本發(fā)明涉及一種簡易混凝土裂縫監(jiān)測與量測裝置及方法,屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
混凝土因其自身有著其他材料無法替代的優(yōu)越性能,因而被廣泛用于土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件中,然而混凝土裂縫的存在卻隨處可見,它對建筑物的安全性、耐久性有著至關(guān)重要的影響?;炷亮芽p可分為微觀裂縫和宏觀裂縫。一般情況下,微觀裂縫對結(jié)構(gòu)本身無大礙?;炷梁暧^裂縫即通常所說的混凝土裂縫,其寬度若超出規(guī)范對裂縫控制的計算范圍,則可被視為有害裂縫,會給結(jié)構(gòu)物帶來安全隱患,可能導(dǎo)致安全事故發(fā)生,對結(jié)構(gòu)強度、耐久性和使用功能造成不利的影響。混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫監(jiān)測一直受到國內(nèi)外研究機構(gòu)和學(xué)者的廣泛關(guān)注。
目前混凝土結(jié)構(gòu)裂縫開展和尺寸位置監(jiān)測一般通過人工觀測與混凝土裂縫檢測儀相結(jié)合的方式進(jìn)行相關(guān)檢測,有時會采用混凝土裂縫量測放大尺或超聲波檢測的方法,其特點是通過人工觀測相結(jié)合的方式在裂縫開展區(qū)觀測混凝土的開裂位置、檢測混凝土裂縫的寬度以及復(fù)雜的裂縫檢測機敏網(wǎng)裝置。其缺點也非常明顯:其一,相關(guān)儀器費用昂貴,不經(jīng)濟(jì),同時需要人工操作,儀器裝置操作較為復(fù)雜,有時結(jié)構(gòu)較難檢測部分裂縫開展檢測有一定的難度;其二,人工觀測混凝土結(jié)構(gòu)裂縫有一定的誤差,包括操作儀器讀數(shù)等方面隨機性大,檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不高;其三,不能對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫開展位置和不同位置開裂寬度隨時間或荷載的變化情況進(jìn)行系統(tǒng)的檢測。
因此,本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于開發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本較低的簡易混凝土裂縫監(jiān)測與量測裝置及方法,能夠?qū)炷灵_裂區(qū)域裂縫的開裂時間、位置和寬度進(jìn)行較為準(zhǔn)確的檢測,具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,本發(fā)明提供一種簡易混凝土裂縫監(jiān)測與量測裝置及方法,具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本較低等特點,能夠?qū)炷灵_裂區(qū)域裂縫的開裂時間、位置和寬度進(jìn)行較為準(zhǔn)確的檢測,工作可靠且經(jīng)濟(jì)實用。
技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種簡易混凝土裂縫監(jiān)測與量測裝置,包括布置在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫開展區(qū)域的若干純細(xì)銅絲、緊貼在每根純細(xì)銅絲旁邊布置的相應(yīng)數(shù)量合金絲、兩塊布置有相應(yīng)數(shù)量應(yīng)變片的鋼板、數(shù)據(jù)采集儀以及中控計算機裝置;
其中,所述純細(xì)銅絲垂直于裂縫開展方向排列,且與其中一塊鋼板上的應(yīng)變片一一對應(yīng);每根純細(xì)銅絲通過導(dǎo)線與其相對應(yīng)的應(yīng)變片(主要作為電路中的固定電阻,便于采集電路參數(shù))串聯(lián),并通過導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集儀形成一個回路;所述純細(xì)銅絲的直徑通過所測混凝土材料的應(yīng)力應(yīng)變特性確定,其直徑滿足:當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)開裂的同時,其上方的純細(xì)銅絲即受拉斷裂;
所述合金絲與另一塊鋼板上的應(yīng)變片一一對應(yīng),同樣地,每根合金絲通過導(dǎo)線與其相對應(yīng)的應(yīng)變片串聯(lián),并通過導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集儀形成一個回路;根據(jù)合金絲隨裂縫開展產(chǎn)生變形的原理,通過合金絲的電阻值變化實現(xiàn)裂縫開展寬度值的監(jiān)測;
所述數(shù)據(jù)采集儀通過導(dǎo)線與中控計算機裝置相連,通過數(shù)據(jù)采集儀和中控計算機裝置實現(xiàn)純細(xì)銅絲及合金絲所對應(yīng)的應(yīng)變片數(shù)據(jù)的采集和記錄,同時判斷混凝土裂縫開展情況。
優(yōu)選的,為了保證測量精度,所述純細(xì)銅絲及合金絲外均包裹有絕緣層,且純細(xì)銅絲及合金絲通過膠水粘合在混凝土結(jié)構(gòu)表面。
優(yōu)選的,所述合金絲選用電阻率與延性較高的材料制成,如合金銅材料。
一種簡易混凝土裂縫監(jiān)測與量測方法,包括以下步驟:
步驟A:在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫開展區(qū)域布置若干純細(xì)銅絲,并緊貼在每根純細(xì)銅絲旁邊布置一根合金絲;通過導(dǎo)線將每根純細(xì)銅絲與其相對應(yīng)的應(yīng)變片串聯(lián),并與數(shù)據(jù)采集儀形成一個回路;同樣地,通過導(dǎo)線將每根合金絲與其相對應(yīng)的應(yīng)變片串聯(lián),并與數(shù)據(jù)采集儀形成一個回路;通過數(shù)據(jù)采集儀和中控計算機裝置采集并記錄純細(xì)銅絲及合金絲所對應(yīng)的應(yīng)變片產(chǎn)生的數(shù)據(jù)(例如通過應(yīng)變片的電流、電壓等);
步驟B:當(dāng)某處純細(xì)銅絲斷裂后,其所在回路斷開,其相對應(yīng)的應(yīng)變片將在中控計算機裝置上不產(chǎn)生數(shù)據(jù),因此,通過純細(xì)銅絲相對應(yīng)的應(yīng)變片數(shù)據(jù)的變化來捕捉混凝土裂縫的產(chǎn)生位置和時間,并通過數(shù)據(jù)采集儀及加載作動頭上的壓力傳感器采集結(jié)構(gòu)測試部位的開裂荷載;
步驟C:當(dāng)判斷某處純細(xì)銅絲斷裂后,通過緊貼其旁邊的合金絲所對應(yīng)的應(yīng)變片數(shù)據(jù)的變化監(jiān)測混凝土裂縫開展寬度的發(fā)展趨勢;由于合金絲隨裂縫開展會產(chǎn)生變形,其電阻值將發(fā)生變化,與合金絲對應(yīng)的應(yīng)變片數(shù)據(jù)也將發(fā)生變化;通過中控計算機裝置上記錄的相對應(yīng)應(yīng)變片的初始數(shù)據(jù)和后期變化的數(shù)據(jù),計算得到該斷裂純細(xì)銅絲旁邊的合金絲的電阻值變化值;而后根據(jù)材料特性電阻值與裂縫寬度對應(yīng)的物理換算式,將合金絲的電阻值變化值轉(zhuǎn)化成混凝土裂縫寬度值,進(jìn)而通過數(shù)據(jù)采集儀和中控計算機裝置進(jìn)行記錄得到混凝土裂縫開展寬度的發(fā)展趨勢。
同理,其它位置處的純細(xì)銅絲也按此方法進(jìn)行裂縫產(chǎn)生位置、荷載和時間的記錄,并通過其對應(yīng)合金絲的變形特性得到裂縫開展寬度的發(fā)展。通過此方法可從中控計算機裝置系統(tǒng)直接得到混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的開裂時間和裂縫發(fā)展位置、趨勢及尺寸。
有益效果:本發(fā)明提供的一種簡易混凝土裂縫監(jiān)測與量測裝置及方法,相對于現(xiàn)有技術(shù),具有以下優(yōu)點:1、僅需要簡單幾種材料與常規(guī)儀器構(gòu)成兩個回路就能夠?qū)崿F(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫監(jiān)測,結(jié)構(gòu)簡單,易于制作,成本較低;
2、操作簡單,測量誤差受人為因素影響低,測量數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集儀采集,并通過簡單換算即可得到裂縫位置與寬度等尺寸,相對傳統(tǒng)方法較為精準(zhǔn),工作可靠且經(jīng)濟(jì)實用;
3、一般情況下裂縫產(chǎn)生的時間很難觀測到,該裝置可通過數(shù)據(jù)采樣捕捉到混凝土結(jié)構(gòu)開裂的瞬間,同時能夠系統(tǒng)地量測混凝土結(jié)構(gòu)裂縫開展區(qū)域的裂縫發(fā)展趨勢和不同位置裂縫產(chǎn)生的時間與荷載,測量數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確,具有很好的結(jié)構(gòu)監(jiān)測作用。
附圖說明
圖1為本發(fā)明一種簡易混凝土裂縫監(jiān)測與量測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖中包括:1、鋼板,2、應(yīng)變片,3、導(dǎo)線,4、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫開展區(qū)域,5、純細(xì)銅絲,6、合金絲,7、數(shù)據(jù)采集儀,8、中控計算機裝置。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
如圖1所示為一種簡易混凝土裂縫監(jiān)測與量測裝置,包括布置在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫開展區(qū)域4的若干純細(xì)銅絲5、緊貼在每根純細(xì)銅絲5旁邊布置的相應(yīng)數(shù)量合金絲6、兩塊布置有相應(yīng)數(shù)量應(yīng)變片2的鋼板1、數(shù)據(jù)采集儀7以及中控計算機裝置8;
其中,所述純細(xì)銅絲5垂直于裂縫開展方向排列,且與其中一塊鋼板1上的應(yīng)變片2一一對應(yīng);每根純細(xì)銅絲5通過導(dǎo)線3與其相對應(yīng)的應(yīng)變片2串聯(lián),并通過導(dǎo)線3與數(shù)據(jù)采集儀7形成一個回路;所述純細(xì)銅絲5的直徑滿足:當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)開裂的同時,其上方的純細(xì)銅絲5即受拉斷裂;
所述合金絲6與另一塊鋼板1上的應(yīng)變片2一一對應(yīng),同樣地,每根合金絲6通過導(dǎo)線3與其相對應(yīng)的應(yīng)變片2串聯(lián),并通過導(dǎo)線3與數(shù)據(jù)采集儀7形成一個回路;根據(jù)合金絲6隨裂縫開展產(chǎn)生變形的原理,通過合金絲6的電阻值變化實現(xiàn)裂縫開展寬度值的監(jiān)測;
所述數(shù)據(jù)采集儀7通過導(dǎo)線3與中控計算機裝置8相連,通過數(shù)據(jù)采集儀7和中控計算機裝置8實現(xiàn)純細(xì)銅絲5及合金絲6所對應(yīng)的應(yīng)變片2數(shù)據(jù)的采集和記錄,同時判斷混凝土裂縫開展情況。
本實施例中,所述純細(xì)銅絲5及合金絲6外均包裹有絕緣層,且純細(xì)銅絲5及合金絲6通過膠水粘合在混凝土結(jié)構(gòu)表面;所述合金絲6采用合金銅材料制成。
一種簡易混凝土裂縫監(jiān)測與量測方法,包括以下步驟:
步驟A:在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫開展區(qū)域4布置若干純細(xì)銅絲5,并緊貼在每根純細(xì)銅絲5旁邊布置一根合金絲6;通過導(dǎo)線3將每根純細(xì)銅絲5與其相對應(yīng)的應(yīng)變片2串聯(lián),并與數(shù)據(jù)采集儀7形成一個回路;同樣地,通過導(dǎo)線3將每根合金絲6與其相對應(yīng)的應(yīng)變片2串聯(lián),并與數(shù)據(jù)采集儀7形成一個回路;通過數(shù)據(jù)采集儀7和中控計算機裝置8采集并記錄純細(xì)銅絲5及合金絲6所對應(yīng)的應(yīng)變片2產(chǎn)生的數(shù)據(jù);
步驟B:當(dāng)某處純細(xì)銅絲5斷裂后,其所在回路斷開,其相對應(yīng)的應(yīng)變片2將在中控計算機裝置8上不產(chǎn)生數(shù)據(jù),因此,通過純細(xì)銅絲5相對應(yīng)的應(yīng)變片2數(shù)據(jù)的變化來捕捉混凝土裂縫的產(chǎn)生位置和時間,并通過數(shù)據(jù)采集儀7及加載作動頭上的壓力傳感器采集結(jié)構(gòu)測試部位的開裂荷載;
步驟C:當(dāng)判斷某處純細(xì)銅絲5斷裂后,通過緊貼其旁邊的合金絲6所對應(yīng)的應(yīng)變片2數(shù)據(jù)的變化監(jiān)測混凝土裂縫開展寬度的發(fā)展趨勢;由于合金絲6隨裂縫開展會產(chǎn)生變形,其電阻值將發(fā)生變化,與合金絲6對應(yīng)的應(yīng)變片2數(shù)據(jù)也將發(fā)生變化;通過中控計算機裝置8上記錄的相對應(yīng)應(yīng)變片2的初始數(shù)據(jù)和后期變化的數(shù)據(jù),根據(jù)電路換算公式計算得到斷裂純細(xì)銅絲5旁合金絲6的電阻值變化值;而后根據(jù)材料特性電阻值與裂縫寬度對應(yīng)的物理換算式,將合金絲6的電阻值變化值轉(zhuǎn)化成混凝土裂縫寬度值,進(jìn)而通過數(shù)據(jù)采集儀7和中控計算機裝置8進(jìn)行記錄得到混凝土裂縫開展寬度的發(fā)展趨勢。
同理,其它位置處的純細(xì)銅絲5也按此方法進(jìn)行裂縫產(chǎn)生位置、荷載和時間的記錄,并通過其對應(yīng)合金絲6的變形特性得到裂縫開展寬度的發(fā)展。通過此方法可從中控計算機裝置8系統(tǒng)直接得到混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的開裂時間和裂縫發(fā)展位置、趨勢及尺寸。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,應(yīng)當(dāng)指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤飾,這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。