CN103076118B - 砼构件工作应力的环切检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砼构件工作应力的环切检测方法，首先测量砼构件检测点的应力值ε₀，断开导线，在检测点环切，环切后连上导线测量应力值ε₁，用公式σ=E（ε₁-ε₀）计算砼构件的工作应力，其中，σ为砼构件的工作应力，E为砼的弹性模量，本发明在测量检测的应力值时采用断线应力测量方法，无需在检测面上直接钻孔穿越导线，不损伤测区混凝土，避免测试前的应力损失，采用本发明方法，结构应力测量准确率可达85%以上，并且本发明采用环切法，对砼的损坏性小，属于微损性检测，可以方便的应用于施工现场。

Description

砼构件工作应力的环切检测方法

技术领域

本发明涉及工作应力检测技术领域，特别是涉及一种砼构件工作应力的环切检测方法。

背景技术

即有砼构件的实际应力是反映其工作状态、安全性的重要指标之一，也是建筑物改造加固的重要参数之一。环切应力测试法是一种在既有建筑竖向构件上测量应力的技术。环切应力测试可在无损（或微破损）条件下，客观反映构件应力分布状况，为结构改造加固提供科学数据，确保结构的使用安全与工程稳定。具有实用性意义和显著的社会经济效益。

环切法也称之为刻槽法，环切法的基本原理是采用局部破坏使环内混凝土应力释放，通过测定环内混凝土的应力释放量来估计和推断结构的实际应力状态。该项技术的研究，始于岩石锚杆支护和铁路隧道工程及大坝工程的应力检测。在对于大体积混凝土的应力和强度测试，一直以来都是采用埋设应力传感器，光纤等技术，但这些测试方法仅适用于新建项目或试验构件。对于既有结构的应力测试则上述方法均无法操作，通过在混凝土结构上切孔使其局部应力释放的方法能有效解决既有应力的测试问题。但由于砼材料的复杂性以及实体结构受力状态的不同，极易造成实际工作应力与理论应力的偏差。具体表现为环切后的应力释放率不可能达到100%，需通过数据修正来推定构件实际应力状态。

国内现有的环切法仅限于实验室条件下试件预埋导线，或是对500*500mm以下的小型构件作穿越导线法现场测试，但该方法的应用受构件尺寸和穿孔导线作业难度以及设备条件的限制。首先，由于粘贴应变片前需在检测面上直接穿孔进行导线作业，会造成备检区环内混凝土疏松受损和局部应力提前释放，从而影响环切时测试的精度，其次受构件尺寸、配筋、混凝土强度以及设备条件的限制，穿孔导线作业难度极大。目前我国高层建筑较多，承重构件尺寸普遍较大,对于既有建筑中的大型构件(500*500mm以上)则无法采用预埋导线或穿孔导线法现场进行应力测试，故该方法的现场应用具有明显局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有结构应力环切检测方法在现场应用方面的局限性，提供一种砼构件工作应力的环切检测方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

本发明砼构件工作应力的环切检测方法：首先测量砼构件检测点的应力值ε₀，断开导线，在检测点环切，环切后连上导线测量应力值ε₁，用公式σ=E（ε₁-ε₀）计算砼构件的工作应力，其中，σ为砼构件的工作应力，E为砼的弹性模量。在工程应用时，采用二次断线法进行测试，在实验室经多次断线试验，发现断线法测量与连续导线测量的误差约在5%左右，在行业设计规范允许的误差范围之内。

在上述环切检测方法中，所述环切的环切深度为50～70mm、环切直径为100～150mm。。优选的，环切深度为50mm、环切直径为100mm。

前述砼构件工作应力的环切检测方法：测量砼构件检测点应力值的方法为在砼构件检测点范围内粘贴电阻应变片，通过电阻应变仪读取应力值。

前述砼构件工作应力的环切检测方法，为了减小误差，最好是两次测量应力值的时间间隔不大于20min。两次测量的间隔越小，误差越小。一般来说，间隔在20min以内的二次测量误差可以控制在2%以内。

环切深度是环切法检测工作应力的关键，由于所测构件的混凝土保护层厚度一般在30mm左右，钢筋间距在150～200mm,为避免伤及钢筋和对混凝土造成大的损伤，环切深度以不超过钢筋表面为宜。但是，有限元分析结果表明环孔深度达0.7d以上时，测区的应力才可能降为零，故试验环切深度宜控制在50～70mm范围内，这样的深度对结构的破坏影响较小，具有一定的实用性。

根据对环切深度30mm、50mm、70mm，环切直径100mm、150mm共6组组合，对12个砼构件的测试结果分析，环切深度对应力释放率的影响最大。经统计，当环切深度H=30mm时，环内混凝土应力释放率为78.3%；当环切深度H=50mm时，环内混凝土应力释放率为85.0%；当环切深度H=70mm时，环内混凝土应力释放率为87.5%；从环切直径与应力释放率分析表明;相同条件下单位体积应力释放率以环切直径100mm为优。鉴于微损性检测应对结构损伤程度最小化原则和试验结果筛选的综合考虑，工程应用选择环切深度50mm环切直径100mm为宜。

有限元计算结果与试验结果对比分析表明，环切轴心受压下环切中心处的环内应力试验值为8.09Mpa，与理论值10.01MPa的相对平均误差为13.8%,测试数据准确度达到85%，具有实际工程应用价值，具体的工程应用实例测试结果如表1所示：

表1现场环切后环切中心处的释放应力

与现有技术相比，本发明在测量检测的应力值时采用断线应力测量方法，无需在检测面上直接钻孔穿越导线，不损伤测区混凝土，避免测试前的应力损失，采用本发明方法，结构应力测量准确率可达85%以上，并且本发明采用环切法，对砼的损坏性小，属于微损性检测，可以方便的应用于施工现场。

具体实施方式

首先确定砼构件检测点，一般选择构件的中部，采用回弹仪实测检测区表面混凝土强度指标，以确定砼的弹性模量E；在环切范围内选用8mm规格电阻应变片按构件受力方向粘贴牢固，并作好防水处理，用输电导线连接外部电阻应变仪，读取应变值ε0，然后断开导线，在检测点采用混凝土环切设备（不必研制专用环切设备，采用常规的混凝土取芯机即可）进行环切作业，环切深度为50mm，环切直径为100mm。环切后退出设备，连上导线测量应变值ε1，将两次测量的时间间隔控制在20min以内，用公式σ=E（ε1-ε0）计算砼结构的工作应力，其中，σ为砼构件的工作应力。

上述检测方法已在贵阳地区的工程加固中得到应用，取得良好效果。本发明方法将为环切应力测试技术在加固改造工程、边坡工程、大坝、桥梁工程等施工过程的应力监测，稳定性评价及加固设计等方面的应用提供了可参考的理论依据。

Claims (4)

1.一种砼构件工作应力的环切检测方法，其特征在于：首先测量砼构件检测点的应力值ε₀，断开导线，在检测点环切，所述环切的环切深度为50～70mm、环切直径为100～150mm；环切后连上导线测量应力值ε₁，用公式σ=E（ε₁-ε₀）计算砼构件的工作应力，其中，σ为砼构件的工作应力，E为砼的弹性模量。

2.按照权利要求1所述砼构件工作应力的环切检测方法，其特征在于：所述环切深度为50mm、环切直径为100mm。

3.按照权利要求1所述砼构件工作应力的环切检测方法，其特征在于：测量砼构件检测点应力值的方法为在砼构件检测点范围内粘贴电阻应变片，通过电阻应变仪读取应力值。

4.按照权利要求1所述砼构件工作应力的环切检测方法，其特征在于：两次测量应力值的时间间隔不大于20min。