一种测试混凝土现存应力的装置及测试方法与流程

本发明涉及土木基础工程建设与检测领域，更具体地说，它涉及一种测试混凝土现存应力的装置及测试方法。

背景技术：

在混凝土结构中，预应力发挥了重大作用。尤其是在公路桥梁中，预应力混凝土桥梁应用最广。据统计表明，近三十年来，我国已建混凝土桥梁中，预应力混凝土桥梁占75％以上。目前我国公路桥涵结构的设计基准期为100年。桥梁建成之后，需要进行检测，评估其是否达到设计要求。桥梁运营过程中，由于自然环境和车辆荷载的长期作用，不可避免地产生损伤积累和抗力衰减，结构性能产生变化，也需要定期对这些桥梁的可靠性进行有效检测与评估，确保结构安全。

预应力混凝土桥梁的评估、维修加固与增强的前提条件，是需要确定现役结构的工作状态。现存应力是评估结构服役状态的一个重要指标，仅通过设计图纸，遵循相应规范，从理论上计算确定预应力混凝土结构中的现存应力，会与实际情况产生较大的偏差，至今还没有一种具有足够精度的测量方法能够对既有预应力混凝土结构现存应力进行有效测量与评估。

相对而言，应力释放法是测量预应力混凝土梁现存应力较为有效的方法。该方法的基本原理是对具有初始应力的测试构件，采用机械切割的方法使切割块的应力被释放，并采用测试仪器对切割前后释放区的应变进行测试，根据材料的本构关系得出构件的应力状态。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种测试混凝土现存应力的装置及测试方法，以应力释放法为理论基础，在钻筒钻取芯样的同时，通过粘贴在芯样表面的应变片或传感器，实时连续地测量出混凝土构件测试区域的应变变化，当应变稳定在某一值时，通过测定弹性模量由应力应变本构关系准确得出该区域的应力。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种测试混凝土现存应力的装置，包括底座、立柱、立柱升降齿条、电动机、钻筒、保护机壳、主动轮、夹线装置、光纤光栅线保护套、从动轮、机身、升降手柄、电阻应变片、光纤光栅传感器、稳定螺栓、信号解调仪、信号读数仪、温度补偿器、混凝土构件，所述底座上连接有立柱和稳定螺栓，所述机身通过立柱升降齿条与所述立柱连接，所述电动机、钻筒、保护机壳、设置在所述机身上，所述发动机连接所述主动轮，所述主动轮通过皮带带动所述从动轮旋转，所述从动轮带动所述钻筒旋转，所述机身上设置有升降手柄控制所述机身的升降，所述应变片或光纤光栅传感器位于钻筒前端的待钻芯位置的混凝土表面，所述应变片的数据线从所述光纤光栅线保护套中导出并通过数据线连接至固定周围信号解调仪，信号解调仪连接有温度补偿器和信号读数仪，温度补偿器用来补偿温度带给混凝土构件的应变变化，信号读数仪用来读取应变片或传感器的应变位移变化值。

进一步地，所述钻筒上部设有入水阀。

进一步地，所述光纤光栅线保护套为空心圆截面状，置于钻筒的中轴位置上。

进一步地，所述光纤光栅为长标距新型传感器。

进一步地，所述光纤光栅传感器和电阻应变片的封装为薄片防水隔热封装。

利用测试混凝土现存应力的装置的测试方法，包括如下步骤：

(1)通过底座和稳定螺栓将机器稳定固定在被测试混凝土构件上；

(2)将光纤光栅传感器和电阻应变片贴好在被测混凝土构件表面，调节升降手柄，使钻筒底部贴近被测区域；

(3)打开电动机开关和入水阀，边钻取芯样边调节升降手柄，同时通过光纤光栅传感器或电阻应变片的感应传递给信号解调仪，温度补偿器能消除温度带来的应变变化，信号解调仪再将数据传给信号读数仪，可以实时测出被测区域的应变变化值；

(4)当应变处于某一稳定值时停止钻芯，升起升降手柄，关闭入水阀；

(5)保存应变数据，并取出芯样测出芯样混凝土强度，可同时测出应力和强度。

通过采用上述技术方案，本装置以应力释放法为理论基础，在钻筒钻取芯样的同时，通过粘贴在芯样表面的应变片和光纤光栅传感器，能实时连续地测量出混凝土构件测试区域的应变变化，当应变稳定在某一值时，通过测定弹性模量由应力应变本构关系准确得出该区域的应力，准确测量被测试构件混凝土现存应力，便于投入工程使用和工厂系列化生产。

附图说明

图1为发明的结构示意图；

图中附图标记：1.底座2.稳定螺栓3.立柱4.立柱升降齿条5.电动机6.保护机壳7.钻筒8.主动轮9.夹线装置10.光纤光栅线保护套11.从动轮12.机身13.升降手柄14.入水阀15.光纤光栅传感器16.电阻应变片17.温度补偿器18.信号读数仪19.信号解调仪20.混凝土构件。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

参照附图1对本发明实施例做进一步的说明。

一种测试混凝土现存应力的装置，包括底座1、稳定螺栓2、立柱3、立柱升降齿条4、电动机5、保护机壳6、钻筒7、主动轮8、夹线装置9、光纤光栅线保护套10、从动轮11、机身12、升降手柄13、光纤光栅传感器15、电阻应变片16、温度补偿器17、信号读数仪18、信号解调仪19、混凝土构件20，所述底座1上连接有立柱3和稳定螺栓2，所述机身12通过立柱升降齿条4与所述立柱3连接，所述电动机5、钻筒7、保护机壳6、升降手柄13均设置在所述机身12上，所述电动机5连接所述主动轮8，所述主动轮8通过皮带带动所述从动轮11旋转，所述从动轮11带动所述钻筒7旋转，所述机身12上设置有升降手柄13控制所述机身12的升降，所述光纤光栅传感器15和电阻应变片16位于钻筒7前端的待钻芯位置的混凝土表面，所述光纤光栅传感器15和电阻应变片16的数据线从所述光纤光栅线保护套10中导出并连接至固定周围的的信号解调仪19。

进一步地，所述钻筒7上部设有入水阀14。

进一步地，所述光纤光栅线保护套10为空心圆截面状，置于钻筒7的中轴位置上。

进一步地，所述光纤光栅传感器15为长标距新型传感器。

进一步地，所述光纤光栅传感器15和电阻应变片16的封装为薄片防水隔热封装。

本装置在使用时，实施步骤如下：

1、通过底座和稳定螺栓将机器稳定固定在被测试混凝土构件上。

2、将光纤光栅传感器和电阻应变片贴好在被测混凝土构件表面，调节升降手柄，使钻筒底部贴近被测区域。

3、打开电动机开关和入水阀，边钻取芯样边调节升降手柄，同时通过光纤光栅传感器或电阻应变片的感应传递给信号解调仪，温度补偿器能消除温度带来的应变变化，信号解调仪再将数据传给信号读数仪，可以实时测出被测区域的应变变化值。

4、当应变处于某一稳定值时停止钻芯，升起升降手柄，关闭入水阀。

5、保存应变数据，并取出芯样测出芯样混凝土强度，可同时测出应力和强度。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。