CN106839958A - 一种简易混凝土裂缝监测与量测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种简易混凝土裂缝监测与量测装置及方法，包括：在混凝土结构裂缝开展区域布置若干纯细铜丝，并紧贴在每根纯细铜丝旁边布置一根合金丝；通过导线将每根纯细铜丝与其相对应的应变片及数据采集仪形成一个回路，并通过导线将每根合金丝与其相对应的应变片及数据采集仪形成一个回路；由于纯细铜丝断裂会导致其所在回路断开，通过纯细铜丝相对应的应变片数据的变化来捕捉混凝土裂缝的产生位置、荷载和时间；由于合金丝随裂缝开展会产生变形，通过其对应合金丝的变形特性得到裂缝开展宽度的发展。本发明结构简单，制作方便，成本较低，能够对混凝土开裂区域裂缝的开裂时间、位置和宽度进行较为准确的检测，具有良好的经济效果。

Description

一种简易混凝土裂缝监测与量测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种简易混凝土裂缝监测与量测装置及方法，属于结构工程技术领域。
背景技术
混凝土因其自身有着其他材料无法替代的优越性能，因而被广泛用于土木工程结构构件中，然而混凝土裂缝的存在却随处可见，它对建筑物的安全性、耐久性有着至关重要的影响。混凝土裂缝可分为微观裂缝和宏观裂缝。一般情况下，微观裂缝对结构本身无大碍。混凝土宏观裂缝即通常所说的混凝土裂缝，其宽度若超出规范对裂缝控制的计算范围，则可被视为有害裂缝，会给结构物带来安全隐患，可能导致安全事故发生，对结构强度、耐久性和使用功能造成不利的影响。混凝土结构的裂缝监测一直受到国内外研究机构和学者的广泛关注。
目前混凝土结构裂缝开展和尺寸位置监测一般通过人工观测与混凝土裂缝检测仪相结合的方式进行相关检测，有时会采用混凝土裂缝量测放大尺或超声波检测的方法，其特点是通过人工观测相结合的方式在裂缝开展区观测混凝土的开裂位置、检测混凝土裂缝的宽度以及复杂的裂缝检测机敏网装置。其缺点也非常明显：其一，相关仪器费用昂贵，不经济，同时需要人工操作，仪器装置操作较为复杂，有时结构较难检测部分裂缝开展检测有一定的难度；其二，人工观测混凝土结构裂缝有一定的误差，包括操作仪器读数等方面随机性大，检测数据准确性不高；其三，不能对混凝土结构裂缝开展位置和不同位置开裂宽度随时间或荷载的变化情况进行系统的检测。
因此，本领域技术人员致力于开发一种结构简单、操作方便、成本较低的简易混凝土裂缝监测与量测装置及方法，能够对混凝土开裂区域裂缝的开裂时间、位置和宽度进行较为准确的检测，具有良好的经济效果。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种简易混凝土裂缝监测与量测装置及方法，具有结构简单、操作方便、成本较低等特点，能够对混凝土开裂区域裂缝的开裂时间、位置和宽度进行较为准确的检测，工作可靠且经济实用。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种简易混凝土裂缝监测与量测装置，包括布置在混凝土结构裂缝开展区域的若干纯细铜丝、紧贴在每根纯细铜丝旁边布置的相应数量合金丝、两块布置有相应数量应变片的钢板、数据采集仪以及中控计算机装置；
其中，所述纯细铜丝垂直于裂缝开展方向排列，且与其中一块钢板上的应变片一一对应；每根纯细铜丝通过导线与其相对应的应变片(主要作为电路中的固定电阻，便于采集电路参数)串联，并通过导线与数据采集仪形成一个回路；所述纯细铜丝的直径通过所测混凝土材料的应力应变特性确定，其直径满足：当混凝土结构开裂的同时，其上方的纯细铜丝即受拉断裂；
所述合金丝与另一块钢板上的应变片一一对应，同样地，每根合金丝通过导线与其相对应的应变片串联，并通过导线与数据采集仪形成一个回路；根据合金丝随裂缝开展产生变形的原理，通过合金丝的电阻值变化实现裂缝开展宽度值的监测；
所述数据采集仪通过导线与中控计算机装置相连，通过数据采集仪和中控计算机装置实现纯细铜丝及合金丝所对应的应变片数据的采集和记录，同时判断混凝土裂缝开展情况。
优选的，为了保证测量精度，所述纯细铜丝及合金丝外均包裹有绝缘层，且纯细铜丝及合金丝通过胶水粘合在混凝土结构表面。
优选的，所述合金丝选用电阻率与延性较高的材料制成，如合金铜材料。
一种简易混凝土裂缝监测与量测方法，包括以下步骤：
步骤A：在混凝土结构裂缝开展区域布置若干纯细铜丝，并紧贴在每根纯细铜丝旁边布置一根合金丝；通过导线将每根纯细铜丝与其相对应的应变片串联，并与数据采集仪形成一个回路；同样地，通过导线将每根合金丝与其相对应的应变片串联，并与数据采集仪形成一个回路；通过数据采集仪和中控计算机装置采集并记录纯细铜丝及合金丝所对应的应变片产生的数据(例如通过应变片的电流、电压等)；
步骤B：当某处纯细铜丝断裂后，其所在回路断开，其相对应的应变片将在中控计算机装置上不产生数据，因此，通过纯细铜丝相对应的应变片数据的变化来捕捉混凝土裂缝的产生位置和时间，并通过数据采集仪及加载作动头上的压力传感器采集结构测试部位的开裂荷载；
步骤C：当判断某处纯细铜丝断裂后，通过紧贴其旁边的合金丝所对应的应变片数据的变化监测混凝土裂缝开展宽度的发展趋势；由于合金丝随裂缝开展会产生变形，其电阻值将发生变化，与合金丝对应的应变片数据也将发生变化；通过中控计算机装置上记录的相对应应变片的初始数据和后期变化的数据，计算得到该断裂纯细铜丝旁边的合金丝的电阻值变化值；而后根据材料特性电阻值与裂缝宽度对应的物理换算式，将合金丝的电阻值变化值转化成混凝土裂缝宽度值，进而通过数据采集仪和中控计算机装置进行记录得到混凝土裂缝开展宽度的发展趋势。
同理，其它位置处的纯细铜丝也按此方法进行裂缝产生位置、荷载和时间的记录，并通过其对应合金丝的变形特性得到裂缝开展宽度的发展。通过此方法可从中控计算机装置系统直接得到混凝土结构裂缝的开裂时间和裂缝发展位置、趋势及尺寸。
有益效果：本发明提供的一种简易混凝土裂缝监测与量测装置及方法，相对于现有技术，具有以下优点：1、仅需要简单几种材料与常规仪器构成两个回路就能够实现混凝土结构裂缝监测，结构简单，易于制作，成本较低；
2、操作简单，测量误差受人为因素影响低，测量数据通过数据采集仪采集，并通过简单换算即可得到裂缝位置与宽度等尺寸，相对传统方法较为精准，工作可靠且经济实用；
3、一般情况下裂缝产生的时间很难观测到，该装置可通过数据采样捕捉到混凝土结构开裂的瞬间，同时能够系统地量测混凝土结构裂缝开展区域的裂缝发展趋势和不同位置裂缝产生的时间与荷载，测量数据较为准确，具有很好的结构监测作用。
附图说明
图1为本发明一种简易混凝土裂缝监测与量测装置的结构示意图；
图中包括：1、钢板，2、应变片，3、导线，4、混凝土结构裂缝开展区域，5、纯细铜丝，6、合金丝，7、数据采集仪，8、中控计算机装置。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种简易混凝土裂缝监测与量测装置，包括布置在混凝土结构裂缝开展区域4的若干纯细铜丝5、紧贴在每根纯细铜丝5旁边布置的相应数量合金丝6、两块布置有相应数量应变片2的钢板1、数据采集仪7以及中控计算机装置8；
其中，所述纯细铜丝5垂直于裂缝开展方向排列，且与其中一块钢板1上的应变片2一一对应；每根纯细铜丝5通过导线3与其相对应的应变片2串联，并通过导线3与数据采集仪7形成一个回路；所述纯细铜丝5的直径满足：当混凝土结构开裂的同时，其上方的纯细铜丝5即受拉断裂；
所述合金丝6与另一块钢板1上的应变片2一一对应，同样地，每根合金丝6通过导线3与其相对应的应变片2串联，并通过导线3与数据采集仪7形成一个回路；根据合金丝6随裂缝开展产生变形的原理，通过合金丝6的电阻值变化实现裂缝开展宽度值的监测；
所述数据采集仪7通过导线3与中控计算机装置8相连，通过数据采集仪7和中控计算机装置8实现纯细铜丝5及合金丝6所对应的应变片2数据的采集和记录，同时判断混凝土裂缝开展情况。
本实施例中，所述纯细铜丝5及合金丝6外均包裹有绝缘层，且纯细铜丝5及合金丝6通过胶水粘合在混凝土结构表面；所述合金丝6采用合金铜材料制成。
一种简易混凝土裂缝监测与量测方法，包括以下步骤：
步骤A：在混凝土结构裂缝开展区域4布置若干纯细铜丝5，并紧贴在每根纯细铜丝5旁边布置一根合金丝6；通过导线3将每根纯细铜丝5与其相对应的应变片2串联，并与数据采集仪7形成一个回路；同样地，通过导线3将每根合金丝6与其相对应的应变片2串联，并与数据采集仪7形成一个回路；通过数据采集仪7和中控计算机装置8采集并记录纯细铜丝5及合金丝6所对应的应变片2产生的数据；
步骤B：当某处纯细铜丝5断裂后，其所在回路断开，其相对应的应变片2将在中控计算机装置8上不产生数据，因此，通过纯细铜丝5相对应的应变片2数据的变化来捕捉混凝土裂缝的产生位置和时间，并通过数据采集仪7及加载作动头上的压力传感器采集结构测试部位的开裂荷载；
步骤C：当判断某处纯细铜丝5断裂后，通过紧贴其旁边的合金丝6所对应的应变片2数据的变化监测混凝土裂缝开展宽度的发展趋势；由于合金丝6随裂缝开展会产生变形，其电阻值将发生变化，与合金丝6对应的应变片2数据也将发生变化；通过中控计算机装置8上记录的相对应应变片2的初始数据和后期变化的数据，根据电路换算公式计算得到断裂纯细铜丝5旁合金丝6的电阻值变化值；而后根据材料特性电阻值与裂缝宽度对应的物理换算式，将合金丝6的电阻值变化值转化成混凝土裂缝宽度值，进而通过数据采集仪7和中控计算机装置8进行记录得到混凝土裂缝开展宽度的发展趋势。
同理，其它位置处的纯细铜丝5也按此方法进行裂缝产生位置、荷载和时间的记录，并通过其对应合金丝6的变形特性得到裂缝开展宽度的发展。通过此方法可从中控计算机装置8系统直接得到混凝土结构裂缝的开裂时间和裂缝发展位置、趋势及尺寸。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种简易混凝土裂缝监测与量测装置，其特征在于，包括布置在混凝土结构裂缝开展区域(4)的若干纯细铜丝(5)、紧贴在每根纯细铜丝(5)旁边布置的相应数量合金丝(6)、两块布置有相应数量应变片(2)的钢板(1)、数据采集仪(7)以及中控计算机装置(8)；
其中，所述纯细铜丝(5)垂直于裂缝开展方向排列，且与其中一块钢板(1)上的应变片(2)一一对应；每根纯细铜丝(5)通过导线(3)与其相对应的应变片(2)串联，并通过导线(3)与数据采集仪(7)形成一个回路；所述纯细铜丝(5)的直径满足：当混凝土结构开裂的同时，其上方的纯细铜丝(5)即受拉断裂；
所述合金丝(6)与另一块钢板(1)上的应变片(2)一一对应，同样地，每根合金丝(6)通过导线(3)与其相对应的应变片(2)串联，并通过导线(3)与数据采集仪(7)形成一个回路；根据合金丝(6)随裂缝开展产生变形的原理，通过合金丝(6)的电阻值变化实现裂缝开展宽度值的监测；
所述数据采集仪(7)通过导线(3)与中控计算机装置(8)相连，通过数据采集仪(7)和中控计算机装置(8)实现纯细铜丝(5)及合金丝(6)所对应的应变片(2)数据的采集和记录，同时判断混凝土裂缝开展情况。
2.根据权利要求1所述的一种简易混凝土裂缝监测与量测装置，其特征在于，所述纯细铜丝(5)及合金丝(6)外均包裹有绝缘层，且纯细铜丝(5)及合金丝(6)通过胶水粘合在混凝土结构表面。
3.根据权利要求1所述的一种简易混凝土裂缝监测与量测装置，其特征在于，所述合金丝(6)采用合金铜材料制成。
4.一种简易混凝土裂缝监测与量测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：在混凝土结构裂缝开展区域(4)布置若干纯细铜丝(5)，并紧贴在每根纯细铜丝(5)旁边布置一根合金丝(6)；通过导线(3)将每根纯细铜丝(5)与其相对应的应变片(2)串联，并与数据采集仪(7)形成一个回路；同样地，通过导线(3)将每根合金丝(6)与其相对应的应变片(2)串联，并与数据采集仪(7)形成一个回路；通过数据采集仪(7)和中控计算机装置(8)采集并记录纯细铜丝(5)及合金丝(6)所对应的应变片(2)产生的数据；
步骤B：根据纯细铜丝(5)断裂会导致其所在回路断开，其相对应的应变片(2)在中控计算机装置(8)上不产生数据的原理，通过纯细铜丝(5)相对应的应变片(2)数据的变化来捕捉混凝土裂缝的产生位置和时间；
步骤C：当判断纯细铜丝(5)断裂后，通过紧贴其旁边的合金丝(6)所对应的应变片(2)数据的变化监测混凝土裂缝开展宽度的发展趋势；由于合金丝(6)随裂缝开展会产生变形，其电阻值将发生变化，与合金丝(6)对应的应变片(2)数据也将发生变化；通过中控计算机装置(8)上记录的相对应应变片(2)的初始数据和后期变化的数据，计算得到断裂纯细铜丝(5)旁合金丝(6)的电阻值变化值；而后根据材料特性电阻值与裂缝宽度对应的物理换算式，将合金丝(6)的电阻值变化值转化成混凝土裂缝宽度值，进而通过数据采集仪(7)和中控计算机装置(8)进行记录得到混凝土裂缝开展宽度的发展趋势。
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