CN114383745A - 外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法及装置，所述方法包括如下步骤：根据温度场测量位置和热电偶数量确定构件外包钢板的钻孔位置及直径；在热电偶上量出测点到钻孔钢板外表面的距离并做标记，将热电偶排列近似圆形并在非伸入段用铁丝绑扎；在构件钢板上述位置钻贯穿圆孔，将固定支架焊接在构件上；首先浇筑混凝土至圆孔最低点，将热电偶从圆孔伸入止于标记处并固定于支架上，人工浇筑混凝土并使混凝土覆盖热电偶；最后浇筑上部混凝土且振捣密实。利用该方法可准确定位并固定组合构件内部的热电偶，从而测量出内部混凝土温度场，并且对构件、热电偶造成损伤小，方法简单，操作容易。

Description

外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法及装置

技术领域

本发明涉及建筑防灾减灾技术领域，尤其涉及一种外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法及装置。

背景技术

外包钢板混凝土组合结构是外包钢板与内填混凝土通过栓钉等连接件形成共同工作体系的组合结构。实际工程中常见的竖向组合构件有外包钢板矩形混凝土柱、圆钢管混凝土柱、外包钢板混凝土异形柱以及外包钢板混凝土组合剪力墙等。这种组合结构在力学特性上综合了混凝土的良好受压性能与钢板的优越抗拉性能，其承载能力高并具有优越的抗震能力和良好的抗冲击性能，而且可采用模块化装配建造，在加快施工进度及综合经济效益等方面也具有突出优势，可实现高效有序、绿色环保的建设目标。因此外包钢板混凝土组合结构在高层及超高层建筑、桥梁、核电站等领域有了越来越广泛的应用。因为钢与混凝土在火灾高温下(后)的强度都有不同程度的降低，在超过一定时间的高温作用后，甚至可能完全丧失其承载能力，所以对外包钢板混凝土组合构件的火灾行为和抗火性能开展研究是保证其安全使用的关键。而在钢板混凝土组合结构的抗火性能实验中，实时测量组合构件内部混凝土温度场是其中一项非常重要的测试内容。实验中通常在组合构件中选择特定截面沿厚度方向设置多个热电偶来测量其内部混凝土温度场(CN2020206260751)。

目前在外包钢板混凝土组合结构抗火性能实验中，针对如何埋设和固定热电偶尚无统一的方法，也没有相关规范规定。在双钢板混凝土组合剪力墙栓钉连接件常温下及受火后受力性能研究中，受火后双钢板混凝土组合剪力墙栓钉连接件推出试验研究的试件制作部分，采用在钢板间焊接细钢筋条并将热电偶焊接固定于附加钢筋条上，并且在浇筑时注意避免震动棒扰动热电偶位置，除上述做法以外常见固定方式还有浇筑混凝土之后直接将热电偶从预留圆孔***。但现有固定热电偶的方法存在以下不足之处：①焊接温度太高会对热电偶本身造成损伤，导致测量精度降低；②在施工过程中热电偶易受到扰动发生偏移，测点位置的准确性得不到保证；③热电偶在混凝土浇筑过程中易受到冲击出现损坏。

发明内容

针对以上实验技术的不足，本发明的目的主要是提供外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法及装置，旨在减少施工过程对热电偶的扰动，保证温度测点位置的准确；并避免施工因素对热电偶造成损坏，从而更好地实现对外包钢板混凝土组合结构内部混凝土温度场的实时测量。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法，包括以下步骤：

根据温度场测量位置确定实验构件外包钢板的钻孔位置并钻孔；根据测量需要沿厚度方向确定热电偶的测点位置和数量；

将热电偶按顺序排列好并绑扎为热电偶束，在热电偶上量出测点到钻孔钢板外表面的距离并在热电偶上做标记；

将固定支架焊接于实验构件外表面之上，用于固定热电偶束；

首先向实验构件内部浇筑混凝土且振捣密实，并使混凝土上表面与钻孔最低点齐平；

将热电偶束从钻孔伸入并止于标记处，热电偶束未伸入部分焊接在固定支架上，在钻孔位置滴灌胶水封堵热电偶之间的缝隙以及热电偶与钢板之间的孔隙；

随后再次浇筑混凝土，使混凝土完全覆盖热电偶束；

最后从混凝土上部浇筑混凝土且振捣密实，完成组合构件的内部混凝土浇筑，待混凝土养护完成后将固定支架切除。

优选的，每个钻孔中的热电偶束的热电偶通过序号进行排列布置，布置形状近似圆。

优选的，所述钻孔为贯穿的圆孔，圆孔直径根据热电偶数量和排列方式确定且应比热电偶束外径大1-2mm。

优选的，第一次浇筑混凝土至钻孔最低点，将热电偶束从钻孔伸入并止于标记处，热电偶束未伸入部分通过铁丝固定在水平钢板上。

优选的，在圆孔位置滴灌胶水封堵热电偶之间的缝隙和热电偶与实验构件之间的孔隙，随后人工浇筑混凝土使混凝土完全覆盖热电偶束。

优选的，预先在热电偶上量出测点位置到钻孔的实验构件表面的距离并做标记，在非伸入段用铁丝将热电偶绑紧，把热电偶标号、以及热电偶标号对应的测点到钻孔的实验构件内表面的距离记录于表格。

优选的，热电偶上的标记与钻孔的实验构件外表面齐平，根据热电偶束的热电偶数量在热电偶束非伸入段设置绑扎的铁丝数量和铁丝之间间隔的距离。

实现所述的外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法的装置，包括热电偶固定支架，所述固定支架包括水平钢板和若干钢筋斜撑；所述水平钢板通过若干钢筋斜撑安装在实验构件表面，所述实验构件包括外包钢板和内部填充的混凝土，共同组成竖向组合构件，所述竖向组合构件同时承受竖向荷载和弯矩。

优选的，所述水平钢板上表面与所述竖向组合构件上的圆孔的最低点相切，一端连接于竖向组合构件外表面，另一端支撑于若干钢筋斜撑上。

优选的，所述钢筋斜撑两端分别连接于水平钢板的下表面和竖向组合构件表面。

与现有的技术相比，本发明的有益效果为：

本发明外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法及装置，附加固定支架能够避免热电偶在施工过程中受到扰动，保证温度测点的准确定位；优化了施工顺序，避免热电偶在混凝土浇筑过程中受到冲击而造成损坏；钻孔尺寸小，对实验构件造成损伤很小，钻孔位置及沿厚度方向测点位置基本不受限制。本发明可提高外包钢板混凝土组合构件抗火实验的质量，方法简单、操作容易，值得推广。

附图说明

图1为外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定装置示意图；

图2为固定支架示意图；

图3a为实施例1热电偶排列方式与热电偶束示意图；

图3b为热电偶标记示意图；

图4为热电偶固定装置及混凝土浇筑顺序示意图；

图5为实施例2热电偶排列方式示意图；

图6为实施例3热电偶排列方式示意图；

图7热电偶示意图；

其中，1-热电偶束，2-绑扎铁丝，3-贯穿圆孔，4-固定支架的水平钢板，5-固定支架的斜撑，6-外包钢板，7-首次浇筑的混凝土，8-第二次人工浇筑的混凝土，9-第三次浇筑的混凝土。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例来详细阐述本发明，其中描述出现术语“上”“下”“左”“右”等指示性的位置关系仅为基于附图所示的位置关系，目的是能便于描述本发明和简化描述，而不是暗示装置必须有特定的方位构造和操作，因此不能将位置关系的描述理解为对本发明的限制；此外，本发明所使用的一般技术和描述应当认为与本发明相同技术领域的技术人员的理解具有相同含义。

本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。

如图1和图2所示的外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定装置，包括热电偶固定支架，所述固定支架包括水平钢板4和若干钢筋斜撑5；所述水平钢板4通过若干钢筋斜撑5安装在实验构件表面，所述实验构件包括外包钢板和内部填充的混凝土，共同组成竖向组合构件，所述竖向组合构件同时承受竖向荷载和弯矩。

所述竖向组合构件的横截面为圆形、矩形、T形、L形，工字形或者十字形。

所述实验构件外包钢板的预定钻孔位置钻圆孔3，所述水平钢板4上表面与所述圆孔3的最低点相切，所述水平钢板4一端焊接于组合构件外表面，另一端支撑于两根钢筋斜撑5上，所述钢筋斜撑5两端分别焊接于水平钢板4的下表面和竖向组合构件外表面。

本发明还提供外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法，包括如下步骤：

1)根据温度场测量位置确定组合构件(实验构件)外包钢板的钻孔位置并钻孔，根据测量需要确定沿厚度方向热电偶测点位置和数量；

2)热电偶按照一定顺序排列好并用铁丝2绑扎成为热电偶束，在热电偶上量出对应测点位置到钢板外表面的距离并做好标记，随后将所有热电偶的标记对齐，从左至右，从上至下进行排列布置，使之成为形状接近圆形的热电偶束；钻孔的大小应根据热电偶数量和排列方式确定，其直径比热电偶束外径略大1-2mm；

3)将固定支架焊接于钢板表面之上；

4)首次浇筑所述圆孔下部混凝土7且振捣密实，并使混凝土7上表面与所述圆孔最低点齐平；将热电偶束从圆孔伸入并止于标记处，热电偶束未伸入部分通过其绑扎铁丝焊接在固定支架钢板上；在钻孔位置滴灌502胶水封堵热电偶之间的缝隙和热电偶与钢板之间的孔隙；

5)随后继续人工浇筑混凝土8并振捣密实，振捣时需注意避开所述热电偶束位置，并使混凝土完全覆盖热电偶束；

6)最后浇筑剩余的上部混凝土9且振捣密实，完成实验构件内部混凝土的浇筑，待混凝土养护完成后将固定支架小心切除，切除时避免对实验构件的外包钢板造成损伤。

如图3a、图3b所示，确定沿竖向组合构件厚度方向热电偶测点的位置和数量，将热电偶编号、热电偶测点的位置到组合构件外表面的距离记录于表格中(如表1所示)，在热电偶上量出对应测点位置到组合构件外表面的距离并做好标记，随后将所有热电偶的标记对齐，从左至右，从上至下进行布置，使之成为形状接近圆形的热电偶束；圆孔3直径应比热电偶束1外径略大1-2mm；在热电偶束的非伸入段用铁丝2间隔一定距离绑紧。

表1热电偶记录表

如图4所示，实验操作顺序为：首次浇筑圆孔3以下的混凝土7，并振捣密实使混凝土上表面与圆孔3最低点齐平；随后将已经绑扎好的热电偶束1伸入圆孔3止于所述标记处，将热电偶束1的非伸入段通过铁丝2焊接在所述固定支架上，在钻孔3位置滴灌502胶水封堵热电偶之间的缝隙及热电偶与圆孔之间的孔隙；随后人工浇筑混凝土8使混凝土完全覆盖热电偶束1；第三次浇筑上部混凝土9并振捣密实；在混凝土养护完成后将固定支架小心切除，切除时应注意避免对实验构件造成损伤。应该指出的是，人工浇筑混凝土8是为了避免热电偶在施工过程中受到混凝土拌料冲击造成损坏，振捣时应注意避开热电偶束的位置；在热电偶束1的非伸入段，可根据实际情况而增加绑扎铁丝的数量。测量外包钢板混凝土组合构件内部混凝土温度场；根据热电偶测点到钻孔钢板外表面的距离对热电偶标号，热电偶通过序号进行排列布置，布置形状近似圆。

如图7所示，实验中热电偶所测温度为钻孔钢板内表面至另一侧钢板内表面之间的混凝土温度。热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度。热电偶通常由热电极探针、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成，通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。本发明中使用的热电偶如图7所示，其探针部分通过圆孔3***组合结构内部，用于测量混凝土内部的温度。由于热电偶探针的直径较小，将热电偶绑扎后所需钻孔直径较小，对实验构件的损伤较小，且不需要太大的操作空间，所以钻孔位置及沿厚度方向测点位置基本不受限制。

实施例1

本实施例采用的竖向组合构件的横截面为矩形，根据温度场测量位置确定实验构件外包钢板的钻孔位置并钻孔，根据测量需要确定沿厚度方向热电偶测点位置和数量；

将热电偶排列好并绑扎为热电偶束，热电偶束横截面如图3a所示，在热电偶上量出测点到钻孔钢板外表面的距离并做标记；

将固定支架焊接于实验构件外表面之上；

首先浇筑钻孔下的混凝土且振捣密实，并使混凝土上表面与钻孔最低点齐平；

将热电偶束从钻孔伸入并止于标记处，热电偶束未伸入部分焊接在固定支架上，在钻孔位置滴灌胶水封堵热电偶之间的缝隙以及热电偶与钢板之间的孔隙；随后人工浇筑混凝土，使混凝土完全覆盖热电偶束；

最后浇筑上部混凝土且振捣密实，完成组合构件的内部混凝土浇筑，待混凝土养护完成后将固定支架切除。

实施例2

本实施例采用的竖向组合构件的横截面为圆形，根据温度场测量位置确定实验构件外包钢板的钻孔位置并钻孔，根据测量需要确定沿厚度方向热电偶测点位置和数量；

将热电偶排列好并绑扎为热电偶束，热电偶束横截面如图5所示，在热电偶束上对应钻孔的实验构件外表面位置做好标记；

将固定支架焊接于实验构件外表面之上；

首先浇筑钻孔下的混凝土且振捣密实，并使混凝土上表面与钻孔最低点齐平；

将热电偶束从钻孔伸入并止于标记处，热电偶束未伸入部分焊接在固定支架上，在钻孔位置滴灌胶水封堵热电偶之间的缝隙以及热电偶与钢板之间的孔隙；随后人工浇筑10cm厚的混凝土，使混凝土完全覆盖热电偶束；

最后浇筑上部混凝土且振捣密实，完成组合构件的内部混凝土浇筑，待混凝土养护完成后将固定支架切除。

实施例3

本实施例采用的竖向组合构件的横截面为工字形，根据温度场测量位置确定实验构件外包钢板的钻孔位置并钻孔，根据测量需要确定沿厚度方向热电偶测点位置和数量；

将热电偶排列好并绑扎为热电偶束，热电偶束横截面如图6所示，在热电偶上量出测点到钻孔钢板外表面的距离并做标记；

将固定支架焊接于实验构件外表面之上；

首先浇筑钻孔下的混凝土且振捣密实，并使混凝土上表面与钻孔最低点齐平；

将热电偶束从钻孔伸入并止于标记处，热电偶束未伸入部分焊接在固定支架上，在钻孔位置滴灌胶水封堵热电偶之间的缝隙以及热电偶与钢板之间的孔隙；随后人工浇筑混凝土，使混凝土完全覆盖热电偶束；

最后浇筑上部混凝土且振捣密实，完成组合构件的内部混凝土浇筑，待混凝土养护完成后将固定支架切除。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据温度场测量位置确定实验构件外包钢板的钻孔位置并钻孔；根据测量需要沿厚度方向确定热电偶的测点位置和数量；

将热电偶按顺序排列好并绑扎为热电偶束，在热电偶上量出测点到钻孔钢板外表面的距离并在热电偶上做标记；

将固定支架焊接于实验构件外表面之上，用于固定热电偶束；

首先向实验构件内部浇筑混凝土(7)且振捣密实，并使混凝土上表面与钻孔最低点齐平；

将热电偶束从钻孔伸入并止于标记处，热电偶束未伸入部分焊接在固定支架上，在钻孔位置滴灌胶水封堵热电偶之间的缝隙以及热电偶与钢板之间的孔隙；

随后再次浇筑混凝土(8)，使混凝土(8)完全覆盖热电偶束；

最后从混凝土(8)上部浇筑混凝土(9)且振捣密实，完成组合构件的内部混凝土浇筑，待混凝土养护完成后将固定支架切除。

2.根据权利要求1所述的外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法，其特征在于：每个钻孔中的热电偶束的热电偶通过序号进行排列布置，布置形状近似圆。

3.根据权利要求1所述的外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法，其特征在于：所述钻孔为贯穿的圆孔，圆孔直径根据热电偶数量和排列方式确定且应比热电偶束外径大1-2mm。

4.根据权利要求1所述的外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法，其特征在于：第一次浇筑混凝土至钻孔最低点，将热电偶束从钻孔伸入并止于标记处，热电偶束未伸入部分通过铁丝固定在水平钢板(4)上。

5.根据权利要求1所述的外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法，其特征在于：在圆孔位置滴灌胶水封堵热电偶之间的缝隙和热电偶与实验构件之间的孔隙，随后人工浇筑混凝土使混凝土完全覆盖热电偶束。

6.根据权利要求1所述的外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法，其特征在于：预先在热电偶上量出测点位置到钻孔的实验构件表面的距离并做标记，在非伸入段用铁丝将热电偶绑紧，把热电偶标号、以及热电偶标号对应的测点到钻孔的实验构件内表面的距离记录于表格。

7.根据权利要求1～6任一项所述的外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法，其特征在于：热电偶上的标记与钻孔的实验构件外表面齐平，根据热电偶束的热电偶数量在热电偶束非伸入段设置绑扎的铁丝数量和铁丝之间间隔的距离。

8.实现权利要求1所述的外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法的装置，其特征在于，包括热电偶固定支架，所述固定支架包括水平钢板(4)和若干钢筋斜撑(5)；所述水平钢板(4)通过若干钢筋斜撑(5)安装在实验构件表面，所述实验构件包括外包钢板和内部填充的混凝土，共同组成竖向组合构件，所述竖向组合构件同时承受竖向荷载和弯矩。

9.根据权利要求8所述的外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法的装置，其特征在于：所述水平钢板(4)上表面与所述竖向组合构件上的圆孔(3)的最低点相切，一端连接于竖向组合构件外表面，另一端支撑于若干钢筋斜撑(5)上。

10.根据权利要求8所述的外包钢板混凝土组合构件内部热电偶的固定方法的装置，其特征在于：所述钢筋斜撑(5)两端分别连接于水平钢板(4)的下表面和竖向组合构件表面。

Images