一种混凝土绝对应力的测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种混凝土绝对应力的测量装置及方法，包括第一不锈钢管和第二不锈钢管，第一不锈钢管的端口A和端口B均为开口，第二不锈钢管垂直设置在靠近端口B的第一不锈钢管的侧面，第二不锈钢管的端口C为开口并与第一不锈钢管相连通，第二不锈钢管的端口D密封；第一不锈钢管内部，靠近端口A的位置处设置有第一超声波接收探头，端口C的上方位置处设置有超声波发射探头；第二不锈钢管内部，靠近端口D的位置处设置有第二超声波接收探头。本发明专利技术能够准确、完整地测量出混凝土结构内部的真实应力状态，且测量操作简单、快速，且能够实现无损测量。本发明专利技术所述装置结构简单，制作成本低，实用性高，使用简单方便。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土绝对应力的测量装置及方法
本专利技术涉及混凝土应力测量领域，特别涉及一种混凝土绝对应力的测量装置及方法。
技术介绍
混凝土是一种很复杂的复合材料，通常将水泥凝胶和沙子组成的砂浆作为均匀各向同性的连续介质，而混凝土则看作是砂浆和骨料组成的两相复合材料。根据混凝土应力-应变曲线，在低应力状态下，混凝土呈现一定的线弹性，而在应力较大时，则表现出明显的非线性。声弹性理论表明，超声波波速是与应力状态有关的现象，不论在弹性范围还是在非线性应力应变范围均存在。目前，国内外对于混凝土声学特性的研究主要集中在零应力状态下，但由于混凝土本身的复杂性，对于其受载状态下声学特性的研究还不多。目前对于混凝土结构应力的测量方法并不多，有通过在表面布置应变片来进行表面测量，也有在结构内部预埋振弦式传感器等方式来进行测量，但无论哪种测量方式，都无法准确、完整地反映出混凝土结构内部的真实应力状态。一种能够准确快速的测量混凝土内部绝对应力的装置及方法亟需开发。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足,本专利技术提供了一种混凝土绝对应力的测量装置及方法，其具有准确、快速、简便及能够实现无损测量等优点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种混凝土绝对应力的测量装置，包括第一不锈钢管和第二不锈钢管，其特征在于，第一不锈钢管的端口A和端口B均为开口，第二不锈钢管垂直设置在靠近端口B的第一不锈钢管的侧面，第二不锈钢管的端口C为开口并与第一不锈钢管相连通，第二不锈钢管的端口D密封；第一不锈钢管内部，靠近端口A的位置处设置有第一超声波接收探头，端口C的上方位置处设置有超声波发射探头；第二不锈钢管内部，靠近端口D的位置处设置有第二超声波接收探头。优选的，所述第一不锈钢管和第二不锈钢管内壁设置有一层发泡塑料，用于将管内的混凝土材料与不锈钢管的内壁隔离，消除不锈钢管产生的应变对于内部混凝土材料造成的影响，从而防止给应力测量带来误差。优选的，所述发泡塑料的厚度为3毫米。优选的，所述第一不锈钢管及第二不锈钢管上与第一超声波接收探头、超声波发射探头、第二超声波接收探头的位置相对应处分别设置有固定孔，固定孔上设置有螺杆，螺杆一端与与相应探头上的螺孔连接，另一端从固定孔伸出，使用螺母对相应探头进行拧紧固定。一种利用上述装置的混凝土绝对应力的测量方法，包括按顺序进行的如下步骤：步骤[1]在浇筑混凝土时，将上述装置预先埋置在预定的位置，通过捆绑在混凝土结构的钢筋上实现固定，然后浇筑混凝土，浇筑完毕后，第一不锈钢管内部的混凝土材料通过端口A及端口B与周围的混凝土结构直接连接，第二不锈钢管由于其端口D封闭，其内部混凝土材料与装置外部的混凝土结构相隔离；步骤[2]使用超声检测设备对超声波发射探头进行激励，由第二超声波接收探头来接收，获取混凝土构件无应力状态下的超声波传播速度v0；步骤[3]使用超声检测设备对超声波发射探头进行激励，由第一超声波接收探头来接收，对沿σ1方向传播的超声波进行测量，获取沿混凝土结构主应力σ1方向传播的超声波的传播速度vt；步骤[4]根据下述公式计算得出混凝土结构内部在σ1方向上的绝对应力σ1的大小：式中，K为超声波的声弹性系数，σ2为0。本专利技术的积极效果：本专利技术能够准确、完整地测量出混凝土结构内部的真实应力状态，且测量操作简单、快速，且能够实现无损测量。本专利技术所述装置结构简单，制作成本低，实用性高，使用简单方便。附图说明图1是本专利技术所述混凝土绝对应力的测量装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细说明。参照图1，本专利技术优选实施例的提供一种混凝土绝对应力的测量装置，包括第一不锈钢管1和第二不锈钢管2，其特征在于，第一不锈钢管1的端口A3和端口B4均为开口，第二不锈钢管2垂直设置在靠近端口B4的第一不锈钢管1的侧面，第二不锈钢管2的端口C5为开口并与第一不锈钢管1相连通，第二不锈钢管2的端口D6密封；第一不锈钢管1内部，靠近端口A3的位置处设置有第一超声波接收探头7，端口C的上方位置处设置有超声波发射探8头；第二不锈钢管2内部，靠近端口D的位置处设置有第二超声波接收探头9。所述第一不锈钢管1和第二不锈钢管2内壁设置有一层厚度为3毫米的发泡塑料，用于将管内的混凝土材料与不锈钢管的内壁隔离，消除不锈钢管产生的应变对于内部混凝土材料造成的影响，从而防止给应力测量带来误差。所述第一不锈钢管1及第二不锈钢管2上与第一超声波接收探头7、超声波发射探头8、第二超声波接收探头9的位置相对应处分别设置有固定孔，固定孔上设置有螺杆，螺杆一端与与相应探头上的螺孔连接，另一端从固定孔伸出，使用螺母对相应探头进行拧紧固定。按照图示位置将三支球形埋置式超声波探头安装在不锈钢管中，其中一支作为发射端，两支作为接收端。在浇筑混凝土时，将此装置预先埋置在预定的位置，通过捆绑在混凝土结构的钢筋上实现固定(具体方式可根据现场施工情况来确定)。混凝土浇筑完毕后，由于图示的水平方向(应力σ1方向)两端贯通，使得装置内部的混凝土材料与周围的混凝土结构直接连接，应力σ1即代表了混凝土结构内部在此方向上的绝对应力。在实际应用时，需要测哪个方向的应力，就将装置沿该方向布置。图示中的竖直方向(应力σ2方向)由于不锈钢管的底端封闭，因此这部分管内的混凝土材料与装置外部的混凝土结构相隔离，此部分混凝土材料可视为处于无约束状态，不受混凝土结构在σ1方向的应力的影响，因此其内部应力σ2为0。利用上述装置的混凝土绝对应力的测量方法，包括按顺序进行的如下步骤：步骤[1]在浇筑混凝土时，将上述装置预先埋置在预定的位置，通过捆绑在混凝土结构的钢筋上实现固定，然后浇筑混凝土，浇筑完毕后，第一不锈钢管内部的混凝土材料通过端口A及端口B与周围的混凝土结构直接连接，第二不锈钢管由于其端口D封闭，其内部混凝土材料与装置外部的混凝土结构相隔离；步骤[2]使用超声检测设备对超声波发射探头进行激励，由第二超声波接收探头来接收，获取混凝土构件无应力状态下的超声波传播速度v0；步骤[3]使用超声检测设备对超声波发射探头进行激励，由第一超声波接收探头来接收，对沿σ1方向传播的超声波进行测量，获取沿混凝土结构主应力σ1方向传播的超声波的传播速度vt；步骤[4]根据下述公式计算得出混凝土结构内部在σ1方向上的绝对应力σ1的大小：式中，K为超声波的声弹性系数，σ2为0。以上所述的仅为本专利技术的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术的方法及其核心思想，并不用于限定本专利技术的保护范围，凡在本专利技术的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混凝土绝对应力的测量装置，包括第一不锈钢管和第二不锈钢管，其特征在于：第一不锈钢管的端口A和端口B均为开口，第二不锈钢管垂直设置在靠近端口B的第一不锈钢管的侧面，第二不锈钢管的端口C为开口并与第一不锈钢管相连通，第二不锈钢管的端口D密封；第一不锈钢管内部，靠近端口A的位置处设置有第一超声波接收探头，端口C的上方位置处设置有超声波发射探头；第二不锈钢管内部，靠近端口D的位置处设置有第二超声波接收探头。

【技术特征摘要】
1.一种混凝土绝对应力的测量装置，包括第一不锈钢管和第二不锈钢管，其特征在于：第一不锈钢管的端口A和端口B均为开口，第二不锈钢管垂直设置在靠近端口B的第一不锈钢管的侧面，第二不锈钢管的端口C为开口并与第一不锈钢管相连通，第二不锈钢管的端口D密封；第一不锈钢管内部，靠近端口A的位置处设置有第一超声波接收探头，端口C的上方位置处设置有超声波发射探头；第二不锈钢管内部，靠近端口D的位置处设置有第二超声波接收探头。2.根据权利要求1所述的一种混凝土绝对应力的测量装置，其特征在于：所述第一不锈钢管和第二不锈钢管内壁设置有一层发泡塑料。3.根据权利要求2所述的一种混凝土绝对应力的测量装置，其特征在于：所述发泡塑料的厚度为3毫米。4.根据权利要求1或2所述的一种混凝土绝对应力的测量装置，其特征在于：所述第一不锈钢管及第二不锈钢管上与第一超声波接收探头、超声波发射探头、第二超声波接收探头的位置相对应处分别设置有固定孔，固定孔上设置有螺杆，螺杆一端与与相应探头上的螺孔连接，另一端从固定孔伸出...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴斌，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11