一種用於混凝土試件梁剛度試驗裝置及其試驗方法
2023-09-18 12:11:55 1
專利名稱：一種用於混凝土試件梁剛度試驗裝置及其試驗方法
技術領域：
本發明屬於橋梁工程領域，具體涉及一種用於混凝土試件梁剛度試驗裝置及其試驗方法。
背景技術：
傳統的橋梁撓度測量大都採用百分表或位移計直接測量，目前在我國橋梁維護、舊橋安全評估或新橋驗收中仍廣泛應用。該方法的優點是設備簡單，可以進行多點檢測，直接得到各測點的撓度數值，測量結果穩定可靠。但是直接測量方法存在很多不足，該方法需要在各個測點拉鋼絲或者搭設架子，所以橋下有水時無法進行直接測量；對於跨線橋，由於受鐵路或公路行車限界的影響，該方法也無法使用；跨越峽谷等的高橋也無法採用直接方法進行測量；另外採用直接方法進行撓度測量，無論布設還是撤消儀表，都比較繁雜耗時較長。 在新建橋梁時，對梁體施加預壓力及在施工荷載作用下跨中撓度會不斷變化，為了更好地對橋梁進行施工線型的控制，有必要對橋梁結構的名義剛度EI進行試驗研究。為了方便試驗操作，節約成本，將實橋截面等效為構造較為簡單的混凝土試件梁進行試驗。常用的試件梁一般採用在試驗室內的反力架加載，這種方法要求把試件梁運輸至試驗室，操作起來非常不方便。而且，試驗室的條件會對試件梁尺寸會有所限制。為分析實際混凝土橋梁的剛度特性，可以按一定比例把實際橋梁縮小製作試件梁，對試件梁進行荷載試驗，測試橋梁的撓度與荷載的關係。因此本領域技術人員急需一種可在試件梁上施加預應力進行加載、可在施工現場操作、避免試驗室加載的限制的技術方案。
發明內容
本發明的目的是根據上述現有技術的不足之處，提供一種用於混凝土試件梁剛度試驗裝置及其試驗方法，該試驗裝置及其試驗方法通過縱向、豎向張拉預應力鋼筋，同時通過在試件梁的底部布設位移傳感器，以觀測在荷載及預應力作用下試件梁的撓度變化，並根據此推斷出橋梁結構的名義剛度EI。本發明目的實現由以下技術方案完成
一種用於混凝土試件梁剛度試驗裝置，其特徵在於所述試件梁的上表面兩端垂直固定設置有鋼牛腿，在所述試件梁和鋼牛腿上分別貫穿設置縱向預應力鋼筋，在所述試件梁的底部沿縱向均勻間隔安裝有位移傳感器，同時在所述試件梁的底部及側面沿縱向均勻間隔貼有應變片。在所述試件梁和鋼牛腿上分別設置縱向預應力鋼筋，其中在所述試件梁底板上至少設置有兩根縱向預應力鋼筋用於模擬實際預應力鋼筋混凝土梁，並在所述設置於試件梁兩端的鋼牛腿頂端至少對稱設置有兩根縱向預應力鋼筋用於對試件梁施加荷載。在所述試件梁上設置豎向預應力筋用於將鋼牛腿固定在試件梁。
所述縱向預應力鋼筋兩端分別通過螺母和墊板擰緊固定連接。一種混凝土試件梁剛度試驗方法，涉及上述試驗裝置，其特徵在於至少包括如下步驟將所述混凝土試件梁剛度試驗裝置放置於現場的平整混凝土墊層的支座上；其後設置豎向預應力筋固定鋼牛腿；張拉試件梁的縱向預應力鋼筋，再通過千斤頂進行鋼牛腿上縱向預應力的張拉；在進行張拉的同時，通過各位移傳感器採集混凝土試件梁的變形數據，通過應變片採集混凝土試件梁的應力數據。本 發明的優點是，可避免把試件梁運送至試驗室，採用在外置鋼牛腿上施加預應力方法對試件梁加載，試驗操作更加簡便，可高精度測量出試件梁剛度，來推斷出橋梁的名義剛度EI，更能夠反映施工現場情況，從而更好地對橋梁進行施工線性的控制。
圖I為本發明的混凝土試件梁剛度試驗裝置立面 圖2為本發明的混凝土試件梁剛度試驗裝置的A— A剖面 圖3為本發明的試件梁側視 圖4為本發明的鋼牛腿結構示意 圖5為本發明的鋼牛腿A— A剖面 圖6為本發明的預應力鋼筋及波紋管結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖通過實施例對本發明的特徵及其它相關特徵作進一步詳細說明，以便於同行業技術人員的理解
如圖1-6，圖中標記1-14分別為鋼牛腿I、縱向預應力鋼筋2、試件梁3、豎向預應力鋼筋4、位移傳感器5、縱向預應力鋼筋6、試驗加載臺7、鋼筋通孔8、三角形鋼板9、鋼筋通孔10、螺母11、墊板12、螺旋筋13、波紋管14。實施例I :如圖I和2所示，本實施例屬於橋梁工程領域，具體涉及一種用於混凝土試件梁剛度試驗裝置及其試驗方法，用於推斷出橋梁結構的名義剛度EI。混凝土試件梁剛度試驗裝置主要由試件梁3以及設置於試件梁3上表面兩端的鋼牛腿I組成，鋼牛腿I用於輔助張拉；在試件梁3的底板上設置有兩根縱向預應力鋼筋6，在鋼牛腿I的頂端設置兩根縱向預應力鋼筋2，並在鋼牛腿I和試件梁3上設置貫穿兩者的豎向預應力鋼筋4 ;在試件梁3底部沿縱向均勻間隔125cm安裝位移傳感器5，同時在縱向預應力鋼筋2、縱向預應力鋼筋6以及豎向預應力鋼筋4上均勻間隔安裝有位移傳感器；在試件梁3的底部及側面沿縱向均勻間隔貼有應變片。其中在試件梁3底板上設置有兩根縱向預應力鋼筋6用於模擬實際預應力鋼筋混凝土梁，並在設置於試件梁3兩端的鋼牛腿I頂端對稱設置有兩根縱向預應力鋼筋2用於對試件梁施加荷載。如圖3-6所示，試件梁3為T形梁體，當混凝土試件梁3的強度達到設計強度的90%以上且混凝土的齡期達到28天時，方可進行模型加載試驗，混凝試件梁3進行剛度試驗時採用的鋼筋、混凝土及預應力鋼筋，應與施工本橋的鋼筋、混凝土及預應力鋼筋要求保持一致。在鋼牛腿I和試件梁3之間設置有四道三角形鋼板9用以作為加強肋，在其頂端開設有豎直方向的兩個鋼筋通孔8以及水平方向的兩個鋼筋通孔10。鋼筋通孔8和10分別用於通過豎向預應力鋼筋4和縱向預應力鋼筋2，介於所述的預應力鋼筋和鋼筋通孔之間設置有波紋管14，各預應力鋼筋的兩端均通過墊板12和螺母11固定，並在其兩端部設有螺旋筋13 ;其中所述的各預應力鋼筋採用幾25精軋螺紋高強粗鋼筋。如圖1-6所示，上述混凝土試件梁剛度試驗裝置的試驗方法具體包括如下步驟
①施工現場準備兩臺預應力張拉設備以及試驗加載臺7，試驗加載臺7具體為施工現場平整混凝土墊層的支座，其中所述的張拉設備採用YCW60B型千斤頂；
②待混凝土試件梁3加載齡期達到28天之後，通過吊車把試件梁3吊裝至水平的試驗加載臺7上；
③待試驗裝置放置完畢之後，先對豎向預應力鋼筋4進行單端張拉，即張拉其上端；其 後通過千斤頂對試件梁3底板上的縱向預應力鋼筋6進行兩端張拉，再通過千斤頂對鋼牛腿I頂端的縱向預應力鋼筋2進行兩端張拉；其中張拉後的鋼筋嚴禁碰擊或踩踏；
④在進行張拉的同時，通過各位移傳感器採集混凝土試件梁3的變形數據，最後進行數據處理。實施例2 :本實施例將通過實施例I中所述的混凝土試件梁剛度試驗裝置及其試驗方法來研究截面尺寸對結構名義剛度的影響，其具體步驟如下本次試驗共選取三組試件梁3 (第一組、第二組、第三組)，每組試驗的試件梁3都是T形梁，每個試件梁3的梁長均為5. 5m，這三組試件梁3的配筋率相同，但截面尺寸不同，截面尺寸梁高分別為50cm、60cm和70cm ;並將梁高為60cm的試件梁作為標準試件梁。在試驗場地上按照圖紙綁紮鋼筋，並立模使用於實際橋梁相同批次的混凝土澆築三組試件梁3，然後按要求進行混凝土養護；在製作試件梁3的同時，按圖紙要求製作加載系統，即在試件梁3上設置鋼牛腿I、縱向預應力鋼筋2、6以及豎向預應力鋼筋4 ;當試件梁混凝土的強度達到設計強度的90%以上且混凝土的齡期達到28天時，方可進行試驗；其後按照「混凝土試件梁剛度試驗裝置的試驗方法」步驟①一④中所述的分別對三組試件梁3進行剛度試驗，通過位移傳感器5所採集的數據來研究截面尺寸對結構名義剛度的影響。實施例3 :本實施例將通過實施例I中所述的混凝土試件梁剛度試驗裝置及其試驗方法來研究配筋率對結構名義剛度的影響，其具體步驟如下本次試驗共選取三組試件梁3 (第四組、第五組、第六組)，每組試驗的試件梁3都是T形梁，每個試件梁3的梁長均為
5.5m，這三組試件梁3的截面尺寸相同均為60cm，但配筋率不同；在試驗場地上按照圖紙綁紮鋼筋，並立模使用相同批次的混凝土澆築三組試件梁3，然後按要求進行混凝土養護；在製作試件梁3的同時，按圖紙要求製作加載系統，即在試件梁3上設置鋼牛腿I、縱向預應力鋼筋2、6以及豎向預應力鋼筋4 ;當試件梁混凝土的強度達到設計強度的90%以上且混凝土的齡期達到28天時，方可進行試驗；其後按照「混凝土試件梁剛度試驗裝置的試驗方法」步驟①一④中所述的分別對三組試件梁3進行剛度試驗，通過位移傳感器5所採集的數據來研究配筋率對結構名義剛度的影響。
權利要求
1.一種用於混凝土試件梁剛度試驗裝置，其特徵在於所述試件梁的上表面兩端垂直固定設置有鋼牛腿，在所述試件梁和鋼牛腿上分別貫穿設置縱向預應力鋼筋，在所述試件梁的底部沿縱向均勻間隔安裝有位移傳感器，同時在所述試件梁的底部及側面沿縱向均勻間隔貼有應變片。
2.根據權利要求I所述的一種用於混凝土試件梁剛度試驗裝置，其特徵在於在所述試件梁和鋼牛腿上分別設置縱向預應力鋼筋，其中在所述試件梁底板上至少設置有兩根縱向預應力鋼筋用於模擬實際預應力鋼筋混凝土梁，並在所述設置於試件梁兩端的鋼牛腿頂端至少對稱設置有兩根縱向預應力鋼筋用於對試件施加荷載。
3.根據權利要求I所述的一種用於混凝土試件梁剛度試驗裝置，其特徵在於在所述試件梁上設置豎向預應力筋用於將鋼牛腿固定在試件梁。
4.根據權利要求I所述的一種用於混凝土試件梁剛度試驗裝置，其特徵在於所述縱向預應力鋼筋兩端分別通過螺母和墊板擰緊固定連接。
5.一種混凝土試件梁剛度試驗方法，涉及權利要求1-5所述裝置，其特徵在於至少包括如下步驟將所述混凝土試件梁剛度試驗裝置放置於現場的平整混凝土墊層的支座上；其後設置豎向預應力筋固定鋼牛腿；張拉試件梁的縱向預應力鋼筋，再通過千斤頂進行鋼牛腿上縱向預應力的張拉；在進行張拉的同時，通過各位移傳感器採集混凝土試件梁的變形數據，通過應變片採集混凝土試件梁的應力數據。
全文摘要
本發明屬於橋梁工程領域，具體涉及一種用於混凝土試件梁剛度試驗裝置及其試驗方法，用於推斷出橋梁結構的名義剛度EI。其具體方案如下首先在試件梁兩端上表面垂直固定鋼牛腿，在試件梁和鋼牛腿上分別設置縱向預應力鋼筋，並在鋼牛腿和試件梁上設置貫穿兩者的豎向預應力筋；其後將試件梁放置於現場混凝土墊層的支座上，在試件梁底部安裝位移測量計和應變片；待安裝完成之後，先張拉豎向預應力筋固定鋼牛腿，再進行試件梁內縱向預應力鋼筋的張拉，然後張拉鋼牛腿上縱向預應力鋼筋對試件梁加載，同時進行數據採集。本發明的優點是，試驗步驟簡便，可高精度測量出試件梁剛度，同時可推斷出橋梁的名義剛度EI，從而更好地對橋梁進行施工線性的控制。
文檔編號G01N3/08GK102914470SQ201210459679
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月15日 優先權日2012年11月15日
發明者陳立生, 王洪新, 姚青, 石雪飛, 阮欣, 趙國強, 陳介華 申請人:上海城建市政工程(集團)有限公司