方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种在使用中检测超长混凝土结构温度收缩应力的超长混凝土结构温度收缩应力检测方法。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种超长混凝土结构温度收缩应力检测方法，其特征在于，它包括下列步骤：

一、布置测点：以整个混凝土板的中间部位相对的上、下表面作为测点；

二、粘贴应变花：将测点处的混凝土板的表面打磨光滑，再用胶分别将两片应变花粘贴在混凝土板两测点处；

三、调整应变仪：将应变花与应变仪连接，并将应变仪读数调整到零；

四、用水钻在混凝土板上以应变花为中心截取直径为100-300mm的混凝土块；

五、读取测量值：在应变仪读数稳定的状态下读取应变值

和其中：

为测点处混凝土板上表面0°方向应变值；

为测点处混凝土板上表面90°方向应变值；

为测点处混凝土板上表面45°方向应变值；

为测点处混凝土板下表面0°方向应变值；

为测点处混凝土板下表面90°方向应变值；为测点处混凝土板下表面45°方向应变值；

六、计算测点处混凝土板的应力： ${\mathrm{\σ}}_x=\frac{E}{1-{\mathrm{\μ}}^2}({\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\μ\ϵ}}_y),$ ${\mathrm{\σ}}_y=\frac{E}{1-{\mathrm{\μ}}^2}({\mathrm{\ϵ}}_y+{\mathrm{\μ\ϵ}}_x),$

其中，

σ_x为0°方向的温度收缩应力，σ_y为90°方向的温度收缩应力，其中E为混凝土弹性模量，通过将取下的混凝土块试验测得或者根据混凝土强度查规范得到；μ＝0.16为混凝土泊松比；

如果结构布置不规则，主应力不在0°方向也不在90°方向，则根据公式求出2个主应变ε₁、ε₂：

${\mathrm{\ϵ}}_1=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}+\sqrt{{(\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}-{\mathrm{\ϵ}}_t)}^2+{\left(\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}\right)}^2}$

${\mathrm{\ϵ}}_2=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}-\sqrt{{(\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}-{\mathrm{\ϵ}}_t)}^2+{\left(\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}\right)}^2}$

最大主拉应力为： ${\mathrm{\σ}}_1=\frac{E}{1-{\mathrm{\μ}}^2}({\mathrm{\ϵ}}_1+{\mathrm{\μ\ϵ}}_2).$

本发明的优点是：本发明超长混凝土结构温度收缩应力检测方法，可实现在使用现场测得超长混凝土结构的温度收缩应力，为设计者、施工者、建设者提供了依据。

附图说明

图1表示在混凝土板上截取贴有应变花的混凝土块的结构示意图

图2为图1的A-A剖视结构示意图

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明一种超长混凝土结构温度收缩应力检测方法，其特征在于，它包括下列步骤：

一、布置测点：以整个混凝土板1的中间部位相对的上、下表面作为测点，因为一般应力最大发生在整个混凝土板的靠近中间的部位；

二、粘贴应变花：将测点处的混凝土板1的表面打磨光滑，再用胶分别将两片应变花2粘贴在混凝土板1两测点处；

三、调整应变仪：将应变花2与应变仪连接，并将应变仪读数调整到零；

四、用水钻在混凝土板1上以应变花2为中心截取直径为100-300mm的混凝土块3，混凝土块3在被切割后会将原来建立的温度收缩应力释放掉，检测并计算释放的应力就是温度收缩应力；

五、读取测量值：在应变仪读数稳定的状态下读取应变值

和

其中：

为测点处混凝土板上表面0°方向应变值；为测点处混凝土板上表面90°方向应变值；

为测点处混凝土板上表面45°方向应变值；

为测点处混凝土板下表面0°方向应变值；

为测点处混凝土板下表面90°方向应变值；

为测点处混凝土板下表面45°方向应变值，构件缩短对应着混凝土中为拉应力，应变取正值，与受力应变符号相反。

六、计算测点处混凝土板的应力：混凝土块在竖向荷载作用下弯曲产生的应变是上下对称符号相反的，可以通过上下求和消除，因此可以得到消除弯曲影响的、只有温度收缩引起的应变值，求出x方向和y方向的收缩和温度应力：

${\mathrm{\σ}}_x=\frac{E}{1-{\mathrm{\μ}}^2}({\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\μ\ϵ}}_y),$ ${\mathrm{\σ}}_y=\frac{E}{1-{\mathrm{\μ}}^2}({\mathrm{\ϵ}}_y+{\mathrm{\μ\ϵ}}_x),$

其中，

σ_x为0°方向的温度收缩应力，σ_y为90°方向的温度收缩应力，其中E为混凝土弹性模量，可以通过将取下的混凝土块试验测得，也可以根据混凝土强度查规范得到；μ＝0.16为混凝土泊松比；

如果结构布置不规则，主应力不在0°方向也不在90°方向，则根据公式求出2个主应变ε₁、ε₂：

${\mathrm{\ϵ}}_1=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}+\sqrt{{(\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}-{\mathrm{\ϵ}}_t)}^2+{\left(\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}\right)}^2}$

${\mathrm{\ϵ}}_2=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}-\sqrt{{(\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}-{\mathrm{\ϵ}}_t)}^2+{\left(\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}\right)}^2}$

最大主拉应力为： ${\mathrm{\σ}}_1=\frac{E}{1-{\mathrm{\μ}}^2}({\mathrm{\ϵ}}_1+{\mathrm{\μ\ϵ}}_2).$

Claims (1)

1.一种超长混凝土结构温度收缩应力检测方法，其特征在于，它包括下列步骤：

一、布置测点：以整个混凝土板的中间部位相对的上、下表面作为测点；

二、粘贴应变花：将测点处的混凝土板的表面打磨光滑，再用胶分别将两片应变花粘贴在混凝土板两测点处；

三、调整应变仪：将应变花与应变仪连接，并将应变仪读数调整到零；

四、用水钻在混凝土板上以应变花为中心截取直径为100-300mm的混凝土块；

五、读取测量值：在应变仪读数稳定的状态下读取应变值

和

其中：

为测点处混凝土板上表面0°方向应变值；

为测点处混凝土板上表面90°方向应变值；

为测点处混凝土板上表面45°方向应变值；

为测点处混凝土板下表面0°方向应变值；

为测点处混凝土板下表面90°方向应变值；

为测点处混凝土板下表面45°方向应变值；

六、计算测点处混凝土板的应力： ${\mathrm{\σ}}_x=\frac{E}{1-{\mathrm{\μ}}^2}({\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\μ\ϵ}}_y),$ ${\mathrm{\σ}}_y=\frac{E}{1-{\mathrm{\μ}}^2}({\mathrm{\ϵ}}_y+{\mathrm{\μ\ϵ}}_x),$

其中，

σ_x为0°方向的温度收缩应力，σ_y为90°方向的温度收缩应力，其中E为混凝土弹性模量，通过将取下的混凝土块试验测得或者根据混凝土强度查规范得到；μ＝0.16为混凝土泊松比；

如果结构布置不规则，主应力不在0°方向也不在90°方向，则根据公式求出2个主应变ε₁、ε₂：

${\mathrm{\ϵ}}_1=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}+\sqrt{{(\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}-{\mathrm{\ϵ}}_t)}^2+{\left(\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}\right)}^2}$

${\mathrm{\ϵ}}_2=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}-\sqrt{{(\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}-{\mathrm{\ϵ}}_t)}^2+{\left(\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}\right)}^2}$

最大主拉应力为： ${\mathrm{\σ}}_1=\frac{E}{1-{\mathrm{\μ}}^2}({\mathrm{\ϵ}}_1+{\mathrm{\μ\ϵ}}_2).$

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