CN110864839A - 一种水泥混凝土路面板内应力监测装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水泥混凝土路面板内应力监测装置及其使用方法，包括PVC圆筒，所述PVC圆筒的左侧内腔浇筑有混凝土，PVC圆筒的右侧内腔设置有与其滑动配合的测应力装置，所述测应力装置与左侧内腔的混凝土相连接。在水泥路面板浇筑前，将此装置放置在应力待测处，混凝土硬化和服役过程中，通过振弦式钢筋应力计读数结合法兰盘面积，可计算获得所测位置混凝土内应力。该装置不需要借助任何中间数据换算，能够真实的反映路面板从浇筑养护到成熟服役期混凝土应力的真实值，且操作简单方便，制作成本低，实用价值高。
Description
技术领域
本发明涉及一种水泥混凝土路面板内应力监测装置及其使用方法。
背景技术
研究显示，在施工阶段，由于特定不均匀的温湿度场、水泥水化、边界条件和自重约束的综合作用，会在路面板上形成初始内应力，与服役阶段的环境场、交通荷载共同作用，对路面力学行为和破坏模式产生显著和复杂的影响，甚至直接诱发路面板过早断板。对水泥混凝土路面板内应力直接监测十分重要。一直以来，在混凝土路面板内应力的直接监测技术上一直存在瓶颈，不少研究人员采用锯缝法、钻环法反算获得面板内应力，此方法获得内应力为个例，而且为有损检测。另外也有人员通过应变传感器监测面板变形，同时监测其它材料参数，基于胡克定律和徐变松弛相关模型，剥离温湿度体积变形的影响，计算出面板应力，该方法也存在诸多误差，且监测对象仍为变形参数，无法直接获得面板内应力。
为此，需要一种水泥混凝土路面板内应力监测装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水泥混凝土路面板内应力监测装置及其使用方法，该装置不需要借助任何中间数据换算，能够真实的反映路面板从浇筑养护到成熟服役期混凝土应力的真实值。
本发明的技术方案在于：一种水泥混凝土路面板内应力监测装置，包括PVC圆筒，所述PVC圆筒的左侧内腔浇筑有混凝土，PVC圆筒的右侧内腔设置有与其滑动配合的测应力装置，所述测应力装置与左内腔的混凝土相连接。
进一步地，所述测应力装置包括混凝土柱，所述混凝土的两端分别设置有弹性垫，混凝土柱内横向设置有振弦式钢筋应力计，所述振弦式钢筋应力计的两端分别连接有穿过弹性垫的外伸传力杆件，所述外伸传力杆件的另一端对应连接有用于与左侧内腔的混凝土或右侧路面混凝土相连接的法兰盘。
进一步地，所述振弦式钢筋应力计的左、右端分别设置有带螺纹的内凹槽口，所述外伸传力杆件为一端带螺纹并与内凹槽口相连接的钢筋，所述钢筋的另一端焊接在法兰盘中心位置。
进一步地，所述钢筋的外伸长度为5mm并穿过弹性垫，所述弹性垫为5mm厚、外径为100mm的弹性橡胶垫；所述法兰盘的厚度为5mm，直径为100mm。
进一步地，所述法兰盘上分别焊接有与左侧内腔的混凝土或右侧路面混凝土锚固的T形螺纹钢筋。
进一步地，所述振弦式钢筋应力计上设置有穿出混凝土柱、PVC圆筒及路面混凝土的应力计数据线。
进一步地，所述PVC圆筒的左端设置有封口盖板，所述封口盖板上设置有螺纹工字型钢筋，所述螺纹工字型钢筋的一端位于左侧内腔的混凝土内，螺纹工字型钢筋的另一端用于与左侧路面混凝土相连接。
进一步地，所述PVC圆筒的表面密集分布有通孔，PVC圆筒的内壁设置有以利于左侧内腔的混凝土径向自由变形的弹性材料，PVC圆筒内与测应力装置的连接部位设置有塑料薄膜。
进一步地，所述PVC圆筒长500mm，直径105mm；所述通孔直径为5mm；所述弹性材料的厚度为3mm。
一种水泥混凝土路面板内应力监测装置的使用方法，步骤如下：
1）在水泥路面板浇筑前，将水泥混凝土路面板内应力监测装置放置在应力待测处；
2）在水泥路面板浇筑的同时向PVC圆筒的左侧内腔浇筑混凝土，使左侧内腔的混凝土与路面混凝土的生长龄期一致，并让振弦式钢筋应力计的让应力计数据线穿出路面混凝土；
3）通过振弦式钢筋应力计读数结合法兰盘面积，计算获得所测位置混凝土内应力。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：经过多次预实验，提出一种水泥混凝土路面板内应力监测装置，该装置不需要混凝土其它材料性能参数，不需要借助任何中间数据换算，能够准确、真实地直接测出水泥路面板内部横向应力状态，且操作简单方便，制作成本低，实用价值高；同时设计巧妙，精度高，有利于揭示混凝土面板早龄期真实应力值，为后续路面力学行为分析设计与施工工艺决策提供理论与技术支撑。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1-振弦式钢筋应力计，2-法兰盘，3-PVC圆筒，4-外伸传力杆件，5-T型钢筋，6-弹性垫，7-应力计数据线，8-预制混凝土柱，9-封口盖板，10-螺纹工字型钢筋，11-弹性材料，12-左侧内腔的混凝土。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更浅显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。
参考图1
一种水泥混凝土路面板内应力监测装置，用于监测水泥混凝土路面板从浇筑开始到服役期内部混凝土的应力，包括PVC圆筒3，所述PVC圆筒的左侧内腔浇筑有混凝土，PVC圆筒的右侧内腔设置有与其滑动配合的测应力装置，所述测应力装置与左侧内腔的混凝土12相连接。
本实施例中，所述PVC圆筒的左端设置有封口盖板9，所述封口盖板上焊接有螺纹工字型钢筋10，所述螺纹工字型钢筋的一端位于左侧内腔的混凝土内，螺纹工字型钢筋的另一端用于与左侧路面混凝土相连接，从而更好的增强PVC圆筒左侧内腔的混凝土与左侧路面混凝土之间的机械咬合力。
本实施例中，所述PVC圆筒长500mm，直径105mm；PVC圆筒的表面密集分布有通孔，所述通孔直径为5mm，以保证筒内外湿度自由交换；PVC圆筒的内壁设置有以利于左侧内腔的混凝土径向自由变形的弹性材料11，所述弹性材料的厚度为3mm。
本实施例中，所述测应力装置整体被PVC圆筒3包裹，所述PVC圆筒内与测应力装置的连接部位设置有塑料薄膜，以便测应力装置沿PVC圆筒的轴向自由滑动。
本实施例中，左侧内腔的混凝土与路面混凝土为同时浇筑，生长龄期一致。
本实施例中，所述测应力装置包括混凝土柱8，所述混凝土的两端分别设置有弹性垫6，混凝土柱内横向设置有振弦式钢筋应力计1，所述振弦式钢筋应力计的两端分别连接有穿过弹性垫的外伸传力杆件4，所述外伸传力杆件的另一端对应连接有用于与左侧内腔的混凝土或右侧路面混凝土相连接的法兰盘2。
本实施例中，为了更好的完成与外伸传力杆件的连接，所述振弦式钢筋应力计的左、右端分别设置有带螺纹的内凹槽口，所述外伸传力杆件为一端带螺纹并与内凹槽口相连接的钢筋，所述钢筋的另一端焊接在法兰盘中心位置。
本实施例中，所述钢筋的外伸长度为5mm并穿过弹性垫，所述弹性垫为5mm厚、外径100mm的弹性橡胶垫，以便通过弹性橡胶垫将法兰盘与混凝土柱隔离；所述法兰盘的厚度为5mm，直径为100mm。
本实施例中，所述法兰盘上分别焊接有与左侧内腔的混凝土或右侧路面混凝土锚固的T形螺纹钢筋5，通过T形螺纹钢筋增强法兰盘和PVC圆筒左侧内腔的混凝土、右侧路面混凝土之间的机械咬合力。
本实施例中，所述振弦式钢筋应力计上设置有穿出混凝土柱、PVC圆筒及路面混凝土的应力计数据线7，以便将应力数值输出。
本实施例中，应力监测装置左右两侧的法兰盘接收到的混凝土的应变不同；左侧法兰盘反映PVC圆筒内混凝土的温度应变和湿度应变，右侧法兰盘反映路面其它混凝土的温度应变、湿度应变、弹性应变与徐变，其中与应力无关的温度应变和湿度应变左右两侧互相抵消，与混凝土应力有关的弹性应变、徐变应变引起振弦式钢筋应力计内部钢弦振动频率变化，通过振弦式钢筋应力计读数结合法兰盘面积，可计算获得所测位置混凝土内应力。
上述水泥混凝土路面板内应力监测装置的使用方法，步骤如下：
1）在水泥路面板浇筑前，将水泥混凝土路面板内应力监测装置放置在应力待测处；
2）在水泥路面板浇筑的同时向PVC圆筒的左侧内腔浇筑混凝土，使左侧内腔的混凝土与路面混凝土的生长龄期一致，并让振弦式钢筋应力计的数据线穿出路面混凝土；
3）混凝土硬化和服役过程中，左右两侧法兰盘接收到的混凝土的应变不同，其中与应力无关的温度应变和湿度应变左右两侧互相抵消，与混凝土应力有关的弹性应变、徐变应变引起振弦式钢筋应力计内部钢弦振动频率变化，通过振弦式钢筋应力计读数结合法兰盘面积，计算获得所测位置混凝土内应力。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的一种水泥混凝土路面板内应力监测装置并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种水泥混凝土路面板内应力监测装置，包括PVC圆筒，其特征在于，所述PVC圆筒的左侧内腔浇筑有混凝土，PVC圆筒的右侧内腔设置有与其滑动配合的测应力装置，所述测应力装置与左侧内腔的混凝土相连接。
2.根据权利要求1所述的一种水泥混凝土路面板内应力监测装置，其特征在于，所述测应力装置包括混凝土柱，所述混凝土的两端分别设置有弹性垫，混凝土柱内横向设置有振弦式钢筋应力计，所述振弦式钢筋应力计的两端分别连接有穿过弹性垫的外伸传力杆件，所述外伸传力杆件的另一端对应连接有用于与左侧内腔的混凝土或右侧路面混凝土相连接的法兰盘。
3.根据权利要求2所述的一种水泥混凝土路面板内应力监测装置，其特征在于，所述振弦式钢筋应力计的左、右端分别设置有带螺纹的内凹槽口，所述外伸传力杆件为一端带螺纹并与内凹槽口相连接的钢筋，所述钢筋的另一端焊接在法兰盘中心位置。
4.根据权利要求3所述的一种水泥混凝土路面板内应力监测装置，其特征在于，所述钢筋的外伸长度为5mm并穿过弹性垫，所述弹性垫为5mm厚、外径为100mm的弹性橡胶垫；所述法兰盘的厚度为5mm，直径为100mm。
5.根据权利要求2、3或4所述的一种水泥混凝土路面板内应力监测装置，其特征在于，所述法兰盘上分别焊接有与左侧内腔的混凝土或右侧路面混凝土锚固的T形螺纹钢筋。
6.根据权利要求2所述的一种水泥混凝土路面板内应力监测装置，其特征在于，所述振弦式钢筋应力计上设置有穿出混凝土柱、PVC圆筒及路面混凝土的应力计数据线。
7.根据权利要求1所述的一种水泥混凝土路面板内应力监测装置，其特征在于，所述PVC圆筒的左端设置有封口盖板，所述封口盖板上设置有螺纹工字型钢筋，所述螺纹工字型钢筋的一端位于左侧内腔的混凝土内，螺纹工字型钢筋的另一端用于与左侧路面混凝土相连接。
8.根据权利要求1、2、3、4、6或7所述的一种水泥混凝土路面板内应力监测装置，其特征在于，所述PVC圆筒的表面密集分布有通孔，PVC圆筒的内壁设置有以利于左侧内腔的混凝土径向自由变形的弹性材料，PVC圆筒内与测应力装置的连接部位设置有塑料薄膜。
9.根据权利要求8所述的一种水泥混凝土路面板内应力监测装置，其特征在于，所述PVC圆筒长500mm，直径105mm；所述通孔直径为5mm；所述弹性材料的厚度为3mm。
10.一种应用于权利要求6所述的一种水泥混凝土路面板内应力监测装置的使用方法，其特征在于，步骤如下：
1）在水泥路面板浇筑前，将水泥混凝土路面板内应力监测装置放置在应力待测处；
2）在水泥路面板浇筑的同时向PVC圆筒的左侧内腔浇筑混凝土，使左侧内腔的混凝土与路面混凝土的生长龄期一致，并让振弦式钢筋应力计的应力计数据线穿出路面混凝土；
3）通过振弦式钢筋应力计读数结合法兰盘面积，计算获得所测位置混凝土内应力。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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