CN111811713A - 一种混凝土桥梁恒载应力的测试方法 - Google Patents

一种混凝土桥梁恒载应力的测试方法 Download PDF

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夏志强
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    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0004—Force transducers adapted for mounting in a bore of the force receiving structure

Abstract

本发明具体是一种混凝土桥梁恒载应力的测试方法，解决了现有桥梁恒载应力无法测量的问题。一种混凝土桥梁恒载应力的测试方法，该方法是采用如下步骤实现的：S1：规测设备的制作；S2：规测设备的安装；S3：圆形槽与方形槽的开设；S4：第一移动值D1的获取；S5：初始压力值Lc与第二初始距离值R0i的获取；S6：第二移动值D2的获取；S7：恒载应力G的计算。本发明方法简单有效，自制规测设备结构简易，有效测量了桥梁混凝土的恒载应力，操作简单，实用性强，所测试的恒载应力数据能够为混凝土桥梁的后期维护工作提供数据支持。

Description

一种混凝土桥梁恒载应力的测试方法
技术领域
本发明涉及桥梁工程用测试方法，具体是一种混凝土桥梁恒载应力的测试方法。
背景技术
在桥梁工程中，桥梁上部结构中的桥面板多为现浇式或装配式钢筋混凝土板。桥梁在建成后，其结构自身荷载所产生的恒载内力及应力会随着桥梁结构使用的时间增加而变化，对桥梁的安全造成一定的威胁。
但目前还没有合适的测试设备及方法，能够测量得到混凝土桥梁结构的恒载应力，基于此，有必要发明一种混凝土桥梁恒载应力的测试方法，以实现测量混凝土桥梁恒载应力的目的。
发明内容
本发明为了解决现有桥梁恒载应力无法测量的问题，提供了一种混凝土桥梁恒载应力的测试方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种混凝土桥梁恒载应力的测试方法，该方法是采用如下步骤实现的：
S1：规测设备的制作：所述规测设备包括两个前后平行分布的规测单元；所述规测单元包括一个水平放置的矩形结构的规测基板，规测基板的下表面设置有一个尾端与其铰接且首端为楔形尖端的插块，规测基板与插块的铰接部设置有止动机构；两个规测基板的两个相对面上对称开设有n对沿左右方向等间距分布的矩形槽状的规测基点，且各个规测基点分别与两个规测基板的上表面对应连通，n为大于1的正整数；
S2：规测设备的安装：首先，将各个插块转动并锁定至与规测基板相垂直的位置；然后，将两个插块垂直插接于待测试混凝土内，使两个规测单元呈前后平行分布；最后，利用测距仪测量各对规测基点之间的距离，得到各个第一初始距离值C0i，i＝1，……，n；
S3：圆形槽与方形槽的开设：保持规测设备的位置不变，在两个规测单元之间的混凝土上开设两个左右分布的圆形槽，并在两个圆形槽之间开设与两者连通的方形槽；
S4：第一移动值D1的获取：首先，通过圆形槽与方形槽释放应力，经过T 时间后，T为预设值，利用测距仪测量各对规测基点之间的距离，得到各个第一距离值Cti，i＝1，……，n；然后，计算第一距离差值△Ci，具体计算公式为：△Ci＝Cti-C0i，i＝1，……，n；最后，对第一距离差值△Ci进行数据筛离处理，求取平均值得到第一移动值D1；
S5：初始压力值Lc与第二初始距离值R0i的获取：首先，在方形槽内插入弹性压块，并在弹性压块与方形槽侧壁之间设置一个压力传感器，然后，利用压力传感器，测量插入弹性压块初始时弹性压块对方形槽侧壁的压力，得到初始压力Lc，同时利用测距仪测量各对规测基点之间的距离，得到各个第二初始距离值R0i，i＝1，……，n；
S6：第二移动值D2的获取：首先，对弹性压块增压，直至压力传感器显示压力值为Ly，Ly为预设值；接着，利用测距仪测量各对规测基点之间的距离，得到各个第二距离值Rti，i＝1，……，n；然后，计算第二距离差值△Ri，具体计算公式为：△Ri＝Rti-R0i，i＝1，……，n；最后，对第二距离差值△Ri进行数据筛离处理，求取平均值得到第二移动值D2；
S7：恒载应力G的计算：具体计算公式如下：
其中，a为标定系数。
所述止动机构包括固定连接于规测基板下表面左部的一块垫板，垫板的右端面固定连接有夹设于插块前、后两侧的前架设板与后架设板，后架设板与插块上共同转动穿设有一根连接轴；前架设板上沿前后方向开设有一个螺纹孔，螺纹孔内旋拧有一根带有棱锥尖端的锁紧螺栓，插块的前表面开设有一个与螺纹孔位置对应且侧壁光滑的插入孔，插入孔向后延伸设置有一个与锁紧螺栓的棱锥尖端形状配合的锁紧尖孔。
插入孔侧壁光滑的结构设计，便于插块转动，以减小插块转动时的阻力，锁紧尖孔与锁紧螺栓的棱锥尖端的组合结构设计，能够将插块锁紧，进而实现止动的作用；在测试时，将插块锁定在与规测基板垂直的位置，并将插块插入混凝土中，进而实现将规测单元锚固于混凝土内的目的；在非测试时，将插块锁定在水平位置，便于携带。
所述步骤S4中的数据筛离处理的方法，是采用如下步骤实现的：
a.求取△Ci的平均值，标记为P；
b.计算可取值K：具体计算公式如下：
其中，|ΔCi-P|为△Ci与P差值的绝对值；i＝1，……，n；
c.若可取值K低于预设值X，则此时的P值即为第一移动值D1；若可取值 K高于预设值X，则将△Ci中最大值去除，重复步骤a～c，直到可取值K低于预设值X，得到第一移动值D1。
所述步骤S6中的数据筛离处理的方法，是采用如下步骤实现的：
a.求取△Ri的平均值，标记为Q；
b.计算可取值K：具体计算公式如下：
其中，|ΔRi-Q|为△Ri与Q差值的绝对值；i＝1，……，n；
c.若可取值K低于预设值X，则此时的Q值即为第二移动值D2；若可取值 K高于预设值X，则将△Ri中最大值去除，重复步骤a～c，直到可取值K低于预设值X，得到第二移动值D2。
两个规测单元的中线与方形槽的横向中心线重合；两个规测单元的中心点位于方形槽的纵向中心线上。
方形槽的长度为规测基板长度的0.76-0.82倍；方形槽的宽度为两个规测单元的第一初始距离值C1的0.18-0.23倍；方形槽的深度与两个规测单元测试状态时的厚度一致。
本发明设计了一种全新的混凝土桥梁恒载应力的测试方法，通过自制的规测设备，将规测设备插入到混凝土内，而后根据相应方法依次获取第一移动值、第二移动值和压力差值，然后按照相应公式，计算得到恒载应力，实现了测试桥梁恒载应力的目的。
本发明方法简单有效，自制规测设备结构简易，有效测量了桥梁混凝土的恒载应力，操作简单，实用性强，所测试的恒载应力数据能够为混凝土桥梁的后期维护工作提供数据支持。
附图说明
图1是本发明中规测设备的结构示意图；
图2是本发明中规测设备未安装锁紧螺栓时的结构示意图；
图3是本发明中插块铰接处的结构示意图；
图4是本发明测试状态下的参考示意图。
图中，1-规测基板，2-插块，3-规测基点，4-圆形槽，5-方形槽，6-垫板，7-前架设板，8-后架设板，9-连接轴，10-螺纹孔，11-锁紧螺栓，12-插入孔，13- 锁紧尖孔。
具体实施方式
一种混凝土桥梁恒载应力的测试方法，该方法是采用如下步骤实现的：
S1：规测设备的制作：所述规测设备包括两个前后平行分布的规测单元；所述规测单元包括一个水平放置的矩形结构的规测基板1，规测基板1的下表面设置有一个尾端与其铰接且首端为楔形尖端的插块2，规测基板1与插块2的铰接部设置有止动机构；两个规测基板1的两个相对面上对称开设有9对沿左右方向等间距分布的矩形槽状的规测基点3，且各个规测基点3分别与两个规测基板1的上表面对应连通；
S2：规测设备的安装：首先，将各个插块2转动并锁定至与规测基板1相垂直的位置；然后，将两个插块2垂直插接于待测试混凝土内，使两个规测单元呈前后平行分布；最后，利用测距仪测量各对规测基点3之间的距离，得到各个第一初始距离值C0i，i＝1，……，9；
S3：圆形槽与方形槽的开设：保持规测设备的位置不变，在两个规测单元之间的混凝土上开设两个左右分布的圆形槽4，并在两个圆形槽4之间开设与两者连通的方形槽5；
S4：第一移动值D1的获取：首先，通过圆形槽4与方形槽5释放应力，经过T时间后，T为预设值，利用测距仪测量各对规测基点3之间的距离，得到各个第一距离值Cti，i＝1，……，9；然后，计算第一距离差值△Ci，具体计算公式为：△Ci＝Cti-C0i，i＝1，……，9；最后，对第一距离差值△Ci进行数据筛离处理，求取平均值得到第一移动值D1；
S5：初始压力值Lc与第二初始距离值R0i的获取：首先，在方形槽5内插入弹性压块，并在弹性压块与方形槽5侧壁之间设置一个压力传感器，然后，利用压力传感器，测量插入弹性压块初始时弹性压块对方形槽5侧壁的压力，得到初始压力Lc，同时利用测距仪测量各对规测基点3之间的距离，得到各个第二初始距离值R0i，i＝1，……，9；
S6：第二移动值D2的获取：首先，对弹性压块增压，直至压力传感器显示压力值为Ly，Ly为预设值；接着，利用测距仪测量各对规测基点3之间的距离，得到各个第二距离值Rti，i＝1，……，9；然后，计算第二距离差值△Ri，具体计算公式为：△Ri＝Rti-R0i，i＝1，……，9；最后，对第二距离差值△Ri进行数据筛离处理，求取平均值得到第二移动值D2；
S7：恒载应力G的计算：具体计算公式如下：
其中，a为标定系数。
所述止动机构包括固定连接于规测基板1下表面左部的一块垫板6，垫板6 的右端面固定连接有夹设于插块2前、后两侧的前架设板7与后架设板8，后架设板8与插块2上共同转动穿设有一根连接轴9；前架设板7上沿前后方向开设有一个螺纹孔10，螺纹孔10内旋拧有一根带有棱锥尖端的锁紧螺栓11，插块2 的前表面开设有一个与螺纹孔10位置对应且侧壁光滑的插入孔12，插入孔12 向后延伸设置有一个与锁紧螺栓11的棱锥尖端形状配合的锁紧尖孔13。
所述步骤S4中的数据筛离处理的方法，是采用如下步骤实现的：
a.求取△Ci的平均值，标记为P；
b.计算可取值K：具体计算公式如下：
其中，|ΔCi-P|为△Ci与P差值的绝对值；i＝1，……，9；
c.若可取值K低于预设值X，则此时的P值即为第一移动值D1；若可取值 K高于预设值X，则将△Ci中最大值去除，重复步骤a～c，直到可取值K低于预设值X，得到第一移动值D1。
所述步骤S6中的数据筛离处理的方法，是采用如下步骤实现的：
a.求取△Ri的平均值，标记为Q；
b.计算可取值K：具体计算公式如下：
其中，|ΔRi-Q|为△Ri与Q差值的绝对值；i＝1，……，9；
c.若可取值K低于预设值X，则此时的Q值即为第二移动值D2；若可取值 K高于预设值X，则将△Ri中最大值去除，重复步骤a～c，直到可取值K低于预设值X，得到第二移动值D2。
两个规测单元的中线与方形槽5的横向中心线重合；两个规测单元的中心点位于方形槽5的纵向中心线上。
方形槽5的长度为规测基板1长度的0.76-0.82倍；方形槽5的宽度为两个规测单元的第一初始距离值C1的0.18-0.23倍；方形槽5的深度与两个规测单元测试状态时的厚度一致。
具体实施过程中，所述锁紧螺栓11为反向螺栓，且其棱锥尖端为四棱锥尖端；步骤S2中，将插块2垂直插接于待测试混凝土内的方法为：a.将锁紧螺栓 11向外旋转，使其棱锥尖端离开锁紧尖孔13的范围；b.旋转插块2，使得插块 2与规测基板1垂直；c.将锁紧螺栓11向内旋转，使其棱锥尖端重新进入锁紧尖孔13的范围；d.将两个规测单元的插块2垂直插入桥梁混凝土内，使垫板6的下表面与混凝土表面贴合。

Claims (6)

1.一种混凝土桥梁恒载应力的测试方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：
S1：规测设备的制作：所述规测设备包括两个前后平行分布的规测单元；所述规测单元包括一个水平放置的矩形结构的规测基板(1)，规测基板(1)的下表面设置有一个尾端与其铰接且首端为楔形尖端的插块(2)，规测基板(1)与插块(2)的铰接部设置有止动机构；两个规测基板(1)的两个相对面上对称开设有n对沿左右方向等间距分布的矩形槽状的规测基点(3)，且各个规测基点(3)分别与两个规测基板(1)的上表面对应连通，n为大于1的正整数；
S2：规测设备的安装：首先，将各个插块(2)转动并锁定至与规测基板(1)相垂直的位置；然后，将两个插块(2)垂直插接于待测试混凝土内，使两个规测单元呈前后平行分布；最后，利用测距仪测量各对规测基点(3)之间的距离，得到各个第一初始距离值C0i，i＝1，……，n；
S3：圆形槽与方形槽的开设：保持规测设备的位置不变，在两个规测单元之间的混凝土上开设两个左右分布的圆形槽(4)，并在两个圆形槽(4)之间开设与两者连通的方形槽(5)；
S4：第一移动值D1的获取：首先，通过圆形槽(4)与方形槽(5)释放应力，经过T时间后，T为预设值，利用测距仪测量各对规测基点(3)之间的距离，得到各个第一距离值Cti，i＝1，……，n；然后，计算第一距离差值△Ci，具体计算公式为：△Ci＝Cti-C0i，i＝1，……，n；最后，对第一距离差值△Ci进行数据筛离处理，求取平均值得到第一移动值D1；
S5：初始压力值Lc与第二初始距离值R0i的获取：首先，在方形槽(5)内插入弹性压块，并在弹性压块与方形槽(5)侧壁之间设置一个压力传感器，然后，利用压力传感器，测量插入弹性压块初始时弹性压块对方形槽(5)侧壁的压力，得到初始压力Lc，同时利用测距仪测量各对规测基点(3)之间的距离，得到各个第二初始距离值R0i，i＝1，……，n；
S6：第二移动值D2的获取：首先，对弹性压块增压，直至压力传感器显示压力值为Ly，Ly为预设值；接着，利用测距仪测量各对规测基点(3)之间的距离，得到各个第二距离值Rti，i＝1，……，n；然后，计算第二距离差值△Ri，具体计算公式为：△Ri＝Rti-R0i，i＝1，……，n；最后，对第二距离差值△Ri进行数据筛离处理，求取平均值得到第二移动值D2；
S7：恒载应力G的计算：具体计算公式如下：
其中，a为标定系数。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土桥梁恒载应力的测试方法，其特征在于：所述止动机构包括固定连接于规测基板(1)下表面左部的一块垫板(6)，垫板(6)的右端面固定连接有夹设于插块(2)前、后两侧的前架设板(7)与后架设板(8)，后架设板(8)与插块(2)上共同转动穿设有一根连接轴(9)；前架设板(7)上沿前后方向开设有一个螺纹孔(10)，螺纹孔(10)内旋拧有一根带有棱锥尖端的锁紧螺栓(11)，插块(2)的前表面开设有一个与螺纹孔(10)位置对应且侧壁光滑的插入孔(12)，插入孔(12)向后延伸设置有一个与锁紧螺栓(11)的棱锥尖端形状配合的锁紧尖孔(13)。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土桥梁恒载应力的测试方法，其特征在于：所述步骤S4中的数据筛离处理的方法，是采用如下步骤实现的：
a.求取△Ci的平均值，标记为P；
b.计算可取值K：具体计算公式如下：
其中，|ΔCi-P|为△Ci与P差值的绝对值；i＝1，……，n；
c.若可取值K低于预设值X，则此时的P值即为第一移动值D1；若可取值K高于预设值X，则将△Ci中最大值去除，重复步骤a～c，直到可取值K低于预设值X，得到第一移动值D1。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土桥梁恒载应力的测试方法，其特征在于：所述步骤S6中的数据筛离处理的方法，是采用如下步骤实现的：
a.求取△Ri的平均值，标记为Q；
b.计算可取值K：具体计算公式如下：
其中，|ΔRi-Q|为△Ri与Q差值的绝对值；i＝1，……，n；
c.若可取值K低于预设值X，则此时的Q值即为第二移动值D2；若可取值K高于预设值X，则将△Ri中最大值去除，重复步骤a～c，直到可取值K低于预设值X，得到第二移动值D2。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土桥梁恒载应力的测试方法，其特征在于：两个规测单元的中线与方形槽(5)的横向中心线重合；两个规测单元的中心点位于方形槽(5)的纵向中心线上。
6.根据权利要求1所述的一种混凝土桥梁恒载应力的测试方法，其特征在于：方形槽(5)的长度为规测基板(1)长度的0.76-0.82倍；方形槽(5)的宽度为两个规测单元的第一初始距离值C1的0.18-0.23倍；方形槽(5)的深度与两个规测单元测试状态时的厚度一致。
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