一种在役桥梁的有效预应力的评估方法技术

本发明专利技术涉及一种建筑的有效预应力的评估方法，尤其涉及一种在役桥梁的有效预应力的评估方法。评估方法包括：步骤1，采集车辆活载通过桥梁这一段时间内的裂缝处及该裂缝相邻部位的活载应变数据；步骤2，根据活载应变数据找出裂缝的开口点和开口点对应的活载应变ε；步骤3，计算有效预应力：σe＝σw+s·E，式中，σe：有效预应力；σw：根据设计图计算得到的桥梁的恒载应力；ε：裂缝开口点对应的活载应变；E:混凝土的弹性模量。本发明专利技术的一种在役桥梁的有效预应力的评估方法，不会对现有桥梁结构造成损伤；也无需预先埋入传感器进行检测，适用于目前在役的预应力钢筋混凝土结构。而且可以在一个点上重复检测，方法简单可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种建筑的有效预应力的评估方法，尤其涉及一种在役桥梁的有效预应力的评估方法。
技术介绍
混凝土是具有极高的抗压强度和极低的抗拉强度的材料。预应力钢筋混凝土梁就是通过对钢筋混凝土中的钢丝或钢筋进行张拉使混凝土处于受压状态，用于抵消自重及荷载产生的拉应力，使下缘的混凝土始终处于受压，或在设计范围内的受拉状态。预应力钢筋混凝土梁是桥梁的主要承载结构，而预应力则提供了预应力钢筋混凝土梁的主要承载能力。因此，对在役桥梁的预应力的检测是非常重要的，特别是对于已存在细微裂缝的预应力钢筋混凝土桥梁的预应力的检测尤为重要。目前在役桥梁的预应力检测主要有三种方法：破损法，微破损法和非破损法。破损法就是切断部分预应力钢丝或钢筋检测其切断前的应力，来计算有效预应力。但是该方法必定会造成梁体的承载能力下降。微破损法的代表性方法就是在梁下缘混凝土切出一个口子，通过检测该口子周边前后应变的变化来计算有效预应力。同样地，该方法也会对梁体的耐久性造成影响，并且，一个部位只能检测一次，无法定期检测。非破损法的代表性方法就是在搭建预应力钢筋混凝土梁时，在预 应力钢筋或钢丝上套上磁通量传感器或绑上光钎维传感器，当铁磁性材料承受的外界机械荷载发生变化时，其内部的磁化强度(磁导率)发生变化，通过磁通量(磁导率)的变化，来测定构件的内力。但是，此类方法需要在搭建桥梁时将传感器埋入梁体，因此不适合目前在役的绝大多数预应力钢筋混凝土梁。因此，上述方法只有通过破坏桥梁本体或者钢筋才能测量已存在细微裂缝的预应力钢筋混凝土桥梁的预应力，或者需要在制造桥梁时就把测量设备(例如磁通量传感器或光钎维传感器)预先套在预应力钢筋上，却不能检测已经建成的桥梁的预应力。
技术实现思路
针对目前上述三种对桥梁的预应力检测方法所存在的上述问题，本专利技术提供一种在役桥梁的有效预应力的评估方法。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案为：一种在役桥梁的有效预应力的评估方法，应用于跨中已经存在横向裂缝的预应力钢筋混凝土桥梁，所述评估方法包括：步骤1，采集车辆活载通过桥梁这一段时间内的裂缝处及该裂缝相邻部位的活载应变数据；步骤2，根据活载应变数据找出横向裂缝的开口点和所述开口点对应的活载应变ε；步骤3，计算有效预应力：σe＝σw+ε·E式中，σe：有效预应力；σw：根据设计图计算得到的裂缝处的恒载应力；ε：横向裂缝开口点对应的活载应变；E:混凝土的弹性模量。优选地，所述横向裂缝在所述桥梁的下缘。优选地，在步骤1中，采集所述活载应变数据的方法包括：在与所述横向裂缝垂直的方向放置一第一应变传感器，在所述第一应变传感器旁且无横向裂缝处放置一第二应变传感器，通过一控制器控制所述第一应变传感器和所述第二应变传感器同步采集。优选地，在步骤1中，所述采集车辆活载通过桥梁这一段时间内的裂缝处及该裂缝相邻部位的活载应变数据这期间包括：第一阶段，无活载，横向裂缝处于受压状态；第二阶段，横向裂缝处所受活载小，仍处于受压状态，相比于所述第一阶段，承受相对较小压应力；第三阶段，横向裂缝处所受活载增大，横向裂缝处于临界状态，即横向裂缝处的压应力为零；第四阶段，横向裂缝处所受活载继续增大，横向裂缝处于开口状态。优选地，所述评估方法还包括：重复执行步骤1至步骤3，以得到有效预应力的平均值。优选地，所述评估方法还包括：通过所述控制器的一存储单元，存储采集的活载应变数据。优选地，所述评估方法还包括：通过所述控制器的一无线传输单元，将活载应变数据上传至外部设备。优选地，所述评估方法还包括：通过一与所述控制器连接的显示模块显示活载应变数据。优选地，所述第一应变传感器和/或第二应变传感器包括：具有四个两两垂直的电阻应变片的惠斯登电桥，其中两个与梁梁 纵轴垂直方向的电阻应变片与一金属底板之间垫有缓冲层；其中所述金属底板粘贴于所述混凝土的检测位置上。本专利技术的有益效果：本专利技术的一种在役桥梁的有效预应力的评估方法，属于一种非破损的检测方法，不会对现有桥梁结构造成损伤；也无需预先埋入传感器进行检测，适用于目前在役的预应力钢筋混凝土结构。而且可以在一个点上重复检测，无需封锁交通，检测方法简单可靠。附图说明图1为本专利技术的预应力钢筋混凝土桥梁的结构示意图；图2为图1中B-B断面的应力分解图；图3为图1中的预应力钢筋混凝土在无活载时的应力分解图；图4为图1中的预应力钢筋混凝土在裂缝处于受压状态时的应力分解图；图5为图1中的预应力钢筋混凝土在裂缝处于临界状态时的应力分解图；图6为图1中的预应力钢筋混凝土在裂缝处于开口状态时的应力分解图；图7为本专利技术的采集活载应变数据的结构图；图8为裂缝开口点击活载应变示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。如图8所示，本专利技术的一种在役桥梁的有效预应力的评估方法， 应用于跨中已经存在横向裂缝的预应力钢筋混凝土桥梁，评估方法包括：步骤1，采集车辆活载通过桥梁这一段时间内的裂缝处及该裂缝相邻部位的活载应变数据；步骤2，根据活载应变数据找出横向裂缝的开口点和开口点对应的活载应变ε；步骤3，计算有效预应力：σe＝σw+ε·E式中，σe：有效预应力；σw：根据设计图计算得到的裂缝处的恒载应力；ε：横向裂缝开口点对应的活载应变；E:混凝土的弹性模量。本专利技术的桥梁以广泛使用的全预应力钢筋混凝土梁为例，如图1所示，梁体由混凝土1和预应力钢筋3所组成，梁体的中性轴2用虚线表示。图1左图为从右图的BB方向看的B-B横断面，B-B断面存在横向裂缝；右图为从左图AA方向看的A-A纵断面。B-B横断面在外力作用时的应力分解图如图2所示，预应力提供了一个偏心的压应力，抵消了混凝土梁的自重产生的恒载应力和通过车辆等活载产生的活载应力，使梁体的下缘处于受压状态。即有：σc＝σe-σw-σl (1)σc：B-B断面混凝土下缘当前的应力；σe：预应力产生的B-B断面混凝土下缘的压应力；σw：自重等恒载产生的B-B端面混凝土下缘的拉应力，可以通过设计图计算得到；σl：车辆等活载产生的B-B端面混凝土下缘的拉应力。当该桥梁B-B断面的下缘存在横向裂缝时，且活载应力大于设计荷载或有效预应力下降时，该裂缝处断面的各个受力状态如图3至6所示。1)第一阶段(无车辆等活载，裂缝4处于受压状态)σc1＝σe-σw (2)在该阶段，活载距离裂缝较远，例如活载位于桥梁的边缘，这一阶段不会对裂缝产生活载应力。2)第二阶段(车辆活载小，裂缝4尚处于受压状态)σc2＝σe-σw-σl2＞0 (3)活载继续向靠近裂缝的方向行驶，距离裂缝较近，这就形成了第二阶段，这一阶段活载对裂缝产生较小的活载应力。3)第三阶段(车辆活载增大，裂缝4尚处于临界状态)σc3＝σe-σw-σl3＝0 (4)活载继续向靠近裂缝的方向行驶，距离裂缝更加靠近，这就形成了第三阶段，这一阶段由于活载的重力和在桥梁形成的加速度的作用，对裂缝产生了较大的活载应力，使得裂缝处于临界状态。4)第四阶段(车辆活载继续增大，裂缝4处于开口状态)此时中性轴上移。活载继续向靠近裂缝的方向行驶，直到位于裂缝上，这就形成了第四阶段，这一阶段的活载给裂缝提供了最大的活载应力，使得裂口处于开口状态。将公式(2)-(5)，得到：σc1-σc3＝σe-σ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在役桥梁的有效预应力的评估方法，应用于跨中已经存在横向裂缝的预应力钢筋混凝土桥梁，其特征在于，所述评估方法包括：步骤1，采集车辆活载通过桥梁这一段时间内的横向裂缝处及该横向裂缝相邻部位的活载应变数据；步骤2，根据活载应变数据找出横向裂缝的开口点和所述开口点对应的活载应变ε；步骤3，计算有效预应力：σe＝σw+ε·E式中，σe：有效预应力；σw：根据设计图计算得到的裂缝处的恒载应力；ε：横向裂缝开口点对应的活载应变；E:混凝土的弹性模量。

【技术特征摘要】
1.一种在役桥梁的有效预应力的评估方法，应用于跨中已经存在横向裂缝的预应力钢筋混凝土桥梁，其特征在于，所述评估方法包括：步骤1，采集车辆活载通过桥梁这一段时间内的横向裂缝处及该横向裂缝相邻部位的活载应变数据；步骤2，根据活载应变数据找出横向裂缝的开口点和所述开口点对应的活载应变ε；步骤3，计算有效预应力：σe＝σw+ε·E式中，σe：有效预应力；σw：根据设计图计算得到的裂缝处的恒载应力；ε：横向裂缝开口点对应的活载应变；E:混凝土的弹性模量。2.根据权利要求1所述的一种在役桥梁的有效预应力的评估方法，其特征在于，所述横向裂缝在所述桥梁的下缘。3.根据权利要求2所述的一种在役桥梁的有效预应力的评估方法，其特征在于，在步骤1中，采集所述活载应变数据的方法包括：在与所述横向裂缝垂直的方向放置一第一应变传感器，在所述第一应变传感器旁且无横向裂缝处放置一第二应变传感器，并通过一控制器控制所述第一应变传感器和所述第二应变传感器实现同步采集。4.根据权利要求1所述的一种在役桥梁的有效预应力的评估方法，其特征在于，在步骤1中，采集车辆活载通过桥梁这一段时间内的裂缝处及该裂缝相邻部位的活载应变数据这期间包括：第一阶段，无活载，横向裂缝处于受压状态；第二阶段，横向裂...

【专利技术属性】
技术研发人员：屠伟新，
申请(专利权)人：上海数久信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31