通常情況下,結構內(nèi)部的應力應變是隨著荷載的變化而變化的,為了了解結構件在荷載作用下內(nèi)部應力的分布情況,了解結構的工作狀態(tài)及安全儲備,需要對結構內(nèi)部進行應力測試,從而判斷設計是否合理,結構是否安全。本文介紹鋼筋混凝土結構內(nèi)應力應變測試。
應力測試步驟
1.構件達到設計的強度后,在各構件需測試部位粘貼應變片(鋼筋上的應變片必須在澆筑混凝土前粘貼)。
2.對需要測試的構件施加設計荷載,測試構件內(nèi)的應力應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)應變儀,測量結果精確、功能強大、軟件式操作。
2.材料:3mm*2mm及3mm*80mm應變片,502膠水,密封膠水,環(huán)氧樹脂,jcn-p膠,導線,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。
應變片粘貼
1.儀器及輔助材料的準備:準備相關儀器及材料,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,通過接線端子將導線與應變片引出線相連,盡量使接線端子靠近應變片,防止應變片引出線與鋼筋碰到一起,然后用密封膠將應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變片與鋼筋間的電阻,必須大于100mω,否則須重新粘貼。
3.將應變片粘貼在混凝土表面;用砂皮將需要粘貼應變片處磨平,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膠水將應變片(3mm*18mm)貼在該處,通過接線端子將導線與應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)結構設計圖將已粘貼好應變片的鋼筋綁扎并澆在結構混凝土內(nèi),將導線引出混凝土外,并將導線保護好,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,以確保其能傳遞應力,確保在外力作用下,膠粘劑能準確將應力傳遞給應變片,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,從而降低應變片與結構件間的絕緣電阻,降低應變片的靈敏度,影響測試結果。
3.導線與應變片引出線的連接應采用接線端子,防止導線或應變片引出線與結構構件接觸,降低應變片與結構構件間的絕緣電阻。
4.接頭處應進行焊接,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.構件表面的處理應平整、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。
應力應變測試
待混凝土達到28d強度后,即可對結構分級施加設計荷載,在施加荷載的過程中進行采樣,直至結束。應變測試系統(tǒng)為自動采樣,采樣完成后,電腦輸出應變值。
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,應對對稱部位進行校核,以檢驗數(shù)據(jù)的準確性;最后與設計荷載比較,確定設計是否合理。
實例分析
某工程屋面設計有兩根預應力大梁,為了了解施加預應力的過程中,結構內(nèi)部的應力變化情況,決定對屋面板內(nèi)應力進行測試,測試方法見上,測試結果如下(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為預應力鋼絞線上的點;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*大應變值為17,該處鋼筋受拉,1-6點為預應力筋上的點,直接受拉力作用,故其應變值明顯大于其余點,這與預應力張拉時構件的受力分析一致。
然后根據(jù)混凝土的曲σ-ε曲線查的1-1、1-3相應的*大應力值分別為0.11mpa和0.36mpa;鋼筋的*大應力值為σ=3.4mpa;預應力筋內(nèi)的*大應力為σ=482.11mpa;也就是說,在預應力施加過程中,預應力筋內(nèi)的應力達到482.11mpa時,1-1、1-3點處混凝土內(nèi)的應力分別為0.11mpa及0.36mpa,附加鋼筋內(nèi)的應力為3.4mpa。
以上僅為預應力施加過程中施加力為某一值時的數(shù)據(jù),同樣可以算出預應力施加完畢后,拉力達到*大時各相應點處的應力值。
總結
通過測試,可以為以后的設計提供一定的依據(jù);同時該方法可以用來檢查結構的安全性,但必須做荷載試驗,即在結構上施加設計荷載,來測試結構的應力應變與裂縫的關系,了解結構的工作狀態(tài)和強度儲備。
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