CN113740161A - 先张预应力混凝土空心板钢绞线有效预应力检测方法 - Google Patents

先张预应力混凝土空心板钢绞线有效预应力检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种先张预应力混凝土空心板钢绞线有效预应力检测方法，包括：在先张预应力混凝土空心板表面选择检测区域；在检测区域粘贴应变片；沿检测区域边界刻槽，刻槽深度超过预应力钢绞线保护层，以释放检测区域混凝土应力，通过应变片测试检测区域混凝土的应变值ε”；凿除检测区域混凝土露出预应力钢绞线，在预应力钢绞线上粘贴应变片；切割预应力钢绞线，通过应变片测试预应力钢绞线在钢丝旋向方向上的应变值ε’；计算预应力钢绞线的轴向应变
Figure DDA0003255473430000011
θ为预应力钢绞线上沿钢丝旋向与预应力钢绞线轴线间的夹角；计算预应力钢绞线的有效预应力σ＝Eε。本发明可以准确的检测混凝土空心板中钢绞线的现存预应力。

Description

先张预应力混凝土空心板钢绞线有效预应力检测方法
技术领域
本发明涉及材料检测技术领域。更具体地说，本发明涉及一种先张预应力混凝土空心板钢绞线有效预应力检测方法。
背景技术
先张预应力混凝土空心板主要是指在台座上张拉预应力筋后浇筑混凝土，并通过放张预应力筋由粘结传递而建立预应力的混凝土结构。其构造简单、受力明确、建筑高度小，在公路桥梁中被广泛应用。钢绞线作为预应力筋是最为主要的受力材料，一般由冷拉光圆钢丝捻制而成，横截面是由多个实心圆组成的组合截面，钢绞线外接圆直径是该组合截面的公称直径。先张预应力混凝土在施工阶段和运营阶段会产生预应力损失，预应力损失会直接影响结构承载能力，故既有先张预应力混凝土空心板钢绞线有效预应力的准确检测尤其重要。在申请号为201520149071.8的实用新型专利中公开了一种预应力混凝土桥梁钢绞线现存应力检测系统，然而该检测系统对钢绞线的预应力检测仍有较大误差。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种先张预应力混凝土空心板钢绞线有效预应力检测方法，可以准确的检测混凝土空心板中钢绞线的现存预应力。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种先张预应力混凝土空心板钢绞线有效预应力检测方法，包括：
在先张预应力混凝土空心板表面选择检测区域，该检测区域正对的先张预应力混凝土空心板内部有预应力钢绞线分布；
在检测区域沿预应力钢绞线轴向方向粘贴应变片；
沿检测区域边界刻槽，刻槽深度超过预应力钢绞线保护层，以释放检测区域混凝土应力，待检测区域混凝土应力释放完成后，通过应变片测试检测区域混凝土在预应力钢绞线轴向上的应变值ε”；
凿除检测区域混凝土以露出预应力钢绞线，在预应力钢绞线上沿钢丝旋向粘贴应变片；
切割预应力钢绞线以使应变片覆盖的钢丝被切断，通过应变片测试预应力钢绞线在钢丝旋向方向上的应变值ε’；
计算预应力钢绞线的轴向应变
Figure BDA0003255473410000021
其中θ为预应力钢绞线上沿钢丝旋向与预应力钢绞线轴线间的夹角；
计算预应力钢绞线的有效预应力σ＝Eε，其中E为预应力钢绞线的轴向拉伸弹性模量。
优选的是，还包括：
在预应力钢绞线被切割的断口两端分别安装夹具，采用拉拔仪进行同步张拉，两端均张拉至σ时，通过焊接的方式对断口进行连接，连接完成后对检测区域凿除部位填充高强混凝土，使先张预应力混凝土空心板恢复原状。
优选的是，在先张预应力混凝土空心板表面选择检测区域的方法包括：
收集先张预应力混凝土空心板待检测部位的结构设计图纸，确定先张预应力混凝土空心板待检测部位的预应力钢绞线可能的分布状况，在可能有预应力钢绞线分布的先张预应力混凝土空心板内部对应的先张预应力混凝土空心板表面选择初步检测区域；
在先张预应力混凝土空心板表面的初步检测区域，采用电磁感应法对预应力钢绞线定位，选择精确检测区域。
优选的是，所述精确检测区域的长×宽为20cm×10cm，精确检测区域沿预应力钢绞线对称且精确检测区域的长边与预应力钢绞线平行。
优选的是，预应力钢绞线上沿钢丝旋向与预应力钢绞线轴线间的夹角θ的计算方法为：
测量预应力钢绞线的公称直径D和捻距T，通过公式θ＝arctan(πD/T)求得预应力钢绞线上沿钢丝旋向与预应力钢绞线轴线间的夹角θ。
优选的是，在凿除检测区域混凝土时，凿除厚度超过预应力钢绞线保护层，以使预应力钢绞线与混凝土无粘结和挤压，清理预应力钢绞线表面，使其干净无污物。
本发明至少包括以下有益效果：通过检测混凝土在预应力钢绞线周向的应变和钢绞线本身钢丝旋向上的应变，可准确的计算出预应力钢绞线的现存预应力，相比于现有的检测方法，本发明的方法考虑了预应力钢绞线在混凝土中的预应力释放，修正了单纯考虑钢绞线预应力释放计算产生的偏差，使得检测结果更加准确。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明实施例所述检测区域的示意图；
图2为本发明实施例所述在检测区域粘贴应变片的示意图；
图3为本发明实施例所述在检测区域凿除混凝土后露出的钢绞线上粘贴应变片的示意图；
图4为本发明实施例所述钢绞线上应力、应变方向的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
一种先张预应力混凝土空心板钢绞线有效预应力检测方法，包括：
S1、如图1所示，在先张预应力混凝土空心板1表面选择检测区域2，该检测区域2正对的先张预应力混凝土空心板1内部有预应力钢绞线5分布；
具体的，在先张预应力混凝土空心板1表面选择检测区域2的方法包括：
收集先张预应力混凝土空心板1待检测部位的结构设计图纸，确定先张预应力混凝土空心板待检测部位的预应力钢绞线5可能的分布状况，在可能有预应力钢绞线5分布的先张预应力混凝土空心板1内部对应的先张预应力混凝土空心板1表面选择初步检测区域；
在先张预应力混凝土空心板1表面的初步检测区域，采用电磁感应法对预应力钢绞线5定位，选择精确检测区域，更具体的，所述精确检测区域的长×宽为20cm×10cm，精确检测区域沿预应力钢绞线5对称且精确检测区域的长边与预应力钢绞线平行。
下面步骤中所述的检测区域1均是指精确检测区域。
S2、如图2所示，在检测区域2沿预应力钢绞线5轴向方向粘贴应变片3；
具体的，应变片3粘贴后，通过导线将应变片3与应变仪4连接，将应变仪4调试归零，应变仪4用于在应变片3接收到应变信号时，采集应变信号数据。
S3、沿检测区域2边界刻槽，刻槽深度超过预应力钢绞线5保护层，以释放检测区域2混凝土应力，待检测区域2混凝土应力释放完成后，通过应变片3测试检测区域2混凝土在预应力钢绞线5轴向上的应变值ε”；
S4、如图3所示，凿除检测区域2混凝土以露出预应力钢绞线5，在预应力钢绞线5上沿钢丝旋向粘贴应变片3；
具体的，在凿除检测区域2混凝土时，凿除厚度超过预应力钢绞线5保护层，以使预应力钢绞线5与混凝土无粘结和挤压，清理预应力钢绞线5表面，使其干净无污物。
具体的，应变片3为耐高温应变片，应变片3粘贴后，同样通过导线将应变片3与应变仪4连接，将应变仪4调试归零。
S5、切割预应力钢绞线5以使应变片3覆盖的钢丝被切断，具体的，在A点切割，切割时间宜为20s，切割完成后，通过应变片测试预应力钢绞线在钢丝旋向方向上的应变值ε’；
S6、如图4所示，计算预应力钢绞线的轴向应变
Figure BDA0003255473410000041
其中θ为预应力钢绞线上沿钢丝旋向与预应力钢绞线轴线间的夹角；
具体的，预应力钢绞线上沿钢丝旋向与预应力钢绞线轴线间的夹角θ的计算方法为：
测量预应力钢绞线的公称直径D和捻距T，通过公式θ＝arctan(πD/T)求得预应力钢绞线上沿钢丝旋向与预应力钢绞线轴线间的夹角θ。
S7、计算预应力钢绞线的有效预应力σ＝Eε，其中E为预应力钢绞线的轴向拉伸弹性模量。
实施例2
本实施例在实施例1所述的先张预应力混凝土空心板钢绞线有效预应力检测方法基础上，还包括：
S8、在预应力钢绞线被切割的断口两端分别安装夹具，采用拉拔仪进行同步张拉，两端均张拉至σ时，通过焊接的方式对断口进行连接，连接完成后对检测区域凿除部位填充高强混凝土，使先张预应力混凝土空心板恢复原状。
对比例
本对比例在实施例1所述的先张预应力混凝土空心板钢绞线有效预应力检测方法基础上，去掉步骤S2、S3，同时在步骤S6中，计算预应力钢绞线的轴向应变
Figure BDA0003255473410000051
在步骤S7中，计算预应力钢绞线的有效预应力
Figure BDA0003255473410000052
采用上述实施例1和对比例的方法对同一先张预应力混凝土空心板钢绞线进行预应力检测，检测结果如表1所示，该先张预应力混凝土空心板钢绞线的轴向拉伸弹性模量E通过提前测量得到，其值为195Gpa，预应力钢绞线的公称直径D为15.7mm，捻距T为230mm，钢绞线中预应力实际值通过千斤顶张拉保证。
表1
Figure BDA0003255473410000053
从表1不难看出，本发明提供的先张预应力混凝土空心板钢绞线有效预应力检测方法通过检测混凝土在预应力钢绞线轴向的应变和钢绞线本身钢丝旋向上的应变，可准确的计算出预应力钢绞线的现存预应力，相比于现有的检测方法，本发明的方法考虑了预应力钢绞线在混凝土中的预应力释放，修正了单纯考虑钢绞线预应力释放计算产生的偏差，使得检测结果更加准确。
同时，在实施例2中通过拉拔焊接钢绞线、采用高强混凝土填充检测区域凿除部位，可以使先张预应力混凝土空心板恢复原状，继续投入使用，弥补了检测方法对先张预应力混凝土空心板的破坏。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.先张预应力混凝土空心板钢绞线有效预应力检测方法，其特征在于，包括：
在先张预应力混凝土空心板表面选择检测区域，该检测区域正对的先张预应力混凝土空心板内部有预应力钢绞线分布；
在检测区域沿预应力钢绞线轴向方向粘贴应变片；
沿检测区域边界刻槽，刻槽深度超过预应力钢绞线保护层，以释放检测区域混凝土应力，待检测区域混凝土应力释放完成后，通过应变片测试检测区域混凝土在预应力钢绞线轴向上的应变值ε”；
凿除检测区域混凝土以露出预应力钢绞线，在预应力钢绞线上沿钢丝旋向粘贴应变片；
切割预应力钢绞线以使应变片覆盖的钢丝被切断，通过应变片测试预应力钢绞线在钢丝旋向方向上的应变值ε’；
计算预应力钢绞线的轴向应变
Figure FDA0003255473400000011
其中θ为预应力钢绞线上沿钢丝旋向与预应力钢绞线轴线间的夹角；
计算预应力钢绞线的有效预应力σ＝Eε，其中E为预应力钢绞线的轴向拉伸弹性模量。
2.如权利要求1所述的先张预应力混凝土空心板钢绞线有效预应力检测方法，其特征在于，还包括：
在预应力钢绞线被切割的断口两端分别安装夹具，采用拉拔仪进行同步张拉，两端均张拉至σ时，通过焊接的方式对断口进行连接，连接完成后对检测区域凿除部位填充高强混凝土，使先张预应力混凝土空心板恢复原状。
3.如权利要求1所述的先张预应力混凝土空心板钢绞线有效预应力检测方法，其特征在于，在先张预应力混凝土空心板表面选择检测区域的方法包括：
收集先张预应力混凝土空心板待检测部位的结构设计图纸，确定先张预应力混凝土空心板待检测部位的预应力钢绞线可能的分布状况，在可能有预应力钢绞线分布的先张预应力混凝土空心板内部对应的先张预应力混凝土空心板表面选择初步检测区域；
在先张预应力混凝土空心板表面的初步检测区域，采用电磁感应法对预应力钢绞线定位，选择精确检测区域。
4.如权利要求1所述的先张预应力混凝土空心板钢绞线有效预应力检测方法，其特征在于，所述精确检测区域的长×宽为20cm×10cm，精确检测区域沿预应力钢绞线对称且精确检测区域的长边与预应力钢绞线平行。
5.如权利要求1所述的先张预应力混凝土空心板钢绞线有效预应力检测方法，其特征在于，预应力钢绞线上沿钢丝旋向与预应力钢绞线轴线间的夹角θ的计算方法为：
测量预应力钢绞线的公称直径D和捻距T，通过公式θ＝arctan(πD/T)求得预应力钢绞线上沿钢丝旋向与预应力钢绞线轴线间的夹角θ。
6.如权利要求1所述的先张预应力混凝土空心板钢绞线有效预应力检测方法，其特征在于，在凿除检测区域混凝土时，凿除厚度超过预应力钢绞线保护层，以使预应力钢绞线与混凝土无粘结和挤压，清理预应力钢绞线表面，使其干净无污物。
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