CN101776430A - 利用振弦式应变计测量墙体水化热温度约束应变的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用振弦式应变计测量墙体水化热温度约束应变的方法，包括以下步骤：a.校验步骤，该校验步骤包括且次序不限于：(1)选取振弦式应变计，测其热膨胀系数，将应变计的热膨胀系数减去墙体热膨胀系数得出振弦式应变计与墙体之间的差异应变；(2)以近似墙体水化热温度变化的过程改变振弦式应变计的外部温度，记录应变计读数随温度的变化，从而求得自身应变；b.将经过校验的应变计埋入墙体，测量墙体上各点由于水化热温度变形受到约束而产生的应变；c.将上述测量值减去差异应变与自身应变，求得墙体的实际应变。通过在实际测量之前添加一检验步骤，得出振弦式应变计的差异应变与自身应变，在实际测量时将之剔除，求得墙体实际应变。

Description

利用振弦式应变计测量墙体水化热温度约束应变的方法
技术领域
本发明涉及一种墙体水化热温度约束应变的测量方法，尤指一种利用振弦式应变计测量墙体水化热温度约束应变的方法。
背景技术
混凝土墙体在早期由于水泥水化热的释放会引起温度的上升与体积膨胀，在水泥水化热释放速度变缓以后，又会由于墙体表面散热而导致温度下降引起体积收缩。混凝土墙体的膨胀与收缩将受到周围构件如底板或基础的约束，不能自由发生从而在混凝土墙体中引起受力变形。当受力变形大于混凝土的极限变形时，墙体就将出现裂缝。可以通过一些计算公式来计算墙体由于水化热温度变形受到约束而产生的受力变形大小，但计算结果的准确性需要通过试验测量来检验，并且试验测量值更能真实反应出实际构件中的情况。
目前测量混凝土的变形一般使用埋入振弦式应变计应变计，在混凝土构件温度没有变化的情况下，应变计的读数即为混凝土受力变形的大小，但在测量墙体由于水化热温度变形受到约束而产生的受力变形时，应变计测量得到的应变是混凝土的受力变形与其它修正变形的叠加，必须要通过测量混凝土的温度，再从总应变中扣除掉各种修正变形才是混凝土的受力变形，修正变形包括：①振弦式应变计与墙体之间的差异应变：应变计埋入在混凝土墙体中，因此在墙体温度上升时，应变计的温度也同步上升，但由于应变计与混凝土热膨胀系数不同，应变计的热膨胀系数大于混凝土的热膨胀系数，因此即使在墙体没有受到约束不会产生受力变形时，在墙体升温情况下应变计仍然会显示压应变读数，在降温时会显示拉应变读数，这一部分热膨胀系数差异读数可称为差异应变ε差异，需要从总变形中剔除；
②振弦式应变计的自身应变：由于振弦式应变计在温度变化时，外部套筒与内部振弦的温度变化速率不一致，外部套筒的温度变化速率一般快于内部振弦的温度变化速率，因此在升温过程中应变计显示拉应变读数，在降温时显示压应变读数，因此即使是放在空气中，当应变计温度变化时，应变计也会显示出读数，这部分读数可称应变计自身应变ε应变计，需要从总变形中剔除。
因此，在测量之前需要一种试验方法确定应变计的差异应变ε差异与自身应变ε应变计与温度变化的关系，将之从总变形中剔除，这样才能最终得到混凝土墙体由于水化热温度变形受到约束而产生的受力应变ε受力。
发明内容
有鉴于上述现有的测量墙体水化热温度约束应变的方法的不完善，本发明要解决的技术问题是：提供一种可以更为精确测得混凝土墙体由于水化热温度变形受到约束而产生的受力应变ε受力的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种利用振弦式应变计测量墙体水化热温度约束应变的方法，包括以下步骤：a.校验步骤，所述校验步骤进一步包括且次序不限于：(1).选取振弦式应变计，通过试验测得所述振弦式应变计的热膨胀系数，将所述应变计的热膨胀系数减去所述墙体的热膨胀系数可得出所述振弦式应变计与墙体之间的差异应变；(2).以近似所述墙体水化热温度变化的过程改变所述振弦式应变计的外部温度，记录所述振弦式应变计读数随温度的变化，从而求得振弦式应变计自身应变；b.将所述经过校验的振弦式应变计埋入混凝土墙体，测量墙体上各点由于水化热温度变形受到约束而产生的应变；c.将上述测量值减去所述差异应变与所述自身应变，从而求得墙体由于水化热温度变形受到约束而产生的实际应变。
通过在实际测量之前添加一检验步骤，得出振弦式应变计的差异应变ε差异与自身应变ε应变计，再利用实测值减去所述差异应变与所述自身应变，即可求得精确的墙体实际应变。
本发明的进一步改进在于：通过以下步骤求得所述差异应变：选取一振弦式应变计，改变所述振弦式应变计的外部温度，记录温度与应变计的长度变化，通过线性拟合求得应变计的热膨胀系数，将所述应变计的热膨胀系数减去所述墙体的热膨胀系数可得出所述振弦式应变计与墙体之间的差异应变。
本发明的进一步改进在于：通过以下步骤求得所述自身应变：将所述振弦式应变计放置入一水箱中，将水箱中的水温以近似墙体水化热温度变化的过程进行变化，记录水温与应变计读数，再通过曲线拟合求得自身应变。
本发明的进一步改进在于：在所述墙体内埋入8个振弦式应变计，埋入方式如下：1-8号振弦式应变计埋于同一水平位置，其中：1、8号振弦式应变计位于墙体中部纵截面上，5、7号振弦式应变计位于墙体近外立面的纵截面上，3号振弦式应变计位于墙体近内立面的纵截面上，2号振弦式应变计位于8号振弦式应变计与7号振弦式应变计之间的纵截面上；且1、3、5号振弦式应变计距离墙端的长度相同，2、7、8号振弦式应变计距离墙端的长度相同；4、6号振弦式应变计与1、8号振弦式应变计位于相同位置，且4、6号振弦式应变计与1、8号振弦式应变计的放置角度不同。借此合理布置方式，可以测得墙体内不同位置的受力应变ε受力。
附图说明
图1为本发明方法中测量振弦式应变计热膨胀系数的拟合曲线图；
图2为本发明方法中测量振弦式应变计自身应变的拟合曲线图；
图3为本发明方法中振弦式应变计在墙体中埋设的纵截面示意图；
图4为本发明方法中振弦式应变计在墙体中埋设的横截面示意图；以及
图5a～g为利用本发明方法埋于不同墙体位置处的振弦式应变计测得的墙体实际应变曲线图。
具体实施方式
本发明所提供的一种利用振弦式应变计测量墙体水化热温度约束应变的方法，在该方法中选取EJ-61型振弦式应变计进行测量，包括以下步骤：
a.校验步骤，该校验步骤进一步包括且次序不限于：
(1).选取一振弦式应变计，通过试验测得该振弦式应变计的热膨胀系数，将应变计的热膨胀系数减去所述墙体的热膨胀系数可得出振弦式应变计与墙体之间的差异应变；
作为本发明的较佳实施例，可利用以下方法求取上述的差异应变：
选取振弦式应变计，改变该振弦式应变计的外部温度，记录温度与应变计的长度变化(例：可使用游标卡尺测量应变计的长度变化)，再通过线性拟合求得该振弦式应变计的热膨胀系数，图1为热膨胀系数的拟合曲线图，该EJ-61型振弦式应变计的热膨胀系数为1.21×10-6；然后将该应变计的热膨胀系数减去墙体的热膨胀系数可得出该振弦式应变计与墙体之间的差异应变。
(2).以近似所述墙体水化热温度变化的过程改变所述振弦式应变计的外部温度，记录所述振弦式应变计读数随温度的变化，从而求得振弦式应变计自身应变；
作为本发明的较佳实施例，可利用以下方法求取上述的差异应变：
将振弦式应变计放置入一水箱中，将水箱中的水温以近似墙体水化热温度变化的过程进行变化，记录水温与应变计读数，再通过曲线拟合求得自身应变，图2为振弦式应变计自身应变的拟合曲线图，该EJ-61型振弦式应变计的自身应变为ε应变计＝4.4×10-6；
应该注意的是：在上述方法中，并不限定将振弦式应变计放在水中进行温度调节，任何能够使温度以近似墙体水化热温度变化进行变化的介质(包括气体)都能被采用。
b.将上述经过校验的振弦式应变计埋入混凝土墙体，测量墙体上各点由于水化热温度变形受到约束而产生的应变；
在埋设时，应注意振弦式应变计的埋设位置，以保证可以测量到墙体端部与中部的应变变化，墙体不同厚度处的应变变化，以及墙体同一位置不同角度的应变变化；埋设方法可以如下所示：在所述墙体内埋入8个振弦式应变计，1～8号振弦式应变计埋于同一水平位置，其中：
1、8号振弦式应变计位于墙体中部纵截面上，
5、7号振弦式应变计位于墙体近外立面的纵截面上，
3号振弦式应变计位于墙体近内立面的纵截面上，
2号振弦式应变计位于8号振弦式应变计与7号振弦式应变计之间的纵截面上；且
1、3、5号振弦式应变计距离墙端的长度相同，2、7、8号振弦式应变计距离墙端的长度相同；
4、6号振弦式应变计与1、8号振弦式应变计位于相同位置，且4、6号振弦式应变计与1、8号振弦式应变计的放置角度不同。
具体实施例：
配合图3、4所示，墙体高7.6米，宽0.6米，共在墙中埋放了8个应变计，所有应变计均在距底板1.04m的高度处，1、8号应变计位墙体中间纵剖面上，其中8号应变计位于墙体中部距墙端11.5m处，1号应变计位于距墙端3.5m处；5、7号应变计位于距墙外立面5公分的纵截面上，其中7号应变计位于墙体中部距墙端11.5m处，5号应变计位于距墙端3.5m处；3号应变计位于距墙内立面3.5公分的纵截面上，距墙端3.5m处；2号应变计位于距内内面16.5公分的纵截面上，距墙端11.5m处；1、2、3、5、7、8号振弦式应变计水平埋置，4、6号振弦式应变计与1、8号振弦式应变计位于相同位置，但与水平呈45°角埋置；
c.将上述测量值减去所述差异应变与所述自身应变，从而求得墙体由于水化热温度变形受到约束而产生的实际应变；
参阅图5a～g，即为利用本发明方法埋于不同墙体位置处的振弦式应变计测得的墙体实际应变曲线图。

Claims (4)

1.一种利用振弦式应变计测量墙体水化热温度约束应变的方法，其特征在于包括以下步骤：
a.校验步骤，所述校验步骤进一步包括且次序不限于：
(1).选取振弦式应变计，通过试验测得所述振弦式应变计的热膨胀系数，将所述应变计的热膨胀系数减去所述墙体的热膨胀系数可得出所述振弦式应变计与墙体之间的差异应变；
(2).以近似所述墙体水化热温度变化的过程改变所述振弦式应变计的外部温度，记录所述振弦式应变计读数随温度的变化，从而求得振弦式应变计自身应变；
b.将所述经过校验的振弦式应变计埋入混凝土墙体，测量墙体上各点由于水化热温度变形受到约束而产生的应变；
c.将上述测量值减去所述差异应变与所述自身应变，从而求得墙体由于水化热温度变形受到约束而产生的实际应变。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步通过以下步骤求得所述差异应变：
选取一振弦式应变计，改变所述振弦式应变计的外部温度，记录温度与应变计的长度变化，通过线性拟合求得应变计的热膨胀系数，将所述应变计的热膨胀系数减去所述墙体的热膨胀系数可得出所述振弦式应变计与墙体之间的差异应变。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步通过以下步骤求得所述自身应变：
将所述振弦式应变计放置入一水箱中，将水箱中的水温以近似墙体水化热温度变化的过程进行变化，记录水温与应变计读数，再通过曲线拟合求得自身应变。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于在所述墙体内埋入8个振弦式应变计，埋入方式如下：1～8号振弦式应变计埋于同一水平位置，其中：
1、8号振弦式应变计位于墙体中部纵截面上，
5、7号振弦式应变计位于墙体近外立面的纵截面上，
3号振弦式应变计位于墙体近内立面的纵截面上，
2号振弦式应变计位于8号振弦式应变计与7号振弦式应变计之间的纵截面上；且
1、3、5号振弦式应变计距离墙端的长度相同，2、7、8号振弦式应变计距离墙端的长度相同；
6号振弦式应变计与1、8号振弦式应变计位于相同位置，且4、6号振弦式应变计与1、8号振弦式应变计的放置角度不同。
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