CN212300312U - 一种钢管混凝土内部核心混凝土纵向应变监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种钢管混凝土内部核心混凝土纵向应变监测装置，包括设置在钢管外的数据采集仪和计算机，还包括设置在钢管内的工字钢架、应变片和连接线。本实用新型通过连接线将工字钢架固定在测试点处，然后浇灌混凝土并养护；通过对工字钢架应变的监测，进而监测出钢管混凝土内部测试点处核心混凝土的纵向应变。本实用新型通过对工字钢架的精确定位，消除了浇灌混凝土对工字钢架和应变片位置的扰动，解决了现有应变测试原件在试样内部容易错位的问题，可广泛应用于钢管混凝土内部监测试验领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种钢管混凝土变形监测技术领域，具体涉及一种钢管混凝土内部核心混凝土纵向应变监测装置。
背景技术
钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成，且钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的结构构件。由于钢管对其核心混凝土的约束作用，使混凝土处于三轴应力状态，从而提高了混凝土的强度、塑性等力学性能。同时，由于混凝土的存在，可以延缓或避免钢管过早地发生局部屈曲，从而可以保证钢材性能的充分发挥。然而在钢管混凝土受力过程中由于混凝土的隐蔽性，很难监测钢管混凝土内部的应变。
目前进行的有关钢管混凝土的试验中，有一种对钢管与混凝土界面裂缝、脱空的监测方法，但其局限于钢管与混凝土交界面，无法实现对内部混凝土的应变监测。还有一种以混凝土块为测试基体进行混凝土内部监测的方法，但是测试基体数量多，体积要求不小，不适用于小体积钢管混凝土构件；对钢管壁开孔过多，影响钢管混凝土的力学性能；并且测试基体的破坏对应变片监测结果产生较大的扰动，不能真实监测钢管混凝土内部受力情况。
因此，目前亟待发明一种钢管混凝土内部核心混凝土纵向应变监测装置，以监测钢管混凝土内部应变。
发明内容
本发明提供一种钢管混凝土内部核心混凝土纵向应变监测装置，该装置可以监测钢管混凝土内部测试点处的纵向应变，从而有利于研究钢管混凝土在外荷载作用下的内部变形、开裂情况。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种钢管混凝土内部核心混凝土纵向应变监测装置，包括设置在钢管外的数据采集仪和计算机，还包括设置在钢管内的工字钢架、应变片和连接线，所述应变片纵向固定在工字钢架的腹板表面中心位置且腹板的正反两面均对称固定有应变片，所述两根连接线平行穿过工字钢架的上腋后左右两端分别扭绞成麻花状，钢管的管壁上对称开设有用于引出连接线和应变片的输出导线的通孔，连接线从钢管上的通孔穿出后拉紧固定在钢管的外壁上，应变片的输出导线从钢管上的通孔穿出后与数据采集仪的输入端连接，数据采集仪的输出端连接计算机。
优选地，所述工字钢架由三块钢片焊接而成，工字钢架的上板、下板为尺寸相同的正方形钢片，中间为工字钢片，工字钢片的上翼缘板、下翼缘板和腹板一体成型；所述工字钢架的工字钢片位于正方形钢片的中线处。
优选地，所述两根连接线平行位于工字钢片的两侧且在上翼缘板与上板形成的直角位置处。
优选地，所述应变片采用粘贴的连接方式固定在工字钢架腹板表面中心位置。
优选地，所述应变片表面涂刷有环氧树脂，并用防水胶带环着工字钢架的腹板将对称设置的两块应变片包裹。
优选地，所述应变片的输出导线在待测点处距离钢管最近的通孔穿出。
优选地，所述连接线为钢丝绳。
本实用新型的钢管混凝土内部核心混凝土纵向应变监测装置，具有以下优点：
(1)利用工字钢架的上下钢片与核心混凝土纵向受力协调，同时工字钢架整体变形协调，实现了测试材料与钢管混凝土内部核心混凝土纵向变形协调，能够真实反映钢管混凝土内部核心混凝土的纵向应变；
(2)通过连接线固定工字钢架的位置，消除了浇灌混凝土对工字钢架和应变片位置的扰动，解决了现有应变测试元件在试样内部容易错位的问题。另外钢丝绳体积小，不足以影响核心混凝土的整体性，并且待钢管构件养护完成后，可剪断在钢管外壁捆绑的部分，防止对钢管混凝土内部变形的影响；
(3)粘贴在工字钢架上的应变片数量少，并且连接应变片的导线在待测点处附近距离钢管最近的通孔穿出，最大程度降低由于导线过多造成的钢管混凝土内部应变的扰动；
(4)本装置成本低、操作简单，有利于研究钢管混凝土内部变形等情况。
附图说明
图1为本实用新型装置的结构示意图；
图2为本实用新型装置的纵向剖面图；
图3为本实用新型装置的工字钢架和应变片的结构示意图；
图4为本实用新型装置的工字钢架和应变片的另一结构示意图；
图中：1-工字钢架；1-1上板；1-2下板；1-3上翼缘板；1-4下翼缘板；1-5腹板；2-应变片；3-应变片的输出导线；4-连接线；5-钢管；6-数据采集仪；7-计算机。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。
如图1-4所示，本实用新型的钢管混凝土内部核心混凝土纵向应变监测装置，包括设置在钢管5内的工字钢架1、应变片2和连接线4，以及设置在钢管5外的数据采集仪6和计算机7。所述应变片2纵向固定在工字钢架1的腹板1-5表面中心位置且腹板1-5的正反两面均对称固定有应变片，所述两根连接线4平行穿过工字钢架1的上腋后左右两端分别扭绞成麻花状，以固定工字钢架1使其不能滑移，钢管5的管壁上对称开设有用于引出连接线4和应变片的输出导线3的通孔，连接线4从钢管5上的通孔穿出后拉紧环绕捆绑在钢管5的外壁上，应变片的输出导线3从钢管5上的通孔穿出后与数据采集仪6的输入端连接，数据采集仪6的输出端连接计算机7。
优选地，所述工字钢架1由三块钢片焊接而成，工字钢架的上板1-1、下板1-2为尺寸相同的正方形钢片，中间为工字钢片，工字钢片的上翼缘板1-3、下翼缘板1-4和腹板1-5一体成型；所述工字钢架1的工字钢片位于正方形钢片的中线处。
优选地，所述两根连接线平行位于工字钢片的两侧且在上翼缘板与上板形成的直角位置处。
优选地，所述应变片2采用粘贴的连接方式固定在工字钢架的腹板表面中心位置。
优选地，所述应变片2表面涂刷有环氧树脂，并用防水胶带环着工字钢架的腹板1.5将对称设置的两块应变片包裹，对应变片做好防水处理。
优选地，所述应变片的输出导线3在待测点处距离钢管最近的通孔穿出后与数据采集仪6的输入端连接，最大程度降低由于导线过长造成的钢管混凝土内部应变的扰动。
优选地，所述连接线4为钢丝绳。钢丝绳选择粗细适宜的两根。
优选地，所述工字钢架1可以按以下材料、尺寸比例设计：由设定形状的三块钢片焊接而成，工字钢架1的上板1-1、下板1-2均为边长50mm，厚3mm，材料为Q235的正方形钢片，中间的工字钢片截面高80mm，宽50mm，腹板宽20mm，翼缘宽15mm，厚度3mm，材料为Q235钢材。正方形钢片分别对准中线焊接在工字钢片的上下两面。
本实用新型还提供了钢管混凝土内部核心混凝土纵向应变监测方法，使用方法具体包括以下步骤：
(1)根据钢管混凝土构件尺寸，设计加工制作工字钢架1，在工字钢架1上粘贴应变片2，将应变片2纵向粘贴在工字钢架1的腹板1-5表面中心位置，正反两面对称粘贴，将应变片2涂刷环氧树脂，再用防水胶带环着工字钢架的腹板1-5将对称设置的两块应变片包裹确保应变片2做好防水处理。
(2)在钢管测试部位上对称开设两个小孔，孔径尽量小以减小对试件力学性能的影响。若监测的是钢管中部核心混凝土的应变，则在钢管中部对称开孔。
(3)向钢管内浇筑混凝土至待测部位并振捣密实。
(4)将两根粗细适宜的钢丝绳4同步平行穿过工字钢架1上腋，并且钢丝绳4左右两端分别扭绞成麻花状，以固定工字钢架1使其不能滑移，接着将钢丝绳4从钢管对称开孔处伸出并拉紧环绕捆绑在外部钢管壁上。工字钢架1放置在钢管混凝土试件内部测试点处，保持工字钢架1轴线平行于钢管的中轴线，若监测的是核心混凝土的中心位置则工字钢架1轴线与钢管的中轴线重合。将应变片的输出导线3弯折起来，随着钢丝绳4从钢管上最近的开孔处穿出，应变片的输出导线3预留足够长度，以方便接线。
(5)继续缓慢浇筑混凝土，直至完成整个构件的浇筑，在此期间振捣时注意保护埋入物的整体性，对从钢管混凝土内引出的导线3编好测点号。待构件养护完成后，可剪断在钢管外壁捆绑钢丝绳4的部分，防止对钢管混凝土内部变形的影响，随后即可进行混凝土内部应变监测试验。
本实用新型的钢管混凝土内部核心混凝土纵向应变监测装置的工作原理为：当钢管混凝土构件受压时，由于核心混凝土与工字钢架之间粘结力的存在和变形的协调性，使得两者能够共同工作，而且钢材的受力性能好，力学行为也较稳定，受外界因素干扰少，在一定范围内，工字钢架与钢管内核心混凝土可以实现应力传递，并达到变形协调。从而通过计算机连接数据采集仪，采集粘贴在工字钢架上的应变片传输的信号，经过数据、图像处理在计算机上呈现出所测位置处的应变信息。通过对工字钢架应变的监测，进而监测出钢管混凝土内部所测位置处的应变。
Claims (7)
1.一种钢管混凝土内部核心混凝土纵向应变监测装置，包括设置在钢管外的数据采集仪和计算机，其特征在于：还包括设置在钢管内的工字钢架、应变片和两根连接线，所述应变片纵向固定在工字钢架的腹板表面中心位置且腹板的正反两面均对称固定有应变片，所述两根连接线平行穿过工字钢架的上腋后左右两端分别扭绞成麻花状，钢管的管壁上对称开设有用于引出两根连接线和应变片的输出导线的通孔，两根连接线从钢管上的通孔穿出后拉紧固定在钢管的外壁上，应变片的输出导线从钢管上的通孔穿出后与数据采集仪的输入端连接，数据采集仪的输出端连接计算机。
2.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土内部核心混凝土纵向应变监测装置，其特征在于：所述工字钢架由三块钢片焊接而成，工字钢架的上板、下板为尺寸相同的正方形钢片，中间为工字钢片，工字钢片的上翼缘板、下翼缘板和腹板一体成型；所述工字钢架的工字钢片位于正方形钢片的中线处。
3.根据权利要求2所述的一种钢管混凝土内部核心混凝土纵向应变监测装置，其特征在于：所述两根连接线平行位于工字钢片的两侧且在上翼缘板与上板形成的直角位置处。
4.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土内部核心混凝土纵向应变监测装置，其特征在于：所述应变片采用粘贴的连接方式固定在工字钢架腹板表面中心位置。
5.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土内部核心混凝土纵向应变监测装置，其特征在于：所述应变片表面涂刷有环氧树脂，并用防水胶带环着工字钢架的腹板将对称设置的两块应变片包裹。
6.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土内部核心混凝土纵向应变监测装置，其特征在于：所述应变片的输出导线在待测点处距离钢管最近的通孔穿出。
7.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土内部核心混凝土纵向应变监测装置，其特征在于：所述连接线为钢丝绳。
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|---|---|---|---|---|
| CN113484152A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-10-08 | 广西路桥工程集团有限公司 | 用于测试钢管混凝土拱肋套箍作用的测试装置及方法 |
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