CN104729767B - 一种箱梁截面上剪应力分布测试的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种箱梁截面上剪应力分布测试的装置，包括：箱梁测试试件、固定支座和加载装置；所述箱梁测试试件安装固定于所述固定支座上；所述箱梁测试试件的特定截面上粘贴有应变片，所述应变片的导线与应变采集***和计算机连接；所述箱梁测试试件上设有与所述加载装置相配合的第一加载梁和第二加载梁，其中第二加载梁的安装位置低于所述第一加载梁；本发明还提供了一种混凝土内部应变测试方法。利用该装置和方法，能准确的测试出特定截面上在腹板和翼缘的上、下表面和相应位置处混凝土内部应变分布，进而得到截面上剪应力的大小分布情况。从而有利于正确认识截面上产生的剪力滞后现象。

Description

一种箱梁截面上剪应力分布测试的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种箱梁截面上剪应力分布测试的装置和方法。

背景技术

建筑结构或桥梁结构中使用的钢筋混凝土箱梁具有显著的空间结构特征，受力相对比较复杂。在以往的各类计算模型中，均是将钢筋混凝土箱梁视为薄壁构件，即假定在箱梁截面上的剪应力沿着各个翼缘板和腹板的厚度方向均匀分布，而在的宽度方向上(长向)呈现非线性分布(如二次抛物线等)，尤其是在宽翼缘上由于剪应力的非线性分布使得截面上的弯曲正应力也出现非线性现象，这被称为剪力滞效应。诸多的研究发现，箱梁整个截面上的剪应力分布较为复杂，并引起正应力的不规律变化，容易导致建筑结构或桥梁结构中的箱梁设计不经济，有时甚至发生安全事故。为研究箱梁截面上剪应力的真实分布情况，国内外学者大多采用仅在钢筋混凝土箱梁截面的上部或者下部应变片的方式测量混凝土表面的变形情况，并且均不测量混凝土内部的应变，对充分认识箱梁截面上剪应力的分布与弯曲正应力的关系具有一定的局限性。另外，以往的测试方法中，也并未消除箱梁自重对截面上剪应力分布的影响，对认识剪力滞现象产生干扰。为此，本发明提出了一种箱梁截面上剪应力分布的测试方法及其实现装置。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种用于测试箱梁截面上剪应力分布测试方法及其实现装置和方法。利用该装置和方法，能准确的测试出特定截面上在腹板和翼缘的上、下表面和相应位置处混凝土内部应变分布，进而得到截面上剪应力的大小分布情况，从而有利于正确认识截面上产生的剪力滞后现象，可以科学地分析箱梁结构在承受施工荷载或使用荷载下的危险工作状况，避免出现安全事故。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种箱梁截面上剪应力分布测试的装置，包括：箱梁测试试件、固定支座和加载装置；

所述固定支座与地面锚固，所述箱梁测试试件安装固定于所述固定支座上；所述箱梁测试试件的特定截面上粘贴有应变片，所述应变片的导线与应变采集***和计算机连接；所述箱梁测试试件上设有与所述加载装置相配合的第一加载梁和第二加载梁，其中第二加载梁的安装位置低于所述第一加载梁；

所述加载装置分为结构相同的第一加载装置和第二加载装置，所述第一加载装置和第二加载装置分别包括钢丝绳、定滑轮、三角空间支架和加载砝码；所述定滑轮的固定端安装于三角空间支架的顶端横梁；所述钢丝绳的一端与所述加载砝码连接，另一端通过所述定滑轮连接于所述加载梁上。

在一较佳实施例中：所述第一加载梁设于所述箱梁测试试件的侧面顶端；所述第二加载梁设于与所述第一加载梁相对的一面，并低于所述第一加载梁。

在一较佳实施例中：所述固定支座设有与所述箱梁测试试件相配合的安装孔；所述箱梁测试试件的一端***所述安装孔内，并在安装缝隙内灌注强力胶水使之固定。

在一较佳实施例中：所述特定截面是指约束点、反弯点和纯弯段对应的截面。

在一较佳实施例中：所述应变片粘贴于所述特定截面的内部和外部。

本发明还提供了一种箱梁截面上剪应力分布测试的方法，包括以下步骤：

1)根据试验目的，制作箱梁测试试件,并在特定截面处粘贴应变片，所述应变片的导线与采集***和计算机连接；所述箱梁测试试件上设有与加载装置相配合的第一加载梁和第二加载梁，其中第二加载梁的安装位置低于所述第一加载梁；

2)将步骤1中制作的箱梁测试试件***固定装置的安装孔，并在缝隙内灌注强力胶水使之固定，硬化后变成为固定约束端；

3)组装结构相同第一加载装置和第二加载装置，其主要包括：钢丝绳、定滑轮、三角空间支架和加载砝码；所述定滑轮的固定端安装于三角空间支架的顶端横梁；所述钢丝绳的一端与所述加载砝码连接，另一端通过所述定滑轮连接于所述加载梁上；

4)根据不同的工作状况，选择不同的加载方式，具体包括以下三种工作状况：

①若需测试箱梁测试试件在顶部施加集中力时不同截面上的应变分布情况，仅将第一加载装置加载于第一加载梁上，通过调节第一加载装置中加载砝码大小，调节施加在箱梁测试试件顶端的集中力；

②若需测试箱梁测试试件中纯弯段截面上的应变分布情况，将第一加载装置和第二加载装置分别与第一加载梁和第二加载梁加载；并且第一加载装置和第二加载装置的加载砝码重量相同；

③若需测试箱梁测试试件中反弯点所在截面上的应变分布情况，将第一加载装置和第二加载装置分别与第一加载梁和第二加载梁加载，但第二加载装置的加载砝码重量为第一加载装置中加载砝码重量的1-3倍；

5)将各种情况下应变片的导线与应变采集***、计算机相连，实时测得箱梁测试试件中某个截面处的应变分布情况。

在一较佳实施例中：所述第一加载梁设于所述箱梁测试试件的侧面顶端；所述第二加载梁设于与所述第一加载梁相对的一面，并低于所述第一加载梁。

在一较佳实施例中：所述特定截面是指约束点、反弯点和纯弯段对应的截面。

在一较佳实施例中：所述应变片粘贴于所述特定截面的内部和外部。

本发明的技术方案具备以下有益效果：

本发明提供的一种箱梁截面上剪应力分布测试的装置和方法。利用该装置和方法，能准确的测试出特定截面上在腹板和翼缘的上、下表面和相应位置处混凝土内部应变分布，进而得到截面上剪应力的大小分布情况，从而有利于正确认识截面上产生的剪力滞后现象，可以科学地分析箱梁结构在承受施工荷载或使用荷载下的危险工作状况，避免出现安全事故。

附图说明

图1为本发明实施例中箱梁截面上剪应力分布测试的装置的结构图；

图2为本发明实施例中固定支座的结构图；

图3为本发明实施例中应变片粘贴位置示意图。

具体实施方式

下文结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

参考图1-3，一种箱梁截面上剪应力分布测试的方法，包括以下步骤：

1)根据试验目的，制作箱梁测试试件1,并在特定截面11处的外部和内部粘贴应变片12，所述应变片12的导线与采集***和计算机连接；所述箱梁测试试件1上设有与加载装置相配合的第一加载梁13和第二加载梁(图上未标示)：所述第一加载梁13设于所述箱梁测试试件1的侧面顶端，所述第二加载梁设于与所述第一加载梁相对的一面，并低于所述第一加载梁13。

具体过程为：根据试验目的，设计箱梁测试试件1的截面尺寸及跨度。根据截面尺寸情况，切割出相应尺寸的四块长条形板材。在需要的测试截面处，将位于截面内部的应变片12需提前粘贴好。再利用强力胶水将四块板材进行组合粘贴，最终制作为箱梁测试试件1。梁测试试件1制作完毕后，再将测试截面处外部的应变片12粘贴完毕。截面上共有58个测点，分布见图3。连接所有应变片12的测试导线并固定与采集***和计算机连接。

2)将步骤1中制作的箱梁测试试件1***固定装置3的安装孔31，并在缝隙内灌注强力胶水使之固定，硬化后变成为固定约束端。

具体过程为：组装图2中的固定装置3，并与地面锚固在一起。由图2可知，固定装置3主要由四块厚度相同的钢板及其连接螺栓共同组合而成，应选取厚度较大的钢板，以便保证该装置具有足够的刚度而形成可靠的固定端。第一钢板32和第二钢板33为带有螺栓孔的矩形钢板；第三钢板34依据箱梁测试试件的外轮廓切割出箱梁的截面尺寸；第四钢板35比箱梁截面的内部轮廓尺寸略小。组装过程如下：先将第二钢板33和第三钢板34通过两端的两个水平紧固螺栓36可靠连接，再将其整体与第一钢板32通过六个竖向紧固螺栓36进行可靠连接。随后，再将第四钢板35通过强力胶水与第一钢板32粘贴固定，从而形成了具有与箱梁截面尺寸相适应的安装孔31。最后，将该固定装置3与地面通过地锚螺栓固定。

3)组装结构相同第一加载装置21和第二加载装置22，以第一加载装置21为例，其主要包括：钢丝绳211、定滑轮212、三角空间支架213和加载砝码214；所述定滑轮212的固定端安装于三角空间支架213的顶端横梁；所述钢丝绳211的一端与所述加载砝码214连接，另一端通过所述定滑轮212连接于所述第一加载梁13上。

4)根据不同的工作状况，选择不同的加载方式，具体包括以下三种工作状况：

①若需测试箱梁测试试件在顶部施加集中力时不同截面上的应变分布情况，仅将第一加载装置21加载于第一加载梁13上，通过调节第一加载装置21中加载砝码214大小，调节施加在箱梁测试试件1顶端的集中力；

②若需测试箱梁测试试件中纯弯段截面上的应变分布情况，将第一加载装置21和第二加载装置22分别与第一加载梁13和第二加载梁加载；并且第一加载装置21和第二加载装置22的加载砝码重量相同；从而使得位于第二加载装置22所施加的作用力下面的箱梁梁段即为纯弯段，从中选取不同的截面进行应变分布测试即可。

③若需测试箱梁测试试件中反弯点所在截面上的应变分布情况，将第一加载装置21和第二加载装置分别与第一加载梁13和第二加载梁加载，但第二加载装置22的加载砝码重量为第一加载装置21中加载砝码重量的1-3倍；由力学知识可以求得位于箱梁测试试件1上由第二加载装置22施加的作用力下部的一定位置处弯矩为0，在该位置附近布置应变片即可测试反弯点处截面的应变分布情况。

5)将各种情况下应变片12的导线与应变采集***、计算机相连，实时测得箱梁测试试件1中某个截面处的应变分布情况。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种箱梁截面上剪应力分布测试的装置，其特征在于包括：箱梁测试试件、固定支座和加载装置；

所述固定支座与地面锚固，所述箱梁测试试件安装固定于所述固定支座上；所述箱梁测试试件的特定截面上粘贴有应变片，所述应变片的导线与应变采集***和计算机连接；所述箱梁测试试件上设有与所述加载装置相配合的第一加载梁和第二加载梁，其中第二加载梁的安装位置低于所述第一加载梁；

所述加载装置分为结构相同的第一加载装置和第二加载装置，所述第一加载装置和第二加载装置分别包括钢丝绳、定滑轮、三角空间支架和加载砝码；所述定滑轮的固定端安装于三角空间支架的顶端横梁；所述钢丝绳的一端与所述加载砝码连接，另一端通过所述定滑轮连接于所述加载梁上。

2.根据权利要求1所述的一种箱梁截面上剪应力分布测试的装置，其特征在于：所述第一加载梁设于所述箱梁测试试件的侧面顶端；所述第二加载梁设于与所述第一加载梁相对的一面，并低于所述第一加载梁。

3.根据权利要求1所述的一种箱梁截面上剪应力分布测试的装置，其特征在于：所述固定支座设有与所述箱梁测试试件相配合的安装孔；所述箱梁测试试件的一端***所述安装孔内，并在安装缝隙内灌注强力胶水使之固定。

4.根据权利要求1所述的一种箱梁截面上剪应力分布测试的装置，其特征在于：所述特定截面是指约束点、反弯点和纯弯段对应的截面。

5.根据权利要求4所述的一种箱梁截面上剪应力分布测试的装置，其特征在于：所述应变片粘贴于所述特定截面的内部和外部。

6.一种箱梁截面上剪应力分布测试的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)根据试验目的，制作箱梁测试试件,并在特定截面处粘贴应变片，所述应变片的导线与采集***和计算机连接；所述箱梁测试试件上设有与加载装置相配合的第一加载梁和第二加载梁，其中第二加载梁的安装位置低于所述第一加载梁；

2)将步骤1中制作的箱梁测试试件***固定装置的安装孔，并在缝隙内灌注强力胶水使之固定，硬化后变成为固定约束端；

3)组装结构相同第一加载装置和第二加载装置，其主要包括：钢丝绳、定滑轮、三角空间支架和加载砝码；所述定滑轮的固定端安装于三角空间支架的顶端横梁；所述钢丝绳的一端与所述加载砝码连接，另一端通过所述定滑轮连接于所述加载梁上；

4)根据不同的工作状况，选择不同的加载方式，具体包括以下三种工作状况：

①若需测试箱梁测试试件在顶部施加集中力时不同截面上的应变分布情况，仅将第一加载装置加载于第一加载梁上，通过调节第一加载装置中加载砝码大小，调节施加在箱梁测试试件顶端的集中力；

②若需测试箱梁测试试件中纯弯段截面上的应变分布情况，将第一加载装置和第二加载装置分别与第一加载梁和第二加载梁加载；并且第一加载装置和第二加载装置的加载砝码重量相同；

③若需测试箱梁测试试件中反弯点所在截面上的应变分布情况，将第一加载装置和第二加载装置分别与第一加载梁和第二加载梁加载，但第二加载装置的加载砝码重量为第一加载装置中加载砝码重量的1-3倍；

5)将各种情况下应变片的导线与应变采集***、计算机相连，实时测得箱梁测试试件中某个截面处的应变分布情况。

7.根据权利要求6所述的一种箱梁截面上剪应力分布测试的方法，其特征在于：所述第一加载梁设于所述箱梁测试试件的侧面顶端；所述第二加载梁设于与所述第一加载梁相对的一面，并低于所述第一加载梁。

8.根据权利要求6所述的一种箱梁截面上剪应力分布测试的方法，其特征在于：所述特定截面是指约束点、反弯点和纯弯段对应的截面。

9.根据权利要求6所述的一种箱梁截面上剪应力分布测试的方法，其特征在于：所述应变片粘贴于所述特定截面的内部和外部。