專利名稱：基于混凝土應(yīng)變計觀測數(shù)據(jù)的溫度應(yīng)力分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)分析方法，特別涉及一種基于混凝土應(yīng)變計觀測數(shù)據(jù)的溫度應(yīng)力分析方法。
背景技術(shù)：
溫度應(yīng)力是一項重要的結(jié)構(gòu)荷載，有時甚至成為導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)物開裂破壞的關(guān)鍵因素。絕大多數(shù)混凝土建筑物都處在溫度交替變化的自然環(huán)境中，溫度應(yīng)力的影響是無法避免的。雖然關(guān)于溫度應(yīng)力的研究文獻很多，但目前尚無專用測量儀器和設(shè)備可以用來測定溫度應(yīng)力，只能采用理論計算方法確定結(jié)構(gòu)中的溫度應(yīng)力，由于混凝土的非完全線性和徐變特性，理論計算的溫度應(yīng)力還需乘以一個變化范圍很大(0.2 1)的系數(shù)。因此，如此得到的溫度應(yīng)力實際上是一個參考值而非真值。通過混凝土應(yīng)變計等觀測儀器來監(jiān)測結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)，一直是研究復(fù)雜結(jié)構(gòu)工作性態(tài)和檢驗計算結(jié)果正確性的重要手段，也是大型重要工程在線監(jiān)測預(yù)警預(yù)報的主要方法。但基于混凝土應(yīng)變計觀測數(shù)據(jù)的溫度應(yīng)力解析方法至今未能得到解決，使大量觀測數(shù)據(jù)得不到合理分析，因而觀測儀器不能發(fā)揮其應(yīng)有的在線監(jiān)測預(yù)警預(yù)報作用?；炷翍?yīng)變計是科學(xué)研究和建筑工程中常用的一種觀測儀器，其基本工作原理是混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生變形時，埋設(shè)在其中的混凝土應(yīng)變計會產(chǎn)生相應(yīng)的變化，根據(jù)應(yīng)變計輸出信號的應(yīng)變變化，間接推算出混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化?；炷翍?yīng)變計輸出信號的應(yīng)變變化是一個綜合值，其中除了外力作用引起的應(yīng)變外，還包括溫度變化、濕度變化、混凝土自生體積變形和混凝土徐變等引起的應(yīng)變變化。在觀測資料分析中，如何從總應(yīng)變變化中分離出上述各影響因素的單獨作用，對保證分析結(jié)果的正確性是至關(guān)重要的。溫度應(yīng)力的特殊性在于溫度荷載作用下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系并不是嚴格地滿足虎克定律σ = E ε，而是與結(jié)構(gòu)的約束狀態(tài)有關(guān)。在混凝土結(jié)構(gòu)觀測資料分析中，目前普遍采用的方法是在混凝土應(yīng)變計相近位置埋設(shè)一支無應(yīng)力計，認為無應(yīng)力計因溫度變化、濕度變化和混凝土自生體積變形引起的應(yīng)變變化與混凝土應(yīng)變計相同，再通過試驗確定混凝土的徐變變化，這樣就可以根據(jù)混凝土應(yīng)變計與無應(yīng)力計應(yīng)變變化之差來確定混凝土中應(yīng)力的數(shù)值。實際上，這種做法存在以下兩個問題一是結(jié)構(gòu)物處于約束狀態(tài)時，溫度變化、濕度變化和混凝土自生體積變形引起的應(yīng)變變化同樣會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物的應(yīng)力變化；二是混凝土應(yīng)變計因溫度變化引起的應(yīng)變讀數(shù)變化隨著結(jié)構(gòu)物所處約束狀態(tài)的不同而改變。在相同溫度變化下，無應(yīng)力計和混凝土應(yīng)變計由于約束條件不同，所給出的應(yīng)變變化量也不相同。因此， 目前普遍采用的上述做法并不能給出混凝土結(jié)構(gòu)物的真實應(yīng)力狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種基于混凝土應(yīng)變計觀測數(shù)據(jù)的溫度應(yīng)力分析方法。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種基于混凝土應(yīng)變計觀測數(shù)據(jù)的溫度應(yīng)力分析方法，采用振弦式混凝土應(yīng)變計測定混凝土結(jié)構(gòu)中溫度應(yīng)力σ τ和溫度應(yīng)變ε。；假定混凝土的靜彈性模量為Ε。，線膨脹系數(shù)為α，混凝土應(yīng)變計鋼弦的線膨脹系數(shù)為β，混凝土試件處于單軸受力狀態(tài)且只受溫度變化作用，溫度變化為ΔΤ， 混凝土應(yīng)變計的初始讀數(shù)為&，當(dāng)前讀數(shù)為&，應(yīng)變計實測應(yīng)變變化為ε，ε = St-S0 ；定義三種約束狀態(tài)(1)自由狀態(tài)試件處于無約束狀態(tài)，在溫度荷載作用下，試件軸向方向可以自由變形；(2)固定約束狀態(tài)試件軸向兩端受到固定約束，在溫度荷載作用下，試件軸向方向的變形為零，其它兩個方向可以自由變形；(3)彈性約束狀態(tài)試件軸向兩端受到約束，在溫度荷載作用下，試件軸向方向產(chǎn)生一定變形，其它兩個方向可以自由變形；若令混凝土的溫度應(yīng)變?yōu)棣?。，約束應(yīng)變?yōu)?、，自由狀態(tài)的理論應(yīng)變?yōu)棣?ΔΤ，應(yīng)變計實測應(yīng)變變化為ε，溫度應(yīng)力為στ，它們之間存在如下理論關(guān)系
權(quán)利要求
1. 一種基于混凝土應(yīng)變計觀測數(shù)據(jù)的溫度應(yīng)力分析方法，其特征在于，采用振弦式混凝土應(yīng)變計測定混凝土結(jié)構(gòu)中溫度應(yīng)力στ和溫度應(yīng)變ε。；假定混凝土的靜彈性模量為Ε。，線膨脹系數(shù)為α，混凝土應(yīng)變計鋼弦的線膨脹系數(shù)為 β，混凝土試件處于單軸受力狀態(tài)且只受溫度變化作用，溫度變化為ΔΤ，混凝土應(yīng)變計的初始讀數(shù)為Stl，當(dāng)前讀數(shù)為&，應(yīng)變計實測應(yīng)變變化為ε，ε = St-S0 ； 定義三種約束狀態(tài)(1)自由狀態(tài)試件處于無約束狀態(tài)，在溫度荷載作用下，試件軸向方向可以自由變形；(2)固定約束狀態(tài)試件軸向兩端受到固定約束，在溫度荷載作用下，試件軸向方向的變形為零，其它兩個方向可以自由變形；(3)彈性約束狀態(tài)試件軸向兩端受到約束，在溫度荷載作用下，試件軸向方向產(chǎn)生一定變形，其它兩個方向可以自由變形；若令混凝土的溫度應(yīng)變?yōu)棣?。，約束應(yīng)變?yōu)棣?ρ自由狀態(tài)的理論應(yīng)變?yōu)棣?ΔΤ，應(yīng)變計實測應(yīng)變變化為ε，溫度應(yīng)力為στ，它們之間存在如下理論關(guān)系Gj=Ec S1 、 ε=ε0-βΑ L (1) Sr = Sc -αΔΤ 乂當(dāng)結(jié)構(gòu)處于自由狀態(tài)，當(dāng)溫度變化ΔΤ時，有 ε c = α ΔΤ ε r = 0ε = (β-α) ΔΤ； σ τ = 0當(dāng)結(jié)構(gòu)處于彈性約束狀態(tài)，當(dāng)溫度變化Δ T時，有 ε c = ε +β ΔΤ, ε = ε Δ Τ, σ τ = Ec[ ε +(β-α) Δ Τ]當(dāng)結(jié)構(gòu)處于固定約束狀態(tài)，當(dāng)溫度變化Δ T時，有 ε。= 0 ε r = -α ΔΤ ε = -β ΔΤ, σ τ = -Ec α Δ Τ。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于混凝土應(yīng)變計觀測數(shù)據(jù)的溫度應(yīng)力分析方法，其特點是，該方法采用振弦式混凝土應(yīng)變計測定混凝土結(jié)構(gòu)中溫度應(yīng)力σT和溫度應(yīng)變εc。本發(fā)明的科學(xué)意義主要體現(xiàn)在三個方面，一是解決了長期存在的混凝土溫度應(yīng)力無法測定的技術(shù)難題，二是擴展了混凝土應(yīng)變計的應(yīng)用范圍，三是指出了現(xiàn)行分析方法中關(guān)于溫度荷載影響處理的錯誤之處，可使大量已有觀測成果得到正確分析，因此具有重要的理論意義和使用價值。
文檔編號G01L1/10GK102426034SQ201110249629
公開日2012年4月25日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者亢景付 申請人:天津大學(xué)