通常情況下,,結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變是隨著荷載的變化而變化的,,為了了解結(jié)構(gòu)件在荷載作用下內(nèi)部應(yīng)力的分布情況,,了解結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)及安全儲備,,需要對結(jié)構(gòu)內(nèi)部進行應(yīng)力測試,從而判斷設(shè)計是否合理,,結(jié)構(gòu)是否安全,。本文介紹鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變測試。
應(yīng)力測試步驟
1. 構(gòu)件達到設(shè)計的強度后,,在各構(gòu)件需測試部位粘貼應(yīng)變片(鋼筋上的應(yīng)變片必須在澆筑混凝土前粘貼),。
2. 對需要測試的構(gòu)件施加設(shè)計荷載,,測試構(gòu)件內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變隨荷載的變化而變化的情況。
3. 對比分析對稱部位的測試數(shù)據(jù),,驗證測試數(shù)據(jù)的準確性,。
主要儀器和材料
1. 儀器:采用聚航科技生產(chǎn)的JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀,測量結(jié)果精確,、功能強大,、軟件式操作。
2. 材料:3mm*2mm及3mm*80mm應(yīng)變片,,502膠水,,密封膠水,環(huán)氧樹脂,,JCN-p膠,,導(dǎo)線,紗布,,膠帶,,丙酮,砂皮,,松香,,焊錫,電池,。
3. 工具:烙鐵,刮刀,,鑷子,,銼刀。
應(yīng)變片粘貼
1.儀器及輔助材料的準備:準備相關(guān)儀器及材料,,并將儀器按1/4橋接線并調(diào)試好,。
2.鋼筋表面貼應(yīng)變片(2mm*3mm);用銼刀將鋼筋表面挫平(比2mm*3mm范圍略大),,并用砂皮磨光(45°方向),,用丙酮清洗干凈,待干燥后,,將應(yīng)變片(3mm*2mm規(guī)格)用502膠水粘貼在鋼筋表面,,通過接線端子將導(dǎo)線與應(yīng)變片引出線相連,盡量使接線端子靠近應(yīng)變片,,防止應(yīng)變片引出線與鋼筋碰到一起,,然后用密封膠將應(yīng)變片與接頭部分封閉,待干燥后再用環(huán)氧樹脂包裹,,并用紗布包裹,,確保不滲水,,最后用膠帶全部裹起來,最后用絕緣電阻表量測應(yīng)變片與鋼筋間的電阻,,必須大于100MΩ,,否則須重新粘貼。
3.將應(yīng)變片粘貼在混凝土表面,;用砂皮將需要粘貼應(yīng)變片處磨平,,并用丙酮清洗干凈,待干燥后用JCN-p膠刮平(越薄越好,,以防氣泡影響測量效果),,待固化后用502膠水將應(yīng)變片(3mm*18mm)貼在該處,通過接線端子將導(dǎo)線與應(yīng)變片引出線焊接起來,,然后用密封膠將接頭處封閉,,防止水分影響,再用絕緣電阻表量測應(yīng)變片與混凝土間的電阻,,必須大于100MΩ,,否則需重新粘貼。
4.施工現(xiàn)場的準備工作,;根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖將已粘貼好應(yīng)變片的鋼筋綁扎并澆在結(jié)構(gòu)混凝土內(nèi),,將導(dǎo)線引出混凝土外,并將導(dǎo)線保護好,,以免被損壞,。
5.儀器的準備及安裝;將儀器按1/4橋方式連接好,,然后將導(dǎo)線與儀器用焊接方法連接,,再把電腦與儀器連接好。
6.所有現(xiàn)場均需要進行有效保護,,以防潮濕天氣的影響,。
測試注意事項
1. 必須選擇合適的粘貼劑,以確保其能傳遞應(yīng)力,,確保在外力作用下,,膠粘劑能準確將應(yīng)力傳遞給應(yīng)變片,使兩者共同作用,,從而提高測試的準確性,。
2. 必須做好鋼筋上應(yīng)變片的防水工作,避免混凝土澆筑時遭到水分侵蝕,,從而降低應(yīng)變片與結(jié)構(gòu)件間的絕緣電阻,,降低應(yīng)變片的靈敏度,影響測試結(jié)果。
3. 導(dǎo)線與應(yīng)變片引出線的連接應(yīng)采用接線端子,,防止導(dǎo)線或應(yīng)變片引出線與結(jié)構(gòu)構(gòu)件接觸,,降低應(yīng)變片與結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的絕緣電阻。
4. 接頭處應(yīng)進行焊接,,確保焊接質(zhì)量,,不得虛焊。
5. 要確保每一道工藝施工前,,基層必須是干燥的,,不同的膠粘劑有不同的固化及干燥要求。
6. 構(gòu)件表面的處理應(yīng)平整,、光潔,,但有一定的粗糙度,鋼筋表面通常磨成45°方向斜線,,而混凝土表面用環(huán)氧樹脂刮平,,越薄越好,以墊平氣泡為止,,待環(huán)氧樹脂固化后再用砂皮磨平,。
應(yīng)力應(yīng)變測試
待混凝土達到28d強度后,即可對結(jié)構(gòu)分級施加設(shè)計荷載,,在施加荷載的過程中進行采樣,,直至結(jié)束。應(yīng)變測試系統(tǒng)為自動采樣,,采樣完成后,,電腦輸出應(yīng)變值。
數(shù)據(jù)分析
測試完畢后,,必須進行數(shù)據(jù)分析,,數(shù)據(jù)分析是最重要的一步,因為只有數(shù)據(jù)才能反映真實情況,,在分析過程中,應(yīng)對對稱部位進行校核,,以檢驗數(shù)據(jù)的準確性,;最后與設(shè)計荷載比較,確定設(shè)計是否合理,。
實例分析
某工程屋面設(shè)計有兩根預(yù)應(yīng)力大梁,,為了了解施加預(yù)應(yīng)力的過程中,結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力變化情況,,決定對屋面板內(nèi)應(yīng)力進行測試,,測試方法見上,測試結(jié)果如下(選取六個點的部分數(shù)據(jù),1-1點與1-2點對稱,,1-3與1-4對稱,,為板面上的點;1-5為附加鋼筋上的點,;1-6為預(yù)應(yīng)力鋼絞線上的點,;具體見圖1和表1)
由表1可以看出,1-1點與1-2點測試數(shù)據(jù)基本一致,,1-3點與1-4點測試數(shù)據(jù)基本一致,,則可以判斷測試數(shù)據(jù)準確。
另外,,1-1,、1-2兩點*大應(yīng)變值分別為-3、-3均為負值,,判斷1-1,、1-2兩點處為受壓;1-3,、1-4兩點*大應(yīng)變值分別為11,、9為正值,判斷1-3,、1-4兩點處為受拉,;1-5點*大應(yīng)變值為17,該處鋼筋受拉,,1-6點為預(yù)應(yīng)力筋上的點,,直接受拉力作用,故其應(yīng)變值明顯大于其余點,,這與預(yù)應(yīng)力張拉時構(gòu)件的受力分析一致,。
然后根據(jù)混凝土的曲σ-ε曲線查的1-1、1-3相應(yīng)的*大應(yīng)力值分別為0.11MPa和0.36MPa,;鋼筋的*大應(yīng)力值為σ=3.4MPa,;預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)的*大應(yīng)力為σ=482.11MPa;也就是說,,在預(yù)應(yīng)力施加過程中,,預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)的應(yīng)力達到482.11MPa時,1-1,、1-3點處混凝土內(nèi)的應(yīng)力分別為0.11MPa及0.36MPa,,附加鋼筋內(nèi)的應(yīng)力為3.4MPa。
以上僅為預(yù)應(yīng)力施加過程中施加力為某一值時的數(shù)據(jù),,同樣可以算出預(yù)應(yīng)力施加完畢后,,拉力達到*大時各相應(yīng)點處的應(yīng)力值,。
總結(jié)
通過測試,可以為以后的設(shè)計提供一定的依據(jù),;同時該方法可以用來檢查結(jié)構(gòu)的安全性,,但必須做荷載試驗,即在結(jié)構(gòu)上施加設(shè)計荷載,,來測試結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變與裂縫的關(guān)系,,了解結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)和強度儲備。
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