CN113252491B - 已有钢筋混凝土剪力墙、柱中钢筋实际应力的测量方法 - Google Patents

已有钢筋混凝土剪力墙、柱中钢筋实际应力的测量方法 Download PDF

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Abstract

一种已有钢筋混凝土剪力墙、柱中钢筋实际应力的测量方法，获取非重要部位钢筋的弹性模量E，屈服强度fy和极限抗拉强度fu；凿除混凝土使被测钢筋的一段裸露；将表面的氧化层磨掉至光滑并清洗，在同一断面的周向贴附四块应变片；在被切断前，分别获得初始应变ε30、ε40、ε50和ε60，并由平均值获得初始应变值
Figure DDA0003001275150000011
在被切断后，分别获得释放应变ε31、ε41、ε51、ε61，并由平均值获得释放应变值
Figure DDA0003001275150000012
得被测钢筋在被切断前后的应变差值Δε；利用
Figure DDA0003001275150000013
和
Figure DDA0003001275150000014
的差值得到实际应力值σ；对比分析σ、fy和fu的大小关系并确定出被测钢筋处的受力状态；将被测钢筋重新进行连接。该方法能有效检测出已有钢筋混凝土剪力墙、柱中钢筋的实际应力状态。

Description

已有钢筋混凝土剪力墙、柱中钢筋实际应力的测量方法
技术领域
本发明属于钢筋混凝土剪力墙、柱的受力状态安全检测技术领域，具体是一种已有钢筋混凝土剪力墙、柱中钢筋实际应力的测量方法。
背景技术
随着社会的进步和发展，高层建筑逐渐成为主要的结构形式。剪力墙、剪力柱结构具有整体性好，抗侧刚度大，技术成熟等优点，被广泛使用于高层建筑中，而如今一些地区地震频发，剪力墙、剪力柱结构作为抗震的第一道防线，在建筑整体结构中起着至关重要的作用。目前，随着人们生活水平的不断提高，对建筑结构的功能有着更高的要求，需要对已有剪力墙、剪力柱结构进行改造，根据不同功能要求开设洞口。因此，已有钢筋混凝土剪力墙、剪力柱中的钢筋实际应力的检测是一个亟待解决的热点问题。
对于已建成的建筑，其剪力墙、剪力柱结构在使用过程中存在着许多无法确定的因素，使得实际应力与原设计值存在一定的差距。若要在已有剪力墙、剪力柱上开设门窗洞口，则需要评估原有剪力墙、柱的实际应力，为后开设洞口剪力墙、剪力柱的加固提供了重要的参考依据。对使用中的剪力墙、剪力柱结构的使用性能进行评估时需要知道其钢筋的实际应力，即工作应力，所以必须采取有效准确的方法来测试剪力墙、剪力柱中钢筋的工作应力，如何准确测量处已有剪力墙、剪力柱中钢筋的工作应力是一项在实际工程中很难解决的问题。
综上所述，为了了解已有钢筋混凝土剪力墙、剪力柱中钢筋的实际应力状态，必须要对其钢筋的实际应力进行测定，为已有剪力墙、剪力柱结构需要后开设洞口情况的加固工作提供依据。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种已有钢筋混凝土剪力墙、柱中钢筋实际应力的测量方法，该方法能有效检测出已有钢筋混凝土剪力墙、柱中钢筋的实际应力状态，能为已有剪力墙、柱结构需要后开设洞口情况的加固工作提供依据。
为了解决上术技术问题，本发明提供了一种已有钢筋混凝土剪力墙、柱中钢筋实际应力的测量方法，包括以下步骤；
步骤一：在钢筋混凝土剪力墙、柱的非重要部位截取一段钢筋试样用于获取钢筋的弹性模量E，屈服强度fy和极限抗拉强度fu信息；
步骤二：在剪力墙、柱的被检测部位凿除混凝土形成混凝土洞以使被测钢筋一段裸露；
步骤三：将被测钢筋表面的氧化层磨掉至光滑并清洁干净，在被测钢筋上同一断面的周向上间隔90度角分别贴附安装应变片A、应变片B、应变片C和应变片D；应变片A、应变片B、应变片C和应变片D的方向均与被测钢筋的轴向一致；使应变采集仪通过导线分别连接应变片A、应变片B、应变片C和应变片D；
步骤四：在被测钢筋被切断前，利用应变采集仪通过应变片A、应变片B、应变片C和应变片D分别获得对应帖附位置的初始应变ε30、ε40、ε50和ε60，并根据公式(1)获得被测钢筋的初始应变值
Figure BDA0003001275130000021
Figure BDA0003001275130000022
在应变片、应变片B、应变片C和应变片D上方或下方选定切断位置，并切断被测钢筋，然后，利用应变采集仪通过应变片A、应变片B、应变片C和应变片D分别获得对应帖附位置的释放应变ε31、ε41、ε51、ε61，并根据公式(2)获得被测钢筋的释放应变值
Figure BDA0003001275130000023
Figure BDA0003001275130000024
根据公式(3)获得被测钢筋在被切断前后的应变差值Δε；
Figure BDA0003001275130000025
步骤五：利用钢筋的应力-应变关系，根据公式(4)求出被测钢筋的实际应力值σ；
σ＝E×Δε (4)；
步骤六：对比分析实际应力值σ、屈服强度fy和极限抗拉强度fu的大小关系并确定出被测钢筋处的受力状态；
步骤七：将切断的被测钢筋重新进行连接，并利用细石混凝土填灌捣实被凿除的混凝土洞。
进一步，为了保证连接强度和承载强度，在步骤七中，细石混凝土的强度比凿除的混凝土强度高一个等级。
进一步，为了能满足应变片安装所需的空间，在步骤二中，裸露的一段被测钢筋的长度为20～30cm，且混凝土洞的开凿深度越过钢筋5cm。
进一步，为了有效防止切断钢筋过程中损伤到应变片在步骤三中，切断位置距离应变片A、应变片B、应变片C和应变片D的上端或下端20cm。
进一步，为了快速准确的获得被测钢筋所在的位置，在步骤一中，选取剪力墙、柱的被检测部位时，通过钢筋探测仪确定被测钢筋的具体位置。
本发明中，钢筋试样与被测钢筋均来自于同一建筑之中，这样，通过在非重要部位截取一段钢筋试样，不仅不影响既有建筑的正常使用功能，而且还能获取与被测钢筋相一致的计算参数，从而便于后续对被测钢筋的应力值进行准确的计算，还能便于后续对被测钢筋的受力状态进行准确的分析；通过上述方法能够采用切断钢筋释放应力的方法直接测试已有钢筋混凝土剪力墙、柱中钢筋的实际应力，由于在剪力墙、柱中由于钢筋数量多，因此切断一根钢筋不影响整体结构的受力及其安全状态。通过对比分析所测钢筋实际应力与其屈服强度和极限强度的大小关系可快速方便的得知钢筋所处的受力状态，从而反映出已有剪力墙、柱所处的受力状态；本发明采用应力释放的方法测试钢筋的实际应力，是一种较为直接且可靠的方法。该方法的施工工艺简便实用，实施成本低，是一种便捷准确的测量方法，具有高效，安全，可靠，经济等特点，适用于已经在使用中的钢筋混凝土剪力墙、柱的安全检测，并具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明用于截取钢筋测试钢筋弹性模量的示意图一；
图2是本发明用于截取钢筋测试钢筋弹性模量的示意图二；
图3是发明用于测试钢筋实际应力的应变片布置示意图；
图4是发明用于测试钢筋实际应力的示意图。
图中:1、钢筋试样，2、被测钢筋，3、应变片A，4、应变片B，5、应变片C，6、应变片D，7、导线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图4所示，本发明提供一种已有钢筋混凝土剪力墙、柱中钢筋实际应力的测量方法，包括以下步骤；
步骤一：在钢筋混凝土剪力墙、柱的非重要部位截取一段钢筋试样1用于获取钢筋的弹性模量E，屈服强度fy和极限抗拉强度fu等信息；
步骤二：在剪力墙、柱的被检测部位凿除混凝土形成混凝土洞以使被测钢筋2一段裸露；
步骤三：将被测钢筋2表面的氧化层磨掉至光滑并清洁干净，在被测钢筋2上同一断面的周向上间隔90度角分别贴附安装应变片A3、应变片B 4、应变片C5和应变片D6；应变片A3、应变片B 4、应变片C5和应变片D6的方向均与被测钢筋2的轴向一致，这样能使得应变片与钢筋同步变形，从而有效保证了测量的精确性；使应变采集仪通过导线7分别连接应变片A3、应变片B 4、应变片C5和应变片D6；
在被测试钢筋露出部分的一端确定好粘贴应变片的位置后，为了尽量减少削弱钢筋截面，只将钢筋表面的氧化层磨平，不能过多削弱钢筋截面。
步骤四：在被测钢筋2被切断前，利用应变采集仪通过应变片A3、应变片B 4、应变片C5和应变片D6分别获得对应帖附位置的初始应变ε30、ε40、ε50和ε60，并根据公式(1)获得被测钢筋2的初始应变值
Figure BDA0003001275130000041
Figure BDA0003001275130000042
在应变片3、应变片B 4、应变片C5和应变片D6上方或下方选定切断位置，并切断被测钢筋2，然后，利用应变采集仪通过应变片A3、应变片B 4、应变片C5和应变片D6分别获得对应帖附位置的释放应变ε31、ε41、ε51、ε61，并根据公式(2)获得被测钢筋2的释放应变值
Figure BDA0003001275130000043
Figure BDA0003001275130000044
根据公式(3)获得被测钢筋2在被切断前后的应变差值Δε；
Figure BDA0003001275130000051
步骤五：利用钢筋的应力-应变关系，根据公式(4)求出被测钢筋2的实际应力值σ；
σ＝E×Δε(4)；
步骤六：对比分析实际应力值σ、屈服强度fy和极限抗拉强度fu的大小关系并确定出被测钢筋2处的受力状态；
步骤七：将切断的被测钢筋2重新进行连接，并利用细石混凝土填灌捣实被凿除的混凝土洞。
为了保证连接强度和承载强度，在步骤七中，细石混凝土的强度比凿除的混凝土强度高一个等级。
在步骤二中，裸露的一段被测钢筋2的长度为20～30cm，且混凝土洞的开凿深度越过钢筋5cm，从而能满足应变片安装所需的空间。
在步骤三中，切断位置距离应变片A3、应变片B 4、应变片C5和应变片D6的上端或下端20cm，从而能有效防止切断钢筋过程中损伤到应变片。
为了快速准确的获得被测钢筋所在的位置，在步骤一中，选取剪力墙、柱的被检测部位时，通过钢筋探测仪确定被测钢筋2的具体位置。
本发明中，钢筋试样与被测钢筋均来自于同一建筑之中，这样，通过在非重要部位截取一段钢筋试样，不仅不影响既有建筑的正常使用功能，而且还能获取与被测钢筋相一致的计算参数，从而便于后续对被测钢筋的应力值进行准确的计算，还能便于后续对被测钢筋的受力状态进行准确的分析；通过上述方法能够采用切断钢筋释放应力的方法直接测试已有钢筋混凝土剪力墙、柱中钢筋的实际应力，由于在剪力墙、柱中由于钢筋数量多，因此切断一根钢筋不影响整体结构的受力及其安全状态。通过对比分析所测钢筋实际应力与其屈服强度和极限强度的大小关系可快速方便的得知钢筋所处的受力状态，从而反映出已有剪力墙、柱所处的受力状态；本发明采用应力释放的方法测试钢筋的实际应力，是一种较为直接且可靠的方法。该方法的施工工艺简便实用，实施成本低，是一种便捷准确的测量方法，具有高效，安全，可靠，经济等特点，适用于已经在使用中的钢筋混凝土剪力墙、柱的安全检测，并具有广泛的实用性。

Claims (5)

1.一种已有钢筋混凝土剪力墙、柱中钢筋实际应力的测量方法，其特征在于，包括以下步骤；
步骤一：在钢筋混凝土剪力墙、柱的非重要部位截取一段钢筋试样(1)用于获取钢筋的弹性模量E，屈服强度fy和极限抗拉强度fu信息；
步骤二：在剪力墙、柱的被检测部位凿除混凝土保护层并形成混凝土洞以使被测钢筋(2)一段裸露；
步骤三：将被测钢筋(2)表面的氧化层磨掉至光滑并清洁干净，在被测钢筋(2)上同一断面的周向上间隔90度角分别贴附安装应变片A(3)、应变片B(4)、应变片C(5)和应变片D(6)；应变片A(3)、应变片B(4)、应变片C(5)和应变片D(6)的方向均与被测钢筋(2)的轴向一致；使应变采集仪通过导线(7)分别连接应变片A(3)、应变片B(4)、应变片C(5)和应变片D(6)；
步骤四：在被测钢筋(2)被切断前，利用应变采集仪通过应变片A(3)、应变片B(4)、应变片C(5)和应变片D(6)分别获得对应帖附位置的初始应变ε30、ε40、ε50和ε60，并根据公式(1)获得被测钢筋(2)的初始应变值
Figure FDA0003001275120000011
Figure FDA0003001275120000012
在应变片(3)、应变片B(4)、应变片C(5)和应变片D(6)上方或下方选定切断位置，并切断被测钢筋(2)，然后，利用应变采集仪通过应变片A(3)、应变片B(4)、应变片C(5)和应变片D(6)分别获得对应帖附位置的释放应变ε31、ε41、ε51、ε61，并根据公式(2)获得被测钢筋(2)的释放应变值
Figure FDA0003001275120000013
Figure FDA0003001275120000014
根据公式(3)获得被测钢筋(2)在被切断前后的应变差值Δε；
Figure FDA0003001275120000015
步骤五：利用钢筋的应力-应变关系，根据公式(4)求出被测钢筋(2)的实际应力值σ；
σ＝E×Δε (4)；
步骤六：对比分析实际应力值σ、屈服强度fy和极限抗拉强度fu的大小关系并确定出被测钢筋(2)处的受力状态；
步骤七：将切断的被测钢筋(2)重新进行连接，并利用细石混凝土填灌捣实被凿除的混凝土洞。
2.根据权利要求1所述的一种已有钢筋混凝土剪力墙、柱中钢筋实际应力的测量方法，其特征在于，在步骤七中，细石混凝土的强度比凿除的混凝土强度高一个等级。
3.根据权利要求1或2所述的一种已有钢筋混凝土剪力墙、柱中钢筋实际应力的测量方法，其特征在于，在步骤二中，裸露的一段被测钢筋(2)的长度为20～30cm，且混凝土洞的开凿深度越过钢筋5cm。
4.根据权利要求3所述的一种已有钢筋混凝土剪力墙、柱中钢筋实际应力的测量方法，其特征在于，在步骤三中，切断位置距离应变片A(3)、应变片B(4)、应变片C(5)和应变片D(6)的上端或下端20cm。
5.根据权利要求4所述的一种已有钢筋混凝土剪力墙、柱中钢筋实际应力的测量方法，其特征在于，在步骤一中，选取剪力墙、柱的被检测部位时，通过钢筋探测仪确定被测钢筋(2)的具体位置。
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