利用鋼弦式表面應變傳感器量測隧道型鋼拱架應力的方法
2023-08-06 20:49:06
專利名稱：利用鋼弦式表面應變傳感器量測隧道型鋼拱架應力的方法
技術領域：
本發明涉及一種隧道監控量測方法，尤其是涉及一種利用鋼弦式表面應變傳感器量測隧道型鋼拱架應力的方法。背景技術：
背景技術：
中，隨著公路交通事業的蓬勃發展，公路隧道的數量和建設規模急劇擴大，面臨的技術難題越來越多。在圍巖級別較差的隧道中，早期圍巖壓力增長較快，需要及時提供強有力的支護，尤其對於砂、卵石、土夾層、大面積淋水地段以及圍巖大變形地段，必須採取強有力的初期支護，確保支護強度和剛度及時、有效。初期支護結構中，型鋼拱架發揮著巨大的作用，對抑制圍巖變形可以起到至關重要的作用，因此，在施工過程中對型鋼拱架應力進行監控量測的重要性就不言而喻了。目前，型鋼拱架應力量測方法比較多，按照測試元件種類來分，常用的有機械式和鋼弦式兩種。機械式常用的是千分表；鋼弦式常用的是鋼筋應力傳感器。千分表法是將測杆底座和表座焊在鋼架內緣上，測杆(鋼筋)焊於測杆底座上，千分表固定在表座上，觸頭頂在測杆上。這種方法量測型鋼鋼架應力時，量測的是圓弧拱弦的變形，並不能代替圓弧拱的變形，因而存在一定的誤差；探頭的安裝比較煩瑣，且只能量測型鋼鋼架內緣變形，無法量測外緣變形；而且具有機械式量測元件普遍的缺點，即不便於遠距離量測。鋼筋應力傳感器法將鋼筋應力傳感器直接焊在型鋼鋼架內緣上，來量測型鋼鋼架的變形，這種方法和千分表法的原理基本一致，也是用弦的變化來代替圓弧拱的變化，存在一定得誤差。量測型鋼拱架應力時，因為鋼筋應力傳感器一般採用強度高、優質的鋼材，焊接後對所測部位的型鋼拱架起到了加固作用，故所量測的變形值並不是型鋼拱架本身的受力變形值，而是型鋼拱架和鋼筋應力傳感器共同受力產生的變形值。此外，噴射混凝土後鋼筋應力傳感器被包裹在噴射混凝土中，測試結果會受到影響，尤其是噴射混凝土在凝固過程中水化熱產生的溫度效應，使得測試數據偏高。因此，採用千分表和鋼筋應力傳感器量測隧道型鋼拱架應力時存在以上諸多不足。
發明內容
本發明為了解決上述背景技術中的不足之處，提供一種利用鋼弦式表面應變傳感器量測隧道型鋼拱架應力的方法，其能夠真實的反映型鋼拱架的應力和應變，測試方便，量測精度尚。為實現上述目的，本發明採用的技術方案為
一種利用鋼弦式表面應變傳感器量測隧道型鋼拱架應力的方法，其特徵在於在隧道型鋼拱架的上、下緣分別安裝鋼弦式表面應變傳感器，量測型鋼拱架受力後的應變值，然後通過計算獲得隧道型鋼拱架應力值。鋼弦式表面應變傳感器安裝在隧道型鋼拱架上、下緣的表面，使兩者之間連接緊密，確保應變傳感器和型鋼拱架變形一致。
鋼弦式表面應變傳感器安裝完畢後，在表面覆蓋鐵皮盒進行保護，再用錨固劑對鐵皮盒進行密封和錨固。與現有技術相比，本發明具有的優點和效果如下
本發明能夠真實反映型鋼拱架應力和應變；鋼弦式表面應變傳感器安裝方便快捷，施工難度小；特製的鐵皮盒不僅可以避免傳感器敏感部位與噴射混凝土直接接觸而遭到損壞，而且還可以避免傳感器和型鋼拱架共同變形時受到的噴射混凝土阻力，確保測量數據準確；長距離測試方便、精度和靈敏度高、長期穩定性好、電纜不受潮溼。具體實施例方式
本發明為一種利用鋼弦式表面應變傳感器量測隧道型鋼拱架應力的方法，具體步驟為將鋼弦式表面應變傳感器安裝在型鋼拱架的上、下緣表面，由於兩者之間連接緊密，從而傳感器和型鋼拱架的變形相一致；傳感器內部採用波紋管或彈簧，而波紋管和彈簧靈敏度很高，則型鋼拱架產生的微小變形也能被傳感器量測；用鐵皮盒將表面應變傳感器保護起來，避免噴射混凝土對量測結果的影響。實施例
在某一測點位置的上緣、下緣安裝一對傳感器，先將帶有標定杆的支架焊接在型鋼拱架翼緣板上，待支架冷 卻後將表面應變傳感器放在支架上進行調試，調試過程中不可過分用力，確保表面應變傳感器的初始頻率準確，初始頻率為應變為零時對應的頻率。調試完畢後，用鐵皮盒將表面應變傳感器保護起來，以防止噴射混凝土影響傳感器正常工作，而且還可以避免傳感器和鋼架共同變形時受到的噴射混凝土阻力，確保測量數據準確，最後用錨固劑將預製鐵皮盒密封、錨固。量測型鋼拱架受力後所發生的應變值，然後通過計算獲得鋼架的應力值。
權利要求
1.一種利用鋼弦式表面應變傳感器量測隧道型鋼拱架應力的方法，其特徵在於在隧道型鋼拱架的上、下緣分別安裝鋼弦式表面應變傳感器，量測型鋼拱架受力後的應變值，然後通過計算獲得隧道型鋼拱架應力值。
2.根據權利要求1所述的利用鋼弦式表面應變傳感器量測隧道型鋼拱架應力的方法， 其特徵在於鋼弦式表面應變傳感器安裝在隧道型鋼拱架上、下緣的表面，使兩者之間連接緊密，確保應變傳感器和型鋼拱架變形一致。
3.根據權利要求2所述的利用鋼弦式表面應變傳感器量測隧道型鋼拱架應力的方法， 其特徵在於鋼弦式表面應變傳感器安裝完畢後，在鋼弦式表面應變傳感器表面覆蓋鐵皮盒，再用錨固劑對鐵皮盒進行密封和錨固。
全文摘要
本發明涉及一種利用鋼弦式表面應變傳感器量測隧道型鋼拱架應力的方法，其能夠真實的反映型鋼拱架的應力和應變，測試方便，量測精度高。本發明採用的技術方案為在隧道型鋼拱架的上、下緣分別安裝鋼弦式表面應變傳感器，量測型鋼拱架受力後的應變值，然後通過計算獲得隧道型鋼拱架應力值。鋼弦式表面應變傳感器安裝在隧道型鋼拱架上、下緣的表面，使兩者之間連接緊密。鋼弦式表面應變傳感器安裝完畢後，在鋼弦式表面應變傳感器表面覆蓋鐵皮盒，再用錨固劑對鐵皮盒進行密封和錨固。
文檔編號G01L1/04GK102221426SQ20111007835
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月30日 優先權日2011年3月30日
發明者羅彥斌, 陳建勳 申請人:長安大學