【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑材料应力、应变测试，具体地，涉及一种基于线性放大原理的高温下预应力钢绞线应力应变测量装置及方法。
技术介绍
1、预应力混凝土结构既有面积约20亿平方米。预应力混凝土结构抗火设计与火灾安全关系着人民群众生命与财产安全；混凝土结构中的预应力钢绞线是其关键部分，它的高温性能直接影响到了结构的完整性和稳定性，火灾下预应力钢绞线应力-应变是进行预应力混凝土结构抗火设计的基础。
2、目前，高温下预应力钢绞线应力-应变测试分为直接接触测量和非接触测量。高温下预应力钢绞线应力-应变接触式测量存在如下问题：一是组成钢绞线的钢丝与竖向轴线存在角度，高温应变片难以测量钢绞线应变，且量程有限一般在±0.01，二是高温下钢绞线应变测试系统中高温应变引伸计量程有限一般在±0.02，而高温下钢绞线应变可达10％。非接触测量造价高，设备需求复杂，应用较少。目前，采用现有高温应变引伸计无法直接获得高温下钢绞线的全应变。
技术实现思路
1、为解决现有高温20-1100℃应变引伸计无法直接获得高温下钢绞线的全应变的问题，基于应变线性放大原理，本专利技术提出了一种基于线性放大原理的高温下预应力钢绞线应力应变测量装置及方法，可实现高温下任一时刻的钢绞线应力、应变的数值测量与记录。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种基于线性放大原理的高温下预应力钢绞线应力应变测量装置，其特征在于：
4、所述测量装置包括钢绞线1、改良锚具锚杯2、铁环3、第一钢筋4、
5、所述改良锚具锚杯2通过夹片固定在钢绞线1上；两个铁环3分别焊接于改良锚具锚杯2上下圆表面；
6、其中第一钢筋4穿过焊接于改良锚具锚杯2上圆表面的铁环3，第二钢筋5穿过焊接于改良锚具锚杯2下圆表面的铁环3；
7、第一钢筋4和第二钢筋5在靠近钢绞线1的一端利用钢丝与钢绞线1绑扎固定，两根钢筋的汇交处进行开孔处理并通过钢丝穿过开孔将两根钢筋绑扎在一起；
8、第一钢筋4的另一端用隔热棉进行包裹，并与位移计6尾端利用钢丝绑扎固定；第二钢筋5的另一端与钢板7焊接在一起并抵在位移计的尖端。
9、进一步的，所述第一钢筋4和第二钢筋5为12mm带肋钢筋。
10、进一步的，所述钢绞线1、改良锚具锚杯2、铁环3，以及第一钢筋4和第二钢筋5的交叉点均位于高温炉内；
11、在高温炉炉外，位移计6的尖端抵在铺了隔热棉的钢板上以记录位移差变化，应力通过千斤顶张拉钢绞线过程中传感器的读数直接得到，而应变变化需通过12mm带肋钢筋传递的位移差进行计算得到。
12、一种基于线性放大原理的高温下预应力钢绞线应力应变测量方法：
13、所述方法具体包括以下步骤：
14、s100、安装测试装置，记录位移计6的初始位置；
15、s200、变形传递设计：将两根12mm带肋钢筋交叉引出，起到传递变形的作用；
16、s300、钢筋开孔形成铰：在张拉钢筋的过程中，相应位置开孔形成铰，使得承受张拉力的部分能够保持一致的变形；
17、s400、位移协调等比例计算：进行张拉操作后，基于相似三角形原理以及位移协调方程，计算出张拉后的位移差；高温下钢绞线的应变计算公式如下：
18、即
19、式中，ε1表示处于高温环境的钢绞线应变，δl2表示位移计记录位移差，l2表示位移计初始长度；
20、s500、张拉应力测量：在单束千斤顶张拉过程中，根据传感器的读数来测量钢绞线的应力值。
21、进一步的，在s100中，记录未张拉前位移计6的初始位置及其数据。
22、进一步的，在s300中，钢筋开孔形成铰，使位移计6中的玻璃棒只能绕铰在其所在平面内转动。
23、进一步的，在s400中，所述ε1计算步骤为：
24、根据三角形相似原理以及变形协调原理，考虑了物体在变形前后的平衡关系从而计算出钢绞线应变ε1：
25、s401、确定位移计记录位移差δl2；
26、s402、改变应力或改变应变前，根据三角形相似原理得：
27、s403、改变应力或改变应变后，根据三角形相似原理得：
28、s404、由于开孔的作用，变形前后
29、s405、综合s401至s404，得其中l1'＝l1+ε1l1，l2'＝l2+ε2l2。
30、进而解出式1
31、一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
32、一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。
33、本专利技术有益效果
34、本专利技术基于线性放大原理，实现了高温环境外应变值代替高温环境内测量钢绞线的应变，整个测量过程中，通过具有隔热功效的隔热棉进行效果提升，使得设备在高温环境下能维持稳定和良好的工作性能，并且该方法可实现高温下任一时刻的钢绞线应力、应变的数值测量与记录。相比于非接触式测量设备，这个方案的设备需求简单，使用方便，大大降低了成本。
35、通过直接读数的形式，实现了高温下钢绞线蠕变和应力松弛的测量，同时可以用以研究高温中钢绞线蠕变及应力松弛对其极限应变及弹性模量的影响。利用改良型锚具和特殊的传递变形方法，能够直接和准确地测量预应力钢绞线的应力-应变，无论其变形程度如何。
36、应用本专利技术，可将高温下钢筋受拉应变测量范围从0.03扩展到橡胶棒的极限应变，应变测量范围可满足钢绞线极限应变的测量，也解决了其他因素对应变测量精度的影响，测量精度与应变片精度一致。克服了传统应变计量程有限的问题，能够适用于各种需要测量大应变值的实验。
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1.一种基于线性放大原理的高温下预应力钢绞线应力应变测量装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述测量装置，其特征在于：
3.根据权利要求2所述测量装置，其特征在于：
4.一种基于线性放大原理的高温下预应力钢绞线应力应变测量方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述测量方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述测量方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述测量方法，其特征在于：
8.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求4至7中任意一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求4至7中任意一项所述方法的步骤。
【技术特征摘要】
1.一种基于线性放大原理的高温下预应力钢绞线应力应变测量装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述测量装置，其特征在于：
3.根据权利要求2所述测量装置，其特征在于：
4.一种基于线性放大原理的高温下预应力钢绞线应力应变测量方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述测量方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述测量方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯晓萌，余自豪，刘建敏，刘硕，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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