一种不同水压作用下混凝土断裂过程测试方法技术

本发明专利技术涉及一种不同水压作用下混凝土断裂过程测试方法，属于物理测量技术领域。该方法包括以下步骤：1）在试验梁预制的裂缝处裹贴上裂缝密封胶带，使用夹具夹紧裂缝密封胶带，试验梁的断裂过程区设有测压孔，测压孔两端设有水压测量装置；2）在裂缝密封胶带顶面中点为施力点，通过预加水压向试验梁施加荷载

A test method of concrete fracture process under different water pressure

【技术实现步骤摘要】
一种不同水压作用下混凝土断裂过程测试方法
本专利技术涉及一种不同水压作用下混凝土断裂过程测试方法，属于物理测量

技术介绍
三点弯曲梁测试法是目前研究混凝土断裂性能的主要方法之一，测试实验中仅需要测量三点弯曲梁的裂缝口张开位移、外加荷载即可计算得到混凝土的断裂参数(主要包括起裂韧度、失稳韧度、断裂能等参数)，实验过程操作简易，试验结果的认可度高。该方法已作为混凝土断裂性能测试的主要方法被列入我国水利行业规程DL/T5332-2005《水工混凝土断裂试验规程》。但是，现有规程DL/T5332-2005《水工混凝土断裂试验规程》中提出的三点弯曲梁测试法并不能对水工结构工程中混凝土受到裂缝内水压力与荷载耦合作用下的断裂性能进行测试。具体如下：1.水工建筑工程中的混凝土裂缝经常会处于水压环境中，裂缝受水压的劈裂作用，其断裂性能也势必会受到影响。《水工混凝土断裂试验规程》中规定的三点弯曲梁测试法只是在实验室条件下或者受外部因素影响后的混凝土梁的断裂性能，其测试结果不能反映水压与荷载共同耦合作用下的混凝土断裂性能。2.水工混凝土结构在服役中长期处于水压环境下，判定水工混凝土结构中水压对其混凝土断裂性能的影响规律，以及水压在结构承载力失效中所起的力学作用，对预测水压环境下混凝土结构的寿命具有指导意义。3.水压环境下水工结构裂缝表面一直处于水压力的作用之下，结构承载过程中裂缝的扩展会影响缝内水压分布，相应的缝内水压分布的改变会影响水压力对结构的荷载作用。《水工混凝土断裂试验规程》中规定的三点弯曲梁测试法难以对该种耦合作用下的混凝土断裂过程进行测试。4.水工建筑结构的混凝土出现裂缝的频率很高，水工混凝土结构特别是深水混凝土结构长期受到外部荷载及裂缝内的水压力共同的作用。《水工混凝土断裂试验规程》中并没有提供水压与荷载耦合作用下混凝土断裂试验装置。综上所述，对裂缝内水压与荷载耦合作用下混凝土试验梁断裂性能参数进行准确的测试与计算具有重要的意义及工程应用价值。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本专利技术主要解决的技术问题是：提出一种对裂缝内水压与荷载耦合作用下混凝土试验梁断裂性能参数进行准确的测试方法。本专利技术为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种不同水压作用下混凝土断裂过程测试方法，包括以下步骤：1)在试验梁预制的裂缝处裹贴上裂缝密封胶带，使用夹具夹紧所述裂缝密封胶带，所述试验梁的断裂过程区设有测压孔，所述测压孔两端设有水压测量装置；2)在所述裂缝密封胶带顶面中点为施力点，通过预加水压向所述所述试验梁施加荷载F，通过荷载测量装置测出需要施加的最大荷载Fmax，通过应变测量装置测出起裂荷载Fini；3)在预制裂缝的底端和尖端分别安装张口位移测量支架，在所述位移测量支架上安装位移测量装置，在所述试验梁上安装有声发射检测仪；4)按照下式计算起裂韧度和失稳韧度起裂韧度的计算：其中：式中：为起裂韧度，单位为MPa·m1/2；Fini为起裂荷载，单位为kN；α0＝a0/h，a0为初始裂缝长度；S为试验梁两支座间的跨度，单位m；t为试验梁厚度，单位m；h为试验梁高度，单位m；m为试验梁支座间的质量，用试验梁的总质量按S/L比折算，单位kg；L为试验梁长度，单位m；g为重力加速度，为9.8m/s2。失稳韧度的计算：其中：其中，α＝ac/h，ac为临界裂缝长度，单位mm，应按下式计算：式中：Fmax为最大荷载，单位kN；E为试验梁的计算弹性模量，单位GPa；h0为夹式引伸计与裂缝之间的距离高度，单位mm；Vc为裂缝张开位移临界值。本专利技术采用上述技术方案的有益效果在于：测试混凝土试验梁在裂缝内水压及外荷载共同耦合作用下的断裂特性，将裂缝密封装置安置在试验梁中心，通过通水管道向裂缝内部加水压，通过试验梁断裂过程区测压孔检测断裂过程中裂缝内水压变化规律，通过位移、荷载测量装置测量断裂过程中裂缝张口位移及荷载变化规律，通过声发射仪检测混凝土试验梁的起裂。本专利技术提供的混凝土试验梁裂缝内水压加载装置，保证了裂缝内部全水压加载的状态，外加荷载的加载方式与一般的三点弯曲梁法一致。水压与荷载耦合作用下混凝土三点弯曲梁断裂试验，其加载装置更加贴切的模拟了水工混凝土实际过程中裂缝受水压力的状态，测试方法按照三点弯曲梁法进行，得出的断裂参数计算公式进一步的发展混凝土断裂性能测试试验，补充了行业规程DL/T5332-2005《水工混凝土断裂试验规程》。上述方案的进一步改进是：预制裂缝的两侧预埋有通水管道，所述通水管道为金属波纹弯管。上述方案的进一步改进是：所述裂缝密封胶带为丁基橡胶胶带，所述夹具为钢制夹具并通过螺栓夹紧。上述方案的进一步改进是：所述测压孔通过使用钢棒在试验梁内部预制通孔，所述测压孔两端设有螺纹接头。上述方案的进一步改进是：所述张口位移测量支架包括L形的钢支座和端部缺口的钢棒并通过螺栓连接固定。上述方案的进一步改进是：所述水压采集装置为压力变换器。上述方案的进一步改进是：所述的声发射采集装置为粘贴在所述试验梁表面的高频声发射传感器。上述方案的进一步改进是：所述荷载量测装置是荷载传感器，所述应变测量装置是粘贴在预制裂缝尖端两侧的电阻应变片。附图说明图1是本专利技术结构示意图。图2是试验梁剖视示意图。图中示例：荷载测量装置1、夹具2、螺纹接头3、水压采集装置4、裂缝张口位移测量支架5、进水管道6、夹式引伸计7、出水管道8、支撑座9、声发射检测仪10、试验梁11、裂缝密封胶带12、施力座13、通水管道口14、测压孔15、裂缝16。具体实施方式实施例本实施例的不同水压作用下混凝土断裂过程测试方法，如图1至图2所示，包括以下步骤：1)试验梁11整体放置在支撑座上9，在试验梁11预制的裂缝16处裹贴上裂缝密封胶带12，使用夹具2夹紧裂缝密封胶带12，试验梁11的断裂过程区设有测压孔15，测压孔15两端设有水压测量装置；2)在裂缝密封胶带12顶面中点为施力点，通过预加水压向试验梁11上的施力座13施加荷载F，通过荷载测量装置1测出需要施加的最大荷载Fmax，通过声发射仪测出起裂荷载Fini；3)在预制裂缝16的底端和尖端分别安装裂缝张口位移测量支架5，在裂缝张口位移测量支架5上安装位移测量装置，在试验梁11上安装有声发射检测仪10；4)按照下式计算起裂韧度和失稳韧度起裂韧度的计算：其中：式中：为起裂韧度，单位为MPa·m1/2；Fini为起裂荷载，单位为kN；α0＝a0/h，a0为初始裂缝16长度；S为试验梁11两支座间的跨度，单位m；t为试验梁11厚度，单位m；h为试验梁11高度，单位m；m为试验梁11支座间的质量，用试验梁11的总质量按S/L比折算，单位kg；L为试验梁11长度，单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不同水压作用下混凝土断裂过程测试方法，其特征在于包括以下步骤：/n1)在试验梁预制的裂缝处裹贴上裂缝密封胶带，使用夹具夹紧所述裂缝密封胶带，所述试验梁的断裂过程区设有测压孔，所述测压孔两端设有水压测量装置；/n2)在所述裂缝密封胶带顶面中点为施力点，通过预加水压向所述试验梁施加荷载F，通过荷载测量装置测出需要施加的最大荷载F

【技术特征摘要】
1.一种不同水压作用下混凝土断裂过程测试方法，其特征在于包括以下步骤：
1)在试验梁预制的裂缝处裹贴上裂缝密封胶带，使用夹具夹紧所述裂缝密封胶带，所述试验梁的断裂过程区设有测压孔，所述测压孔两端设有水压测量装置；
2)在所述裂缝密封胶带顶面中点为施力点，通过预加水压向所述试验梁施加荷载F，通过荷载测量装置测出需要施加的最大荷载Fmax，通过应变测量装置测出起裂荷载Fini；
3)在预制裂缝的底端和尖端分别安装张口位移测量支架，在所述位移测量支架上安装夹式引伸计，在所述试验梁上安装有声发射检测仪；
4)按照下式计算起裂韧度和失稳韧度
起裂韧度的计算：



其中：



式中：Fini为起裂荷载，单位为kN；α0＝a0/h，a0为初始裂缝长度；S为试验梁两支座间的跨度，单位m；t为试验梁厚度，单位m；h为试验梁高度，单位m；m为试验梁支座间的质量，用试验梁的总质量按S/L比折算，单位kg；L为试验梁长度，单位m；g为重力加速度，为9.8m/s2，
失稳韧度的计算：



其中：



其中，α＝ac/h，ac为临界裂缝长度，单位mm，应按下式计算：



式中：Fmax为最大荷载，单位kN；E为试验梁的计算弹性模量，单位GPa；h...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡少伟，王洋，乔艳敏，黄逸群，喻江，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32