一種混凝土絕對應力的測量裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及混凝±應力測量領域，特別設及一種混凝±絕對應力的測量裝置及方 法。
【背景技術】
[0002] 混凝±是一種很復雜的復合材料，通常將水泥凝膠和沙子組成的砂漿作為均勻各 向同性的連續介質，而混凝±則看作是砂漿和骨料組成的兩相復合材料。根據混凝±應 力-應變曲線，在低應力狀態下，混凝±呈現一定的線彈性，而在應力較大時，則表現出明 顯的非線性。聲彈性理論表明，超聲波波速是與應力狀態有關的現象，不論在彈性范圍還是 在非線性應力應變范圍均存在。
[0003] 目前，國內外對于混凝±聲學特性的研究主要集中在零應力狀態下，但由于混凝 ±本身的復雜性，對于其受載狀態下聲學特性的研究還不多。目前對于混凝±結構應力的 測量方法并不多，有通過在表面布置應變片來進行表面測量，也有在結構內部預埋振弦式 傳感器等方式來進行測量，但無論哪種測量方式，都無法準確、完整地反映出混凝±結構內 部的真實應力狀態。一種能夠準確快速的測量混凝±內部絕對應力的裝置及方法亟需開 發。
【發明內容】
[0004] 為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種混凝±絕對應力的測量裝置及方 法，其具有準確、快速、簡便及能夠實現無損測量等優點。
[0005] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是；一種混凝±絕對應力的測量裝置， 包括第一不誘鋼管和第二不誘鋼管，其特征在于，第一不誘鋼管的端口A和端口B均為開 口，第二不誘鋼管垂直設置在靠近端口B的第一不誘鋼管的側面，第二不誘鋼管的端口C為 開口并與第一不誘鋼管相連通，第二不誘鋼管的端口D密封；第一不誘鋼管內部，靠近端口 A的位置處設置有第一超聲波接收探頭，端口C的上方位置處設置有超聲波發射探頭；第二 不誘鋼管內部，靠近端口D的位置處設置有第二超聲波接收探頭。
[0006] 優選的，所述第一不誘鋼管和第二不誘鋼管內壁設置有一層發泡塑料，用于將管 內的混凝±材料與不誘鋼管的內壁隔離，消除不誘鋼管產生的應變對于內部混凝±材料造 成的影響，從而防止給應力測量帶來誤差。
[0007] 優選的，所述發泡塑料的厚度為3毫米。
[000引優選的，所述第一不誘鋼管及第二不誘鋼管上與第一超聲波接收探頭、超聲波發 射探頭、第二超聲波接收探頭的位置相對應處分別設置有固定孔，固定孔上設置有螺桿，螺 桿一端與與相應探頭上的螺孔連接，另一端從固定孔伸出，使用螺母對相應探頭進行梓緊 固定。
[0009] 一種利用上述裝置的混凝±絕對應力的測量方法，包括按順序進行的如下步驟：
[0010] 步驟[1]在誘筑混凝±時，將上述裝置預先埋置在預定的位置，通過捆綁在混凝 ±結構的鋼筋上實現固定，然后誘筑混凝±，誘筑完畢后，第一不誘鋼管內部的混凝±材料 通過端口A及端口B與周圍的混凝±結構直接連接，第二不誘鋼管由于其端口D封閉，其內 部混凝±材料與裝置外部的混凝±結構相隔離；
[0011] 步驟[2]使用超聲檢測設備對超聲波發射探頭進行激勵，由第二超聲波接收探頭 來接收，獲取混凝上構件無應力狀態下的超聲波傳播速度V。；
[0012] 步驟[3]使用超聲檢測設備對超聲波發射探頭進行激勵，由第一超聲波接收探頭 來接收，對沿0 1方向傳播的超聲波進行測量，獲取沿混凝±結構主應力0 1方向傳播的超 聲波的傳播速度Vt;
[0013] 步驟[4]根據下述公式計算得出混凝±結構內部在0 1方向上的絕對應力0 1的 大小：
[0014]
【主權項】
1. 一種混凝土絕對應力的測量裝置，包括第一不銹鋼管和第二不銹鋼管，其特征在于： 第一不銹鋼管的端口 A和端口 B均為開口，第二不銹鋼管垂直設置在靠近端口 B的第一不 銹鋼管的側面，第二不銹鋼管的端口 C為開口并與第一不銹鋼管相連通，第二不銹鋼管的 端口 D密封；第一不銹鋼管內部，靠近端口 A的位置處設置有第一超聲波接收探頭，端口 C 的上方位置處設置有超聲波發射探頭；第二不銹鋼管內部，靠近端口 D的位置處設置有第 二超聲波接收探頭。
2. 根據權利要求1所述的一種混凝土絕對應力的測量裝置，其特征在于：所述第一不 銹鋼管和第二不銹鋼管內壁設置有一層發泡塑料。
3. 根據權利要求2所述的一種混凝土絕對應力的測量裝置，其特征在于：所述發泡塑 料的厚度為3毫米。
4. 根據權利要求1或2所述的一種混凝土絕對應力的測量裝置，其特征在于：所述第 一不銹鋼管及第二不銹鋼管上與第一超聲波接收探頭、超聲波發射探頭、第二超聲波接收 探頭的位置相對應處分別設置有固定孔，固定孔上設置有螺桿，螺桿一端與與相應探頭上 的螺孔連接，另一端從固定孔伸出，使用螺母對相應探頭進行擰緊固定。
5. -種利用權利要求1所述裝置的混凝土絕對應力的測量方法，包括按順序進行的如 下步驟： 步驟[1]在澆筑混凝土時，將上述裝置預先埋置在預定的位置，通過捆綁在混凝土結 構的鋼筋上實現固定，然后澆筑混凝土，澆筑完畢后，第一不銹鋼管內部的混凝土材料通過 端口 A及端口 B與周圍的混凝土結構直接連接，第二不銹鋼管由于其端口 D封閉，其內部混 凝土材料與裝置外部的混凝土結構相隔離； 步驟[2]使用超聲檢測設備對超聲波發射探頭進行激勵，由第二超聲波接收探頭來接 收，獲取混凝土構件無應力狀態下的超聲波傳播速度V。； 步驟[3]使用超聲檢測設備對超聲波發射探頭進行激勵，由第一超聲波接收探頭來接 收，對沿σ 1方向傳播的超聲波進行測量，獲取沿混凝土結構主應力〇 1方向傳播的超聲波 的傳播速度vt; 步驟[4]根據下述公式計算得出混凝土結構內部在〇 1方向上的絕對應力〇 1的大 小：
式中，K為超聲波的聲彈性系數，σ 2為0。
【專利摘要】本發明提供了一種混凝土絕對應力的測量裝置及方法，包括第一不銹鋼管和第二不銹鋼管，第一不銹鋼管的端口A和端口B均為開口，第二不銹鋼管垂直設置在靠近端口B的第一不銹鋼管的側面，第二不銹鋼管的端口C為開口并與第一不銹鋼管相連通，第二不銹鋼管的端口D密封；第一不銹鋼管內部，靠近端口A的位置處設置有第一超聲波接收探頭，端口C的上方位置處設置有超聲波發射探頭；第二不銹鋼管內部，靠近端口D的位置處設置有第二超聲波接收探頭。本發明能夠準確、完整地測量出混凝土結構內部的真實應力狀態，且測量操作簡單、快速，且能夠實現無損測量。本發明所述裝置結構簡單，制作成本低，實用性高，使用簡單方便。
【IPC分類】G01L1-25
【公開號】CN104864990
【申請號】CN201510342273
【發明人】張興斌
【申請人】中冶建筑研究總院有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年6月18日