混凝土表面应力的测试方法与流程

1.本发明属于工程物探技术领域。


背景技术：

2.在役混凝土使用多年后，需要查明其应变的分布，一般采用建设期埋设应变计的方式，但由于早期预埋数量有限或多年后已失效，常常无法满足实际需要。
3.中国专利文献申请号为cn201110079624.3、发明专利名称为“一种立井井壁既有应力的原位测试方法”，该专利通过在井壁内表面开双孔，测试双孔中间部位的应变变化，根据开孔前后应变的改变量计算井壁的既有应力。该专利在井壁内开双孔，对混凝土损伤较大；另外，由于测试点两侧边的混凝土为解除，侧边应力影响较大，较难测试到实际值；对于薄板状混凝土，由于该方法对混凝土损伤大，实施与使用较困难。


技术实现要素：

4.本发明目的：针对当前混凝土应力测试方法存在的检测不准及对混凝土损伤大的问题，采用更优化的方式在混凝土表面打孔进行应力解除，使混凝土的损伤最小，精确的测试出原位混凝土的应变值。
5.本发明的技术方案是：
6.一种混凝土表面应力的测试方法，包括：在测试点粘贴两个相互垂直的应变片，对测试点进行分段应力解除，记录初始应力值和每段应力解除后的应变值，计算每段应力解除前后的应力差，计算相邻两个应力差的比值作为应变梯度变化值，当连续三个应变梯度变化值均小于一定阈值时停止应力解除，计算总应变值。
7.当初始三个应力差均小于一定阈值时，认为应力无变化，停止应力解除。
8.所述分段应力解除的方法是在测试点垂直安装浅层取样钻机，以段长5mm进行分段应力解除。
9.在粘贴应变片对混凝土进行表面处理，根据混凝土的设计和形状，在混凝土表面推测应力方向，以推测应力方向贴应变片1，横向贴应变片2。
10.应变片1的应力值记为ε
i
，应变变片2的应力值记为ε
hi
，第i段的应变差为δε
i
＝ε
i
‑
ε
i
‑1，应变差的绝对值为δ∣ε
i
∣，δ∣ε
i
∣＝∣(∣ε
i
∣
‑
∣ε
i
‑1∣)∣，若连续三个数应变差的绝对值δ∣ε1∣、δ∣ε2∣、δ∣ε3∣均小于5με，为测试点无应变，终止测试。
11.应变梯度变化值t
εi
计算公式为t
εi
＝δε
i
/δε
i
‑1，当t
εi
‑2、t
εi
‑1、t
εi
连续三个数均小于0.5时，计算应变梯度变化算术平均值δt，应力解除至第i段停止，终止测试。
12.混凝土的总应变值ε＝(ε
s2
ε
h2
)
1/2
，
13.混凝土推测应力方向的应变值ε
s
＝ε
i
δε
i
×
(1/(1
‑
δt))
‑
δε
i
，δt＝(t
εi
t
εi
‑1 t
εi
‑2)/3
14.垂直方向的应变值ε
h
＝ε
hi
δε
hi
×
(1/(1
‑
δt
h
))
‑
δε
hi
15.δt
h
＝(t
hi
t
hi
‑1 t
hi
‑2)/3
16.式中：ε
h
—混凝土应变片2的应变值，ε
hi
—第i段应变片2的应变值，δε
hi
—第i段应变片2的应变差，δt
h
—应变片2的梯度变化算术平均值，t
hi
—第i段应变片2的梯度变化值，t
hi
‑1—第i
‑
1段应变片2的梯度变化值，t
hi
‑2—第i
‑
2段应变片2的梯度变化值。
17.应变片1：一级配混凝土应变片栅丝长度大于75mm，二级配混凝土应变片栅丝长度大于100mm；应变片2：栅丝长度约为应变片1栅丝长度的三分之二。
18.取样钻机钻头内径减去粘贴的应变片外缘直径的差值大于10mm。
19.粘贴应变片前，用打磨机或砂纸对测试点表面进行打磨，使测试面平整光滑，对测试面清洗与干燥处理。
20.混凝土测试面和应变片底面分别均匀涂上粘接剂，粘贴应变片在测试面上，连接电阻应变仪与测试，记录应变片1的初始读数ε0、贴应变片2的初始读数ε
h0
；每段应力解除前断开电阻应变仪，每段应力解除后提升钻机钻头离开混凝土面，应变片连接电阻应变仪进行测试
21.本发明的有益效果是：相比其他应力解除测试方法，该方法对混凝土的损伤一般可以减少一半以上，对现役混凝土的损伤最小，利于该方法的实施与应用；该方法能够快速精确地测试出在役混凝土的应变值。
附图说明
22.图1应变片粘贴与钻孔解压位置示意图。
23.图2是本发明的流程图。
具体实施方式
24.实施例1：
25.(1)根据混凝土的设计和形状，在混凝土表面推测应力方向。
26.(2)用打磨机或砂纸对测试点表面进行打磨，使测试面平整光滑，对测试面清洗与干燥处理。
27.(3)用一定栅丝长度的应变片测试应变，在混凝土测试面和应变片底面分别均匀涂上粘接剂，以推测应力方向贴应变片1，横向贴应变片2，牢固粘贴应变片在测试面上。采用一级配混凝土应变片1的栅丝长度不小于75mm；二级配混凝土应变片1的栅丝长度不小于100mm；应变片2的栅丝长度约为应变片1栅丝长度的三分之二的方法选择应变片；在混凝土测试面和应变片底面分别均匀涂上粘接剂，以推测应力方向贴应变片1，横向贴应变片2，牢固粘贴应变片在测试面上。
28.(4)按要求连接电阻应变仪与测试，记录应变片1的初始读数ε0、贴应变片2的初始读数ε
h0
。
29.(5)在测试点垂直安装浅层取样钻机，以段长5mm进行分段应力解除，并进行测试，分别记录第i段应变片1的应变ε
i
、应变片2的应变ε
hi
。
30.(6)第i段的应变差为δε
i
，有δε
i
＝ε
i
‑
ε
i
‑131.式中：δε
i
—第i段的应变差，单位με；ε
i
—第i段的应变值，单位με；ε
i
‑1—第i
‑
1段的应变值，单位με。
32.应变梯度变化值t
εi
计算公式如下：
33.t
εi
＝δε
i
/δε
i
‑134.式中：t
εi
—第i段梯度变化值；δε
i
—第i段的应变差，με；δε
i
‑1—第i
‑
1段的应变差，με。
35.(7
‑
1)测试点无应变时，测试初始读数ε0和第1段ε1、第2段ε2、第3段ε3应变值，计算第i段应变差的绝对值为δ∣ε
i
∣：
36.δ∣ε
i
∣＝∣(∣ε
i
∣
‑
∣ε
i
‑1∣)∣
37.式中：δ∣ε
i
∣—第i段应变差的绝对值，με；∣ε
i
∣—第i段应变值的绝对值，με；∣ε
i
‑1∣—第i
‑
1段应变值的绝对值，με。
38.若连续三个数应变差的绝对值δ∣ε1∣、δ∣ε2∣、δ∣ε33∣均小于5με，为测试点无应变，终止测试。
39.(7
‑
2)测试点有应变变化时，当t
εi
‑2、t
εi
‑1、t
εi
连续三个数均小于0.5时，计算应变梯度变化算术平均值δt，应力解除至第i段停止，终止测试。
40.混凝土推测应力方向的应变值ε
s
为：
41.ε
s
＝ε
i
δε
i
×
(1/(1
‑
δt))
‑
δε
i
42.δt＝(t
εi
t
εi
‑1 t
εi
‑2)/3
43.式中：ε
s
—混凝土的应变值，单位με；ε
i
—第i段的应变值，单位με；δε
i
—第i段的应变差，单位με；δt—梯度变化算术平均值；t
εi
—第i段梯度变化值；t
εi
‑1—第i
‑
1段的梯度变化值；t
εi
‑2—第i
‑
2段的梯度变化值。
44.混凝土应变片2的应变值ε
h
为：
45.ε
h
＝ε
hi
δε
hi
×
(1/(1
‑
δt
h
))
‑
δε
hi
46.δt
h
＝(t
hi
t
hi
‑1 t
hi
‑2)/3
47.式中：ε
h
—混凝土应变片2的应变值，单位με；ε
hi
—第i段应变片2的应变值，με；δε
hi
—第i段应变片2的应变差，με；δt
h
—应变片2的梯度变化算术平均值；t
hi
—第i段应变片2的梯度变化值；t
hi
‑1—第i
‑
1段应变片2的梯度变化值；t
hi
‑2—第i
‑
2段应变片2的梯度变化值。
48.混凝土的总应变值ε：
49.ε＝(ε
s2
ε
h2
)
1/2
50.式中：ε—混凝土的总应变值，单位με；ε
s
—凝土推测应力方向的应变值ε
s
；ε
h
—混凝土应变片2的应变值。