一般环境下水泥混凝土路面板零应力时刻的预估方法技术

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，涉及一种一般环境下公路和城市道路水泥混凝土路面板零应力时刻的预估方法，包括1）计算恒温恒湿条件下缩尺混凝土试件的固化温度；2）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；3）计算在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温度；4）将在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代入关系模型中，得到在一般环境下公路和城市道路水泥混凝土路面板的零应力时刻。本发明专利技术可克服现有水泥混凝土路面板应力监测技术中时初始时刻选择的盲目性以及可为公路和城市道路水泥混凝土路面板应力准确监测提供参数。

Prediction Method of Zero Stress Time of Cement Concrete Pavement Slab under General Environment

The invention belongs to the technical field of highway and urban road cement concrete pavement, and relates to a method for predicting zero stress time of highway and urban road cement concrete pavement slab under general environment, including 1) calculating curing temperature of shrinkage concrete specimen under constant temperature and humidity condition; 2) constructing the relationship between curing temperature of shrinkage concrete specimen under constant temperature and humidity condition and zero stress time. Model 3) Calculate the equivalent curing temperature of cement concrete pavement of highway and urban road in general environment; 4) Substitute the equivalent curing temperature of cement concrete pavement of highway and urban road in general environment into the relationship model, and get the zero stress moment of cement concrete pavement of highway and urban road in general environment. The invention can overcome the blindness of initial time selection in the existing stress monitoring technology of cement concrete pavement slab and provide parameters for accurate stress monitoring of cement concrete pavement slab of highway and urban road.

【技术实现步骤摘要】
一般环境下水泥混凝土路面板零应力时刻的预估方法
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零应力时刻的预估方法，尤其涉及一种一般环境下公路和城市道路水泥混凝土路面板零应力时刻的预估方法。
技术介绍
水泥混凝土是一种多相、多组分复合材料，随着水化反应的进行，材料逐渐由流动态发展到可塑态、硬化态。在此过程中，混凝土内部的应变一直在变化，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不同。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。然而，目前的水泥混凝土路面板应变监测技术中，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。以该应变增量为基础计算到的应力势必与弹性应力有较大差异。为解决这一问题，Jung提出了采用凝结时间代替零应力时刻的方法，国内外也有贯入阻力法、电阻率法测定混凝土的早期凝结时间的报道。但这些方法均局限于恒温恒湿这一特定环境。实际上，除环境温、湿度外，一般养生环境下水泥混凝土路面板的硬化过程还受材料、风速、辐射等多种内在、外在因素的复杂影响，特定环境下的凝结时间与一般环境存在显著差异，不能为应变采集的初始时刻提供借鉴。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种可克服现有水泥混凝土路面板应力监测技术中时零应力时刻选择的盲目性进以及可为公路和城市道路用水泥混凝土路面板应力准确监测提供参数的环境下水泥混凝土路面板零应力时刻的预估方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种一般环境下公路和城市道路水泥混凝土路面板零应力时刻的预估方法，其特征在于：所述预估方法包括以下步骤：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；2)在步骤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；3)依据步骤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；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；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；6)将步骤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。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)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；1.2)在步骤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2)的具体实现方式是：2.1)在步骤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；2.2)在步骤1.2)得到的温度代表值和步骤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3)的具体实施方式是：3.1)基于Glisic假设，确定步骤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；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5)的具体实施方式是：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；5.2)在步骤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；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。本专利技术具有以下优点：本专利技术给出了一般环境下公路和城市道路水泥混凝土路面板零应力时刻的预估方法，可用于一般环境下水泥混凝土路面板，乃至其他混凝土结构物应变监测提供参数依据。本专利技术所提供的预估方法，为水泥混凝土路面板乃至其他混凝土结构物应力监测时应变初始时刻的选择提供了参数取值依据，解决了以往将测量仪器清零时刻的应变或出厂应变作为初始应变引起的偏差问题；为一般环境下工程现场水泥混凝土路面板，乃至其他混凝土结构物应力监测提供了较实用、可靠的参数取值方法，解决了贯入阻力法、电阻率法只适用于恒温恒湿条件，无法指导受材料、风速、辐射等复杂因素影响的一般环境下的零应力时刻的确定问题。附图说明图1是本专利技术提出的一般环境下水泥混凝土路面板零应力时刻的预估方法流程；图2是应用本专利技术的实施例的缩尺试验测定应变、温度的示意图(单位：cm)；图3是应用本专利技术的实施例恒温恒湿条件下特征温度与零应力时刻的关系曲线。具体实施方式参见图1，本专利技术提供了一种一般环境下公路和城市道路水泥混凝土路面板零应力时刻的预估方法，该预估方法包括以下步骤：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：1.1)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；1.2)在步骤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，℃。2)在步骤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，绘制温度代本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一般环境下公路和城市道路水泥混凝土路面板零应力时刻的预估方法，其特征在于：所述预估方法包括以下步骤：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；2)在步骤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；3)依据步骤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；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；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；6)将步骤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。

【技术特征摘要】
1.一种一般环境下公路和城市道路水泥混凝土路面板零应力时刻的预估方法，其特征在于：所述预估方法包括以下步骤：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；2)在步骤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；3)依据步骤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；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；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；6)将步骤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。2.根据权利要求1所述的一般环境下公路和城市道路水泥混凝土路面板零应力时刻的预估方法，其特征在于：所述步骤1)的具体实现方式是：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；1.2)在步骤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，℃。3.根据权利要求2所述的一般环境下公路和城市道路水泥混凝土路面板零应力时刻的预估方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳聪，刘少文，高玲玲，王帅，边伟，贾蓉蓉，周新星，王慧，吴喜荣，刘亚明，段丹丹，
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