CN102507591A - 一种用于混凝土结构的液压预警方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种土木工程技术领域的用于混凝土结构的液压预警方法及装置，采用一个液压预警管，这种预警管中间装有掺有荧光粉的有色液体，两端冲入高压气体，密封好后将这种预警管预埋在混凝土内部，当混凝土裂缝达到危险值时预警管刚好断裂，有色液体在高压下喷出并着色，实现预警功能。本发明在产生有害微小裂缝的时候就及时实现混凝土结构预警，并同时减少现有检测预警方法的各种缺陷。本发明简单易操作，不易损坏，没有供电需求，可以长时间持续进行预警，成本低廉。

Description

一种用于混凝土结构的液压预警方法及装置

技术领域

本发明涉及的是一种土木工程技术领域的方法，具体是一种用于混凝土结构预警的液压预警管以及进行预警的方法。

背景技术

众所周知，钢筋混凝土结构的破坏并非突然弯折断裂，而是由一些微裂缝逐渐发展成为较大的裂缝，从而导致结构的整体破坏。钢筋混凝土结构构件的裂缝按其表征可分三种：一是，表面细小裂缝，即缝宽很小，长度短而浅；二是，中等裂缝，其宽度在 0.2mm 左右，长度局限在受拉区，裂缝已深入结构一定深度；三是贯穿性裂缝，缝宽超过0.3mm，裂缝宽度越大，钢筋越容易腐蚀，特别是在潮湿环境中，裂缝会引起钢筋锈蚀，裂缝宽度应小于0.2mm。但是这些裂缝都不能通过人的肉眼观察到，但是确实存在不可估计的安全隐患，所以要定期借助于相应的仪器对结构进行检测。以桥梁结构为例，目前国内以及国际上使用的桥梁检测及预警装置大多为安装应力计或应变计等通过传感器将桥梁内部结构或外部结构的实时状况通过信号传入或传出，这些装置虽然具有预警精度高，预警范围广等优点，但也存在一定的缺点，比如技术成本高，微小组件，比如应变片等容易在桥梁的长时间的动力荷载工作下遭到破坏，信号容易受到干扰，产生紊乱等等。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于混凝土结构的液压预警方法及装置，旨在产生有害微小裂缝的时候就及时实现混凝土结构预警，并同时减少现有检测预警方法的各种缺陷。本发明简单易操作，不易损坏，没有供电需求，可以长时间持续进行预警，成本低廉。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的用于混凝土结构的液压预警方法，具体为：采用一个液压预警管，这种预警管中间装有掺有荧光粉的有色液体，两端冲入高压气体，密封好后将这种预警管预埋在混凝土内部，当混凝土裂缝达到危险值时预警管刚好断裂，有色液体在高压下喷出并着色，实现预警功能。

所述预警管的材料要满足以下要求：

1）当混凝土裂缝增加到安全限度以外的程度时，这时的裂缝宽度即为预警管的局部断裂伸长量，但达到此标准前该预警管需和混凝土保持良好的粘结。

2）该预警管需要有一定的柔韧度，要求可以和混凝土保持良好粘结的同时，还要满足能够跟整个主梁一起承受外力所引起的震动的要求。

所述预警管表面经过增加摩擦力的处理，比如划痕。

本发明所述的用于混凝土结构的液压预警装置，包括一个液压预警管，所述预警管中间装有掺有荧光粉的有色液体，两端冲入高压气体，并且液压预警管两端密封。

所述预警管长度跟主梁长度一致，也可根据需要设定长度，比如在某些局部易破坏处可采用适当长度的预警管。

本发明原理是：在混凝土产生微裂缝的时候，预警管并没有裂开。此时裂缝较小，属于安全范围之内，没有达到预警值，所以不会产生预警。在裂缝增大到一定程度后，预警管断裂，里面的有色液体便会在高压气体的作用下沿裂缝喷出，不用任何仪器，肉眼即可看见，不需要技术人员用专门仪器测量便可知道混凝土结构受力已经出现危机。即使不能及时观察到液体喷出的瞬间，但也会看到液体喷出后裂缝周围的颜料，此外颜料里还掺有荧光粉，白天可以看见着色了的裂缝，晚上可以通过荧光粉发出的光得到预警信息，以此便可获知裂缝已经超过了预警值。由此可见此方法的方便简洁。

本发明可以在产生有害微小裂缝的时候就能及时实现混凝土结构预警，简单易操作，不易损坏，没有供电需求，没有信号干扰，可以长时间持续进行预警，成本低廉。

附图说明

图1是预警管的示意图。

图2 是预警管的安装示意图。

图3是主梁产生微裂缝的时候的状况，此时预警管并没有破裂。

图4是主梁裂缝达到预警值时的状况，此时预警管裂开。

图5是安装了预警管的桥梁的整体示意图。

图6为预警管在主梁内的安装位置示意图。

图中：1为预警管，2为有色液体，3为高压气体，4为主梁，5为微裂缝，6为桥面板，7为横隔梁，8为桥墩，9为最下层钢筋。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1所示，采用满足材料要求的预警管，冲入混有荧光粉的有色液体后，在两端充气并加压至可以充分地使液体喷出来的压强，密封好。这样预警管便做好了，然后在预警管表面增加一定的划痕，当预警管埋进混凝土里的时候可以增加摩擦力，进一步防止混凝土和预警管之间产生滑移。此外，预警管不宜太粗，否则会影响结构承载能力。预警管要埋在较易发生破坏的位置，例如，根据压弯破坏特征，梁受弯时下部承受拉力最大，混凝土多为先从下面开裂，所以预警管应该安在主梁偏下方处，如图2所示。最好是在最下层钢筋9的偏下方3~5cm处，如图6所示。这样可以及时避免因混凝土保护层开裂而造成的钢筋锈蚀。但也可根据实际情况决定预埋预警管粗细，数量，位置等。预埋时要确保预警管跟混凝土的良好粘结。

关于局部断裂伸长量的规定具体描述：以危险裂缝为0.2mm为例，此时预警管会在裂缝处有一个局部的伸长。将局部长度限制在10cm，混凝土的极限拉应变εtp≈1×10^-4，所以混凝土刚断裂时的伸长为0.01mm，所以在局部长度内可以忽略混凝土的拉伸应变。预警管想要在裂缝为0.2mm时断裂，局部伸长量为0.2mm，即局部断裂伸长率为0.002。为了较好地控制预警管的局部断裂伸长率，预警管的材料可以选用聚合物合成，可根据具体的危险裂缝的宽度具体确定聚合物成分的配比。

如图3所示，是主梁产生微裂缝的时候的状况，此时预警管并没有破裂。

如图4所示，是主梁裂缝达到预警值时的状况，此时预警管裂开，有色液体在高压气体的压力下向外喷出。

以桥梁预警为例具体进行说明实施方式。如图5所示，桥梁的主梁为主要承载部分，所以可将预警管埋在桥梁的主梁的偏下方位置。此外，在桥墩的正上方的主梁跟横隔梁连接的部分也易发生坍塌破坏，7月15日杭州钱江三桥发生的坍塌事故就是桥面塌落。所以亦可以在桥面板和横隔梁的交界处安装预警管。桥梁所处大多为潮湿环境，所以其裂缝不能超过0.2mm，所以 0.2mm即为预警管材料的局部断裂伸长量。且纵向裂缝易引起钢筋锈蚀，可适当的横向安装一些预警管。

目前进行桥梁预警大都为一些非常贵重的仪器，价格几十万到几百万不等，这在经济上给桥梁安全检测带来很大的不便。而且桥梁检测具有周期性，一般为一年到三年进行一次检测，对突发事故的预防并不能起到良好的作用，同时也给检测和研究带来了巨大的不便。而本发明提供的这种预警方法或许不能特别精确的测量某一局部的应变情况，但却大大降低了监测难度和监测成本，这种方法不需要专门的技术人员在一定的时间借以专业的仪器进行测量，它提供了一种廉价方便的长时间持续的监测方法，只要有异常情况，任何人都可以用肉眼观察到，便于随时采取修补措施，避免发生较大的结构破坏事故。综上所述，本发明所提供的这种用于混凝土结构的液压预警市场前景是非常广阔的。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种用于混凝土结构的液压预警方法，其特征在于：采用一个液压预警管，这种预警管中间装有掺有荧光粉的有色液体，两端冲入高压气体，密封好后将这种预警管预埋在混凝土内部，当混凝土裂缝达到危险值时预警管刚好断裂，有色液体在高压下喷出并着色，实现预警功能。

2.根据权利要求1所述的用于混凝土结构的液压预警方法，其特征在于：所述预警管的材料要满足以下要求：

1）当混凝土裂缝增加到安全限度以外的程度时，这时的裂缝宽度即为预警管的局部断裂伸长量，但达到此标准前该预警管和混凝土保持良好的粘结；

2）该预警管和混凝土保持良好粘结的同时，还能够跟整个主梁一起承受外力所引起的震动。

3.根据权利要求1或2所述的用于混凝土结构的液压预警方法，其特征在于：所述预警管表面经过增加摩擦力的处理。

4.一种用于混凝土结构的液压预警装置，其特征在于包括一个液压预警管，所述预警管中间装有掺有荧光粉的有色液体，两端冲入高压气体，并且液压预警管两端密封。

5.根据权利要求4所述的用于混凝土结构的液压预警装置，其特征在于：所述预警管表面经过增加摩擦力的处理。

6.根据权利要求4或5所述的用于混凝土结构的液压预警装置，其特征在于：所述预警管长度跟主梁长度一致。

7.根据权利要求4或5所述的用于混凝土结构的液压预警装置，其特征在于：所述预警管预埋在混凝土内部。

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