基于分步钻环的混凝土桥梁单轴原位存量应力检测方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于分步钻环的混凝土桥梁单轴原位存量应力检测方法，将各应变计均布在桥面应力释放环外侧，用来测量其应变，用钻机在桥面上分步切割应力释放环，每步钻环完成后，静置一段时间，用静态应变采集仪采集各应变计的应变数据，直至每个分步钻环结束；按公式计算单计单步的原位存量应力，计算得到4个应变计在各分步钻环下检测到的原位存量应力后，再按公式计算得到的原位存量应力的平均值即为最终检测值。与现有技术相比，本方法检测到的混凝土桥梁单轴原位存量应力识别精度高，操作简单可行。
【专利说明】基于分步钻环的混凝土桥梁单轴原位存量应力检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种应力检测方法，尤其是涉及一种基于分步钻环的混凝土桥梁单轴原位存量应力检测方法，属于混凝土桥梁检测领域。
【背景技术】
[0002]桥梁混凝土结构服役年限长，在预应力损失、车辆荷载和环境效应的综合影响下，实际受力状态复杂，难以准确计算，真实的原位应力数据对桥梁状态与可靠度评估均有重要意义。
[0003]目前，国内外已有学者研究过类似方法。Trautner和McGinnis等结合在混凝土表面分步钻环与数字图像相关技术，对混凝土梁的原位存量应力进行了检测。但该方法测量对象为环附近位移场，其量级极小，实际应用难度较大。此外，整套检测设备造价较高，难以广泛应用。Parivallal等采用了单步钻环，并在环附近混凝土表面粘贴应变计的方法。但该方法一次钻环仅能得到一个有效识别结果，识别精度难以保证。李新凯等采用外径为10mm的释放环，在试验室条件下对混凝土板进行了加载与不加载两种工况的钻入试验，得到的应变时程曲线表明混凝土残余应力的存在，但并没有提出有效的定量识别方法。杨勇与王柏生等还对平行槽式释放区域进行了研究，结果表现出良好的精度，但是释放区域较大结构损伤代价较高，且切割过程扰动不易控制，实际操作难度较大。
[0004]因此，需要提供一种对混凝土结构操作较小、费用低廉、方便快捷的检测方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于分步钻环的混凝土桥梁单轴原位存量应力检测方法，适用于既有的以单轴受力为主的桥梁混凝土构件。
[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0007]—种基于分步钻环的混凝土桥梁单轴原位存量应力检测方法，包括以下步骤:
[0008](I)将4个应变计均匀布置在混凝土桥梁表面应力释放环外侧，应变计的长轴均沿单轴受力方向，其中两个应变计沿应力释放环轴向方向对称设置在应力释放环两侧，用来测量应力释放环轴向释放的应变，另外两个应变计沿应力释放环切向方向对称设置在应力释放环两侧，用来测量应力释放环切向释放的应变；
[0009](2)利用钻机在混凝土桥梁表面分步切割应力释放环，应力释放环的外径为30毫米至50毫米，第一步钻环深度为15毫米，接着以5毫米为步长逐步垂直向下钻应力释放环；
[0010](3)每一步钻环完成后，静置一段时间，然后采用静态应变采集仪采集应变计的应变数据，直至整个应力释放环每个分步钻环结束；
[0011](4)对每个应变计针对每一个分步钻环深度下检测到的应变结果，按照公式
【权利要求】
1.一种基于分步钻环的混凝土桥梁单轴原位存量应力检测方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将4个应变计均匀布置在混凝土桥梁表面应力释放环外侧，应变计的长轴均沿单轴受力方向，测量应力释放环轴向释放的应变及切向释放的应变； (2)利用钻机在混凝土桥梁表面分步切割应力释放环，第一步钻环深度为15毫米，接着以5毫米为步长逐步垂直向下钻应力释放环； (3)每一步钻环完成后，静置一段时间，然后采用静态应变采集仪采集应变计的应变数据，直至整个应力释放环每个分步钻环结束； (4)对每个应变计针对每一个分步钻环深度下检测到的应变结果，按照公式
2.根据权利要求1所述的一种基于分步钻环的混凝土桥梁单轴原位存量应力检测方法，其特征在于，其中两个应变计沿应力释放环轴向方向对称设置在应力释放环两侧，用来测量应力释放环轴向释放的应变，另外两个应变计沿应力释放环切向方向对称设置在应力释放环两侧，用来测量应力释放环切向释放的应变。
3.根据权利要求1所述的一种基于分步钻环的混凝土桥梁单轴原位存量应力检测方法，其特征在于，所述的应力释放环的外径为30毫米至50毫米。
4.根据权利要求1所述的一种基于分步钻环的混凝土桥梁单轴原位存量应力检测方法，其特征在于，当混凝土桥梁实际条件受到限制时，应力释放环最少分步钻环步数不少于2步，最小钻入深度不小于20毫米；每个钻入分步结束后，应收回钻头，使钻机停钻，等应变数据采集结束后，再继续下一个分步，应力释放环最大钻入深度为50毫米。
5.根据权利要求1所述的一种基于分步钻环的混凝土桥梁单轴原位存量应力检测方法，其特征在于，整个应力释放环钻入过程中，伴随水冷却；钻机的钻头钻入方向保持与混凝土桥梁表面垂直，呈90°夹角，实际操作中最大累积偏差角度不超过5°。
【文档编号】G01L1/22GK104034453SQ201410247505
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】阮欣, 张煜, 石雪飞, 张吉 申请人:同济大学