CN110375611A - 一种可准确测量钢管混凝土纵向和环向脱空厚度的方法 - Google Patents

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刘加平
王毅
徐文
李华
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Abstract

本发明提供了一种可准确测量钢管混凝土纵向和环向脱空厚度的方法，该检测方法基于千分表准确测量钢管混凝土环向脱空和纵向脱空厚度。通过测量垂直***钢管混凝土且朝向钢管混凝土中心的钉头的位移来确定钢管混凝土的脱空厚度。本发明所述测量钢管混凝土脱空厚度的检测装置可准确测量钢管混凝土的环向脱空和纵向脱空，为钢管混凝土脱空的修补提供准确依据。

Description

一种可准确测量钢管混凝土纵向和环向脱空厚度的方法
技术领域
本发明涉及一种钢管混凝土脱空检测方法，尤其是一种基于千分表准确测试钢管混凝土脱空厚度的方法。
背景技术
近年来，钢管混凝土因其承载力强、抗震性好、施工方便、经济性强等优点得到了广泛的研究和应用，特别是在超高层建筑和大跨度桥梁中的得到了大量的应用。钢管与混凝土相辅相成，一方面钢管提供套箍作用，核心混凝土处于三向受压状态，提高了其抗压强度；另一方面核心混凝土为钢管提供支撑作用，改善了钢管屈曲、失稳问题。
但是在大量的应用中发现，钢管混凝土易在施工、混凝土收缩、温度变化等因素下作用导致脱空。脱空使得钢管混凝土的套箍作用消失，从而导致钢管混凝承载能力、刚度等显著降低，影响到钢管混凝土结果的耐久性和安全性。因此准确测定钢管混凝土的脱空厚度并采取有效补救措施具有重要意义。
现有的钢管混凝土脱空检测方法主要为敲击法、瞬态冲击法和压电陶瓷检测方法，该系列方法均是根据冲击响应推测是否脱空，并不能准确测量脱空厚度。而根据脱空厚度不同，将需要采取不同的修复方法。当采用二次灌浆修复以后，大脱空现象转变为脱粘情况，文献中提供了一种非线性振动识别脱粘的方法，但其成本高，操作复杂。
发明内容
技术问题：本发明提供了一种可准确测量钢管混凝土纵向和环向脱空厚度的方法，该方法基于千分表准确测量钢管混凝土脱空厚度，可准确测量钢管混凝土的环向脱空和纵向脱空, 为钢管混凝土脱空的修补提供准确依据。
技术方案：本发明的一种可准确测量钢管混凝土纵向和环向脱空厚度的方法，通过测量垂直***钢管混凝土且朝向钢管混凝土中心的钉头的位移来确定钢管混凝土的脱空厚度；
测量钢管混凝土(5)纵向和环向脱空厚度的装置包括钉头(4)，连杆或滑杆(2)，电磁继电器(1)和千分表(3)；
测量钢管混凝土纵向和环向脱空厚度的方法为：
步骤1，将钢管混凝土的钢管上留一小孔，钉头采用塑性薄膜固定在小孔中心位置或自混凝土凝固前从小孔***混凝土中；
步骤2，将千分表与钉头接触，测量钉头位移，且二者中心线重合；
步骤3，所述连杆由两根杆组成，两根杆相铰接，其中一根杆的底部与千分表的触头固定连接，另一根杆的底部连接电磁继电器，电磁继电器固定在钢管的外侧；当钢管混凝土发生脱空时，千分表的读数即发生变化，可计算出钢管混凝土脱空的厚度；
所述千分表的负读数表示混凝土与钢管表面脱离距离。
其中，
所述连杆可由滑杆代替，所述滑杆的一端与钉头转动连接，另一端与电磁继电器套接，当钢管混凝土发生脱空，钉头即发生位移，滑杆与电磁继电器交联的角度，以及滑杆两端的长度发生变化，通过长度变化和角度计算出钢管混凝土脱空的厚度。
所述电磁继电器与钢管接触的表面采用弧形或“凹”字型，以确保电磁继电器在不同形状的钢管表面均可以稳固粘接。
所述小孔的直径为8-15mm。
所述钉头伸出钢管外壁20-30mm，伸入钢管内壁20-40mm。
所述钉头表面具有螺纹，以确保钉头与混凝土良好粘接。
所述钉头的表面、小孔周边，还设置有防护层，所述防护层为塑料薄膜。
有益效果：本发明所述测量钢管混凝土脱空厚度的检测装置可准确测量钢管混凝土的环向脱空和纵向脱空,为钢管混凝土脱空的修补提供准确依据。
附图说明
图1为本发明所述钢管混凝土脱空监测方法示意图一-连杆方式。
图2为本发明所述钢管混凝土脱空监测方法滑杆方式的初始位置示意图。
图3为本发明所述钢管混凝土脱空监测方法滑杆方式的测量位置示意图。
其中有：电磁继电器1，连杆或滑杆2，千分表3，钉头4，钢管混凝土5。
初始长度L，试验长度L1，钢管混凝土柱长度H，滑杆转动角度θ，环向脱空厚度d，纵向脱空厚度h。
具体实施方式
所述测量钢管混凝土脱空厚度的检测装置，由垂直***钢管混凝土且朝向钢管混凝土中心的钉头的位移来确定钢管混凝土的脱空厚度。
所述测量钢管混凝土脱空厚度的检测装置，由钉头，连杆或滑杆，电磁继电器和千分表组成；
所述钢管混凝土的钢管上留一小孔，钉头自混凝土凝固前从小孔***混凝土中。
所述电磁继电器与钢管接触的表面采用弧形或“凹”字型，以确保电磁继电器在不同形状的钢管表面均可以稳固粘接。
所述千分表与钉头接触，测量钉头位移，且二者中心线重合。所述千分表的负读数表示混凝土与钢管表面脱离距离。
所述连杆由两根杆组成，两根杆转动连接，其中一根杆的底部与千分表固定连接，另一根杆的底部连接电磁继电器。当钢管混凝土发生脱空时，千分表的读数即发生变化，可计算出钢管混凝土脱空的厚度。
所述滑杆一端与钉头转动连接，另一端与电磁继电器套接，当钢管混凝土发生脱空，钉头即发生位移，滑杆与电磁继电器交联的角度，以及滑杆两端的长度发生变化，通过长度变化和角度计算出钢管混凝土纵向和环向脱空的厚度。
所述小孔的直径为8-15mm；
所述钉头伸出钢管外壁20-30mm，伸入内壁20-40mm。
所述钉头表面具有螺纹，以确保钉头与混凝土良好粘接。
所述测量钢管混凝土脱空厚度的检测装置中，所述钉头的表面，还设置有防护层，所述防护层为塑料薄膜。
采用滑杆的方式，重点在于钉头和连杆之间的铰接，角度准确测量。并且采用这种方法，不仅能考虑脱空(混凝土环向收缩)，还能考虑到垂直于钉头方向的混凝土收缩/膨胀变形。如果仅纵向混凝土收缩，所测钉头位置下移，则L1的值就会变大，而角度θ并无变化。因此采用这种方法不仅能测量环向收缩，还可以测量纵向收缩。
所测环向脱空厚度d＝L1×sinθ。
所测纵向脱空率v＝(L1×cosθ)/L。
所测纵向脱空厚度h＝v×H。
实施例1：
1.在准备浇筑混凝土的钢管壁上开一个直径为8-15mm的小孔，开孔反向朝向钢管圆心处。
2.将钉头放置在所开小孔处，采用塑料薄膜固定，并用薄膜将所开小孔堵住，钉头伸出钢管外壁20-30mm，伸入内壁20-40mm。
3.浇筑混凝土，待混凝土终凝后，拆除塑料薄膜。
4.打开电磁继电器开关，将其固定在钢管表面，调节两根连杆，保证千分表与钉头中心线重合，调节千分表读数在0.5000mm左右。
5.安装完毕，并在规定时间点读取千分表读数。
实施例2：
1.在准备浇筑混凝土的钢管壁上开一个直径为8-15mm的小孔，开孔反向朝向钢管圆心处。
2.将钉头放置在所开小孔处，采用塑料薄膜固定，并用薄膜将所开小孔堵住，钉头伸出钢管外壁20-30mm，伸入内壁20-40mm。
3.浇筑混凝土，待混凝土终凝后，拆除塑料薄膜。
4.打开电磁继电器开关，将其固定在钢管表面，调节滑杆位置，滑杆中间位置与电磁继电器点接触，一端与钉头末端铰接，保证滑杆与钢管中心轴线平行，并采用游标卡尺测量滑杆铰接端点至电磁继电器接触点的初始距离L。
5.安装完毕，并在规定时间点测量L1和θ。
6.所测环向脱空厚度d＝L1×sinθ。
7.所测纵向率v＝(L1×cosθ)/L。
8.所测纵向脱空厚度h＝v×H。

Claims (7)

1.一种可准确测量钢管混凝土纵向和环向脱空厚度的方法，其特征在于，通过测量垂直***钢管混凝土且朝向钢管混凝土中心的钉头的位移来确定钢管混凝土的脱空厚度；
测量钢管混凝土(5)纵向和环向脱空厚度的装置包括钉头(4)，连杆或滑杆(2)，电磁继电器(1)和千分表(3)；
测量钢管混凝土纵向和环向脱空厚度的方法为：
步骤1，将钢管混凝土的钢管上留一小孔，钉头采用塑性薄膜固定在小孔中心位置或自混凝土凝固前从小孔***混凝土中；
步骤2，将千分表与钉头接触，测量钉头位移，且二者中心线重合；
步骤3，所述连杆由两根杆组成，两根杆相铰接，其中一根杆的底部与千分表的触头固定连接，另一根杆的底部连接电磁继电器，电磁继电器固定在钢管的外侧；当钢管混凝土发生脱空时，千分表的读数即发生变化，可计算出钢管混凝土脱空的厚度；
所述千分表的负读数表示混凝土与钢管表面脱离距离。
2.根据权利要求1所述的可准确测量钢管混凝土纵向和环向脱空厚度的方法，其特征在于，所述连杆可由滑杆代替，所述滑杆的一端与钉头转动连接，另一端与电磁继电器套接，当钢管混凝土发生脱空，钉头即发生位移，滑杆与电磁继电器交联的角度，以及滑杆两端的长度发生变化，通过长度变化和角度计算出钢管混凝土脱空的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的可准确测量钢管混凝土纵向和环向脱空厚度的方法，其特征在于，所述电磁继电器与钢管接触的表面采用弧形或“凹”字型，以确保电磁继电器在不同形状的钢管表面均可以稳固粘接。
4.根据权利要求1或2所述的可准确测量钢管混凝土纵向和环向脱空厚度的方法，其特征在于，所述小孔的直径为8-15mm。
5.根据权利要求1或2所述的可准确测量钢管混凝土纵向和环向脱空厚度的方法，其特征在于，所述钉头伸出钢管外壁20-30mm，伸入钢管内壁20-40mm。
6.根据权利要求1或2所述的可准确测量钢管混凝土纵向和环向脱空厚度的方法，其特征在于，所述钉头表面具有螺纹，以确保钉头与混凝土良好粘接。
7.根据权利要求1或2所述的可准确测量钢管混凝土纵向和环向脱空厚度的方法，其特征在于，所述钉头的表面、小孔周边，还设置有防护层，所述防护层为塑料薄膜。
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