一种水泥混凝土路面板早龄期结构应力的测定方法技术

本发明专利技术属于公路和城市道路水泥混凝土路面技术领域，涉及一种水泥混凝土路面板早龄期结构应力的测定方法，包括1）预估水泥混凝土路面板的应变采集初始时刻；2）以步骤1）确定得到的水泥混凝土路面板的应变采集初始时刻为起点，计算水泥混凝土路面板的弹性应变；3）根据步骤2）计算得到的水泥混凝土路面板的弹性应变计算所测时段内水泥混凝土路面板的早龄期结构应力。本发明专利技术从确定应变采集初始时间和提取弹性应变两方面提高实测应变的准确性，进而提出了一种水泥混凝土路面板早龄期结构应力的测定方法。

【技术实现步骤摘要】
一种水泥混凝土路面板早龄期结构应力的测定方法
本专利技术属于公路和城市道路水泥混凝土路面
，涉及一种水泥混凝土路面板早龄期结构应力的测定方法，尤其涉及一种用于公路和城市道路的水泥混凝土路面板早龄期结构应力的测定方法。
技术介绍
公路工程监测预警技术中，水泥混凝土路面板结构应力σ的计算主要依赖于应变ξ和模量E的准确测定，随着早期模量测量技术的日趋完善，实测应变的可靠性成为应力计算正确与否的决定性因素。水泥混凝土是一种多相、多组分复合材料，伴随着水泥水化、水分散失、温度及荷载条件的变化，材料逐渐由流动态发展到可塑态、硬化态。在此过程中，混凝土的应变一直在变化，但结构应力直至混凝土开始硬化的那一刻才逐渐出现。即：混凝土结构存在“零”应力时刻，且该时刻与应变为零的时刻。因此，采用实测应变、弹性模量计算水泥混凝土路面板结构的弹性应力时，所测应变的初始时刻必须与零应力时刻相吻合。否则，初始时刻选择不当，应力状态可能出现严重偏差。再者，从应力构成的角度，可将其分为两类：弹性应变和非弹性应变，诸如徐变、收缩等早龄期应变即为非弹性应变。由于水化初期，水泥混凝土路面板尚未形成强度，故早龄期的非弹性应变不产生结构应力。因此，在水泥混凝土路面板早龄期结构应力测定时，须在测得的总应变中将路面板强度形成之前的弹性应变分离出来，否则势必造成应力计算结果的偏差。然而，目前水泥混凝土路面板应变的测定主要通过应变计实现，以测量时段内初始时刻与所测时刻之间的应变增量表征。无论电阻式应变计，还是弦式、光纤光栅式应变计，初始时刻均难以与零应力时刻协同，用户往往将测量仪器清零时刻的应变作为应变采集的初始时刻，并以该时刻为起点计算后续某时刻的应变增量，该增量包含了徐变、收缩因素等引起的非弹性应变。应力的计算则在该增量的基础上，分段累积应变与相应模量的乘积得到，由此计算得到的应力实质上为测定时段内的应力增量，并未区分弹性应变与非弹性应变。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的现有水泥混凝土路面板早龄期应力测定技术中实测应变不可靠的问题，从确定应变采集初始时间和提取弹性应变两方面提高实测应变的准确性，进而提出了一种水泥混凝土路面板早龄期结构应力的测定方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种水泥混凝土路面板早龄期结构应力的测定方法，其特征在于：所述水泥混凝土路面板早龄期结构应力的测定方法包括以下步骤：1)预估水泥混凝土路面板的应变采集初始时刻；2)以步骤1)确定得到的水泥混凝土路面板的应变采集初始时刻为起点，计算水泥混凝土路面板的弹性应变；3)根据步骤2)计算得到的水泥混凝土路面板的弹性应变计算所测时段内水泥混凝土路面板的早龄期结构应力。作为优选，本专利技术所采用的步骤1)的具体实现方式是：1.1)计算恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件自成型后温度代表值(能够代表整个混凝土试件的温度)随时间的变化；1.2)在步骤1.1)计算得到的恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件自成型后温度代表值的基础上，绘制温度代表值、应变自试件成型后的时变曲线；1.3)依据步骤1.2)绘制得到的两条曲线的特征，确定恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件的零应力时刻以及该时刻对应的试件的温度代表值，所述该时刻对应的试件的温度代表值是固化温度(恒温恒湿条件下达到零应力时刻时，混凝土试件的温度代表值)；1.4)构建恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件的固化温度与零应力时刻的关系模型；1.5)依据成熟度等效的原理，计算与恒温恒湿条件下的固化温度等效的一般环境条件下公路和城市道路水泥混凝土路面板的等效固化温度(一般环境条件下达到零应力时刻时，混凝土试件温度的代表值)；1.6)将步骤1.5)所得到的在一般环境条件下公路和城市道路水泥混凝土路面板的等效固化温度代入步骤1.4)所建立的关系模型中，得到一般环境条件下水泥混凝土路面板的零应力时刻，即应变采集初始时刻。作为优选，本专利技术所采用的步骤1.1)的具体实现方式是：1.1.1)采用与待测水泥混凝土板相同的原材料以及配合比进行缩尺试验，在恒温恒湿条件测定缩尺混凝土试件不同层位的温度随时间的变化；1.1.2)在步骤1.1.1)测定得到的在恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件不同层位的温度基础上，采用分层总和法，确定恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件的温度代表值：其中：Tf是缩尺混凝土试件的温度代表值，℃；Ti是测点i处的实测温度，℃；hi是测点i处距试件上表面的高度，cm；H是缩尺混凝土试件的厚度；N是缩尺混凝土试件的总层数，1≤i≤N，i是自然数；hi+1是测点i+1处距试件上表面的高度，cm；Ti+1是测点i+1处的实测温度，℃。作为优选，本专利技术所采用的步骤1.2)的具体实现方式是：1.2.1)在步骤1.1.1)测定恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件不同层位的温度的同时，测定相应层位应变的变化；1.2.2)在步骤1.1.2)得到的温度代表值和步骤1.2.1)得到应变的基础上，绘制缩尺试件成型后，应变、温度代表值随时间的变化曲线。作为优选，本专利技术所采用的步骤1.3)的具体实施方式是：1.3.1)基于Glisic假设，确定步骤1.2)得到的两条曲线上温度代表值、应变由同向变化向异向变化的过渡时刻，该时刻即为恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件的零应力时刻；1.3.2)该过渡时刻对应的温度代表值即为固化温度。作为优选，本专利技术所采用的步骤1.4)的具体实施方式是：改变温湿度条件，进行平行试验，建立恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件固化温度与零应力时刻的关系模型。作为优选，本专利技术所采用的步骤1.5)的具体实施方式是：1.5.1)采用条分法计算恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件自成型开始至零应力时刻间的成熟度；所述成熟度是混凝土养生时间与温度代表值的乘积的和；1.5.2)在步骤1.1.1)测定恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件不同层位的温度的同时，测定一般环境条件下公路和城市道路水泥混凝土路面板所处环境温度随时间的变化；并绘制环境气温随时间的变化曲线；1.5.3)基于等效成熟度的原理，按下式计算一般环境下公路和城市道路水泥混凝土路面板的等效固化温度：其中：Tf,n是一般环境下公路和城市道路水泥混凝土路面板的等效固化温度，℃；Tf,a是环境气温，℃；η是修正系数，所述Tf,20是20℃恒湿条件下缩尺混凝土试件的温度代表值，℃；T是20℃恒湿条件下缩尺混凝土试件的零应力时刻。作为优选，本专利技术所采用的步骤2)的具体实现方式是：2.1)安装应变计：准备同一生产批次的内埋式第一混凝土应变计、第二混凝土应变计、PVC管1段和塑料膜；所述PVC管的长度是应变计轴向长度的1.3-1.6倍；所述PVC管的直径是应变计法兰盘直径的1.3-1.6倍；将第二混凝土应变计装入PVC管中心，周围使用待测混凝土填充密实，应变计数据线从PVC管一端引出，然后采用塑料膜将PVC管两端包裹并密封，阻断管内混凝土与外界的湿、热传递；浇筑水泥混凝土路面板，在预定位置分别安装第一混凝土应变计和置于PVC管内的第二混凝土应变计，所述第一混凝土应变计和第二混凝土应变计在同一断面、同一深度，二者的安装角度、所处环境以及所在边界条件相同；2.2)应变的采集与提取：水泥混凝土路面板浇筑以及应变计安装完成后，记录第二混凝土应变计的读数ξ2,o，并监测其变化；待到达本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泥混凝土路面板早龄期结构应力的测定方法，其特征在于：所述水泥混凝土路面板早龄期结构应力的测定方法包括以下步骤：1)预估水泥混凝土路面板的应变采集初始时刻；2)以步骤1)确定得到的水泥混凝土路面板的应变采集初始时刻为起点，计算水泥混凝土路面板的弹性应变；3)根据步骤2)计算得到的水泥混凝土路面板的弹性应变计算所测时段内水泥混凝土路面板的早龄期结构应力。

【技术特征摘要】
1.一种水泥混凝土路面板早龄期结构应力的测定方法，其特征在于：所述水泥混凝土路面板早龄期结构应力的测定方法包括以下步骤：1)预估水泥混凝土路面板的应变采集初始时刻；2)以步骤1)确定得到的水泥混凝土路面板的应变采集初始时刻为起点，计算水泥混凝土路面板的弹性应变；3)根据步骤2)计算得到的水泥混凝土路面板的弹性应变计算所测时段内水泥混凝土路面板的早龄期结构应力。2.根据权利要求1所述的水泥混凝土路面板早龄期结构应力的测定方法，其特征在于：所述步骤1)的具体实现方式是：1.1)计算恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件自成型后温度代表值随时间的变化；1.2)在步骤1.1)计算得到的恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件自成型后温度代表值的基础上，绘制温度代表值、应变自试件成型后的时变曲线；1.3)依据步骤1.2)绘制得到的两条曲线的特征，确定恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件的零应力时刻以及该时刻对应的试件的温度代表值，所述该时刻对应的试件的温度代表值是固化温度；1.4)构建恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件的固化温度与零应力时刻的关系模型；1.5)依据成熟度等效的原理，计算与恒温恒湿条件下的固化温度等效的一般环境条件下公路和城市道路水泥混凝土路面板的等效固化温度；1.6)将步骤1.5)所得到的在一般环境条件下公路和城市道路水泥混凝土路面板的等效固化温度代入步骤1.4)所建立的关系模型中，得到一般环境条件下水泥混凝土路面板的零应力时刻，即应变采集初始时刻。3.根据权利要求2所述的水泥混凝土路面板早龄期结构应力的测定方法，其特征在于：所述步骤1.1)的具体实现方式是：1.1.1)采用与待测水泥混凝土板相同的原材料以及配合比进行缩尺试验，在恒温恒湿条件测定缩尺混凝土试件不同层位的温度随时间的变化；1.1.2)在步骤1.1.1)测定得到的在恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件不同层位的温度基础上，采用分层总和法，确定恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件的温度代表值：其中：Tf是缩尺混凝土试件的温度代表值，℃；Ti是测点i处的实测温度，℃；hi是测点i处距试件上表面的高度，cm；H是缩尺混凝土试件的厚度；N是缩尺混凝土试件的总层数，1≤i≤N，i是自然数；hi+1是测点i+1处距试件上表面的高度，cm；Ti+1是测点i+1处的实测温度，℃。4.根据权利要求3所述的水泥混凝土路面板早龄期结构应力的测定方法，其特征在于：所述步骤1.2)的具体实现方式是：1.2.1)在步骤1.1.1)测定恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件不同层位的温度的同时，测定相应层位应变的变化；1.2.2)在步骤1.1.2)得到的温度代表值和步骤1.2.1)得到应变的基础上，绘制缩尺试件成型后，应变、温度代表值随时间的变化曲线。5.根据权利要求4所述的水泥混凝土路面板早龄期结构应力的测定方法，其特征在于：所述步骤1.3)的具体实施方式是：1.3.1)基于Glisic假设，确定步骤1.2)得到的两条曲线上温度代表值、应变由同向变化向异向变化的过渡时刻，该时刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳聪，高玲玲，刘少文，张翛，王帅，边伟，董立山，贾蓉蓉，王国忠，
申请(专利权)人：山西省交通科学研究院，山西水利职业技术学院，
类型：发明
国别省市：山西,14