[發(fā)明專利]基于聲發(fā)射的預(yù)應(yīng)力混凝土梁消壓彎矩的確定方法和裝置

在審

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• 申請日: 2022-03-02
• 公開（公告）號: CN114577593A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 毋光明;石翠萍;李勝利
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/06;G01N3/20;G01N1/28
• 代理公司: 鄭州德勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41128
• 代理人: 蘇志洋

本發(fā)明提供了一種基于聲發(fā)射的預(yù)應(yīng)力混凝土梁消壓彎矩的確定方法，包括彎曲加載裝置、預(yù)應(yīng)力混凝土試件、力傳感器、應(yīng)變片、聲發(fā)射傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備，按照預(yù)定位置安裝好后，對預(yù)應(yīng)力混凝土試件進(jìn)行彎曲試驗，記錄載荷數(shù)據(jù)、聲發(fā)射數(shù)據(jù)和應(yīng)力?應(yīng)變數(shù)據(jù)；得到累計聲發(fā)射能量/累計振鈴計數(shù)時間曲線和載荷時間曲線，找到累計聲發(fā)射能量/累計振鈴計數(shù)時間曲線和載荷時間曲線斜率第一次突變的點，該點即為起拉載荷，所對應(yīng)的彎矩即為預(yù)應(yīng)力混凝土試件的消壓彎矩。該方法采用彈性波和消壓彎矩的特點，對預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的消壓彎矩進(jìn)行評估，實現(xiàn)無損檢測，且實驗過程簡單高效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測領(lǐng)域，具體的說，涉及了一種基于聲發(fā)射的預(yù)應(yīng)力混凝土梁消壓彎矩的確定方法，以及裝置。

背景技術(shù)

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)常因施工質(zhì)量及后期運營期間的超載等不確定性因素，出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力混凝土梁的消壓彎矩是指在截面現(xiàn)存有效預(yù)應(yīng)力作用下，使該截面預(yù)壓區(qū)混凝土最外緣纖維現(xiàn)存有效預(yù)壓應(yīng)力抵消為零時所需施加的彎矩。開裂彎矩需要克服下緣混凝土的極限拉應(yīng)變，而消壓彎矩則不需要考慮極限拉應(yīng)變。所以，消壓彎矩一般都比開裂彎矩小一些，其差別可反映混凝土極限拉應(yīng)變的大小并可用來推算混凝土的抗拉強度。

預(yù)應(yīng)力混凝土消壓彎矩的確定是預(yù)應(yīng)力混凝土破壞模式識別中的重要內(nèi)容，對正確評價預(yù)應(yīng)力混凝土的抗彎性能及預(yù)應(yīng)力大小的判斷起著至關(guān)重要的作用。

目前，還沒有合適的方法能夠通過試驗直接得到消壓彎矩。

周正茂等提出通過先加載將跨中截面下緣拉裂，然后卸載再重新加載的方法推求消壓彎矩。由于該方法采用的是傳統(tǒng)的試驗彎矩--受拉區(qū)纖維應(yīng)力增量的方法，期間進(jìn)行了近似推倒，不夠精確。

韓之江等人提出的鑿除鋼筋保護(hù)層后，在縱向鋼筋表面布置應(yīng)變計的方法可以實驗測出消壓彎矩，但鑿除鋼筋表面混凝土的方法在實際結(jié)構(gòu)中并不適用。

因此需要一種新的無損檢測技術(shù)解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明借助結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)出的彈性波來判斷材料或者結(jié)構(gòu)內(nèi)部的受力狀態(tài)變化，可以在不損傷試件結(jié)構(gòu)的情況下對試件的消壓彎矩進(jìn)行評估，實現(xiàn)無損檢測；實驗中借助消壓彎矩發(fā)生在聲發(fā)射數(shù)據(jù)的第一次突變點所對應(yīng)的時刻的特點，同步檢測應(yīng)變數(shù)據(jù)和載荷數(shù)據(jù)，利用載荷數(shù)據(jù)和應(yīng)變數(shù)據(jù)在同一時刻的數(shù)值和試件的尺寸，計算出消壓彎矩的具體數(shù)值。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于聲發(fā)射的預(yù)應(yīng)力混凝土梁消壓彎矩的確定方法，包括彎曲加載裝置、預(yù)應(yīng)力混凝土試件、力傳感器、應(yīng)變片、聲發(fā)射傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備，并通過以下步驟實施：

步驟1)安裝：將預(yù)應(yīng)力混凝土試件放置在彎曲加載裝置上，將力傳感器安裝在預(yù)應(yīng)力混凝土試件的施加載荷位置，聲發(fā)射傳感器安裝于預(yù)應(yīng)力混凝土試件底部和側(cè)面的跨中位置，應(yīng)變片粘貼在預(yù)應(yīng)力混凝土試件的彎曲部；

步驟2)測量：操作彎曲加載裝置，對預(yù)應(yīng)力混凝土試件進(jìn)行彎曲試驗，采用數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集并記錄力傳感器的載荷數(shù)據(jù)、采集并記錄聲發(fā)射傳感器的聲發(fā)射數(shù)據(jù)和應(yīng)變片的應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)；

步驟3)數(shù)據(jù)處理：將聲發(fā)射數(shù)據(jù)和載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，得到累計聲發(fā)射能量/累計振鈴計數(shù)時間曲線和載荷時間曲線，從累計聲發(fā)射能量/累計振鈴計數(shù)時間曲線中找到斜率第一次突變的點，該點即為預(yù)應(yīng)力混凝土試件所受載荷F_P與預(yù)應(yīng)力混凝土試件底部所受預(yù)壓應(yīng)力的相互抵消點；

步驟4)計算：根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土試件的截面尺寸和預(yù)應(yīng)力混凝土試件底部所受預(yù)壓應(yīng)力與所受荷載Fp的平衡點，即可計預(yù)應(yīng)力混凝土試件的消壓彎矩。

基上所述，所述的預(yù)應(yīng)力混凝土試件預(yù)先按照實驗規(guī)定的要求進(jìn)行制作和養(yǎng)護(hù)，在試驗前，養(yǎng)護(hù)齡期不小于28天。

基上所述，所述聲發(fā)射傳感器與預(yù)應(yīng)力混凝土試件粘貼處涂凡士林做耦合劑。