自补偿混凝土结构真实应力测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种自补偿混凝土结构真实应力测试装置，采用它可以在混凝土应力测试结果中消除温度、收缩、膨胀和徐变产生的非弹性应变的影响，使测试应力与混凝土真实应力一致。装置包括力传感器２，其特征是：所述力传感器２设置在隔离装置内或端部。利用隔离装置内外混凝土材质相同、应力状态一致和温湿度等环境条件相同等特点，通过隔离装置内混凝土柱体的非弹性应变来补偿测试部位混凝土的非弹性应变，达到在应力测试结果中消除混凝土非弹性应变影响的目的，解决混凝土应力无法准确测量的问题，其原理简单、实用性强。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及混凝土结构应力测试装置，具体是一种自补偿混凝土结构真实应力测试装置。
技术介绍
混凝土结构是土木工程中最常见的一种建筑结构，人们充分利用其抗压强度高、耐久性好等特点，修建大量的人工建筑，自从混凝土材料专利技术以来得到极大的推广。随着科学技术的发展，混凝土材料的特点逐渐被工程人员认识混凝土不是理想线弹性材料，其在浇筑成型后，会产生收缩；在荷载作用下不仅产生弹性应变，随着时间推移，还产生徐变；在温度作用下会产生膨胀或收缩。由于传感器和混凝土在材料特性存在巨大差异，当混凝土结构产生温度应变、收缩应变或徐变应变时，传感器会因为其阻止周围混凝土结构自由变形而产生附加应力。因此，工程人员在测试混凝土结构的真实应力方面遇到巨大难题。目前工程界在混凝土结构应力测试中，通常有2种方法。方法一利用埋入混凝土中的应变传感器，测得混凝土结构在各种荷载作用下的应变。根据混凝土材料特点，该应变包括应力产生的弹性应变(下文将简称其为弹性应变)、温度应变、收缩应变和徐变应变等(下文将这三种应变简称为非弹性应变)。工程人员必须从测试应变中准确地扣除非弹性应变得到弹性应变，然后乘以混凝土弹性模量换算出混凝土结构的应力。由于混凝土材料的离散性非常大、材料参数随时间而变化，要想准确掌握其收缩、徐变与温度对应变的影响量和混凝土弹性模量都是非常困难的。因此，即使应变测试结果准确，该方法所得应力因人而异，其结果的准确性和可靠性严重依赖于测试人员的理论水平和工程经验。这表明通过上述方法无法确保得到混凝土得真实应力。方法二将压力传感器直接埋入混凝土结构中，通过测试传感器上的压力推算混凝土结构应力。该方法虽然不需要从应变推算到应力，而是直接测得应力，但是在混凝土结构产生非弹性应变时，由于传感器与混凝土结构在材料特性上的差异，传感器上将产生极大的附加应力，造成测试结果严重偏离混凝土的真实应力。由于该方法在理论上未能解决混凝土结构非弹性应变对应力测试产生严重影响的问题，因此，未能得到广泛的实际应用。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种自补偿混凝土结构真实应力测试装置，它能够真正解决混凝土真实应力测试的难题，通过采用隔离装置，利用混凝土自身特性对非弹性应变进行补偿，最大限度地降低非弹性应变对测试结果的影响，直接测得混凝土结构应力，而不需要从应变推算到应力，从而克服目前工程界混凝土应力无法准确测试的问题。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是这样的，即一种自补偿混凝土结构真实应力测试装置，包括力传感器，其特征是所述力传感器设置在隔离装置内或端部，所述力传感器信号线由隔离装置内引出。本技术由于所述结构而适用于各种配合比、各种应力水平、各种截面形式和各种温湿度环境条件下混凝土结构的短期或长期应力测试。具体使用方法是在混凝土浇注前，将本技术沿应力测试方向固定在测试位置。浇注时，混凝土自动进入隔离装置内，使传感器前后与混凝土接触，测量时，隔离装置内混凝土柱体的非弹性应变补偿隔离装置外混凝土的非弹性应变，使非弹性应变引起的传感器附加应力减小，并最终趋近0。隔离装置内混凝土柱体给力传感器上施加的应力σg由两部分组成，一是混凝土结构应力产生的σg1；二是非弹性应变(包括温度自由应变、收缩和徐变)产生的附加应力σg2。本专利技术由于采用了隔离装置，使σg1接近于σc，而使σg2接近于0。1、混凝土结构承受由正应力产生的应变(弹性应变)时混凝土正应力σc产生的应变为 ϵc=σcEc........................................................................(1)]]>隔离装置外混凝土在隔离装置长度范围内产生的变形量为Δh=h0*εc......................................................................................................(2)则隔离装置内的总变形量由两部分组成一是隔离装置内混凝土柱体变形量Δhc，二是力传感器的变形量Δhg。力传感器受到的轴向力与隔离装置内混凝土柱体的轴向力相同，且传感器和隔离装置内混凝土柱体横截面面积相同，其应力也相同。因此，力传感器的变形量为Δhg=hg*σg1Eg...........................................................(3)]]>混凝土柱体变形量为Δhc=(h0-hg)*σg1Ec...............................................(4).]]>设隔离装置内外混凝土在隔离装置长度内的变形量一致，则Δh=Δhc+Δhg....................................................................................................(5)将(1)～(4)式带入上式得σg1=σc(λE-1)λh+1................................................(6)]]>上式中λE=EcEg;]]>λh=hgh0]]>从上式中可知当传感器的弹性模量与混凝土的弹性模量一致，即λE趋近于1，或者传感器厚度hg远小于隔离装置高度h0，即λh趋近于0时，测得的应力即为混凝土的真实应力。2、混凝土产生非弹性应变时当混凝土产生非弹性应变εμ时，由于隔离装置内外混凝土应力状态相同、混凝土同质和环境条件相同，因此，可认为隔离装置内外混凝土的非弹性应变一致。隔离装置外混凝土在隔离装置长度范围内产生的变形量Δh等于Δh0*εμ。隔离装置内混凝土柱体产生的变形量由两部分组成 一是非弹性应变产生的变形量Δhc1＝(h0-hg)*εu......................................................................................................(7)二是附加应力σg2产生的变形量Δhc2=(h0-hg)*σg2Ec.................................................(8)]]>故Δh＝Δhg+Δhc1+Δhc2..................................................................................................(9)考虑到Δh等于h0*εμ，且传感器变形量Δhg为hg*σg2/Eg，并将(7)和(8)式带入上式中得到σg2=ϵμ*Ec(&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自补偿混凝土结构真实应力测试装置，包括力传感器（２），其特征是：所述力传感器（２）设置在隔离装置（１）内或端部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑万山，郑罡，张又进，
申请(专利权)人：郑万山，张又进，郑罡，
类型：实用新型
国别省市：85[中国|重庆]