本发明专利技术涉及土木工程技术领域，具体涉及用于测试钢管混凝土拱肋套箍作用的测试装置及方法；本发明专利技术将应变片安装于保护壳内壁，并将保护壳内置于钢管内与固定的安装座连接，通过保护壳整体传递灌注混凝土对应变片的作用力，以测试灌注混凝土对钢管的膨胀力，这样能够有效避免实际施工中泵送混凝土产生的冲击力对应变片的冲击，也避免了传感器与钢管内壁直接焊接方式，减小热效应对应变片的毁坏，为测试装置能够位于钢管内测试包括径向应变/力在内的各方向参数提供实施条件。的各方向参数提供实施条件。的各方向参数提供实施条件。
【技术实现步骤摘要】
用于测试钢管混凝土拱肋套箍作用的测试装置及方法
[0001]本专利技术涉及土木工程
，特别是用于测试钢管混凝土拱肋套箍作用的测试装置及方法。
技术介绍
[0002]钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，即钢管对其核心混凝土的“套箍作用”，使核心混凝土处于三向受压应力状态之下，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性得以改善。
[0003]为了避免钢管和混凝土之间发生脱黏和脱空现象，充分发挥钢管的“套箍作用”，本领域技术人员常采取有效措施：在钢管内填充自密实微膨胀混凝土（或自密实无收缩混凝土）。通过核心混凝土的膨胀而使混凝土内产生预压应力，并在钢管内产生预拉应力；钢管和混凝土在使用过程中共同受力，从而提高钢管混凝土构件的工作性能。
[0004]但是，实际自密实微膨胀混凝土在管内的膨胀效果是否达到预期效果，其膨胀作用对钢管和混凝土产生多大的影响，都需要进一步探讨，解决这一系列问题最直接的方法便是测试钢管混凝土套箍力的大小。目前， 由于针对钢管混凝土拱桥拱肋在真空辅助灌注时会产生较大的冲击力，传感器难以布置在钢管和核心混凝土间进行测试，存活率低。基于此，目前最普遍做法是在钢管外壁布置传感器，这种测试手段通常仅能测得钢管外壁环向和轴向作用，且不能直接测得径向作用；根据实际应用得知管内和管外的应力水平并不相同，在管内测试才能更加准确的测试钢管混凝土的套箍作用。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于：针对现有技术钢管混凝土拱桥拱肋在真空辅助灌注时会产生较大的冲击力，导致钢管内传感器安装困难、存活率低，不能进行测试径向作用的问题，提供一种用于测试钢管混凝土拱肋套箍作用的测试装置及方法，通过在钢管内部为应变片提供一个稳定的安装环境，为应变片测试钢管对混凝土的径向作用力提供实施条件。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：用于测试钢管混凝土拱肋套箍作用的测试装置，包括应变片，还包括具有开口面的保护壳和用于连接钢管内壁的安装座，所述应变片安装于所述保护壳的内壁，所述保护壳为与所述钢管同等标号的钢构件，所述保护壳与所述安装座固定连接，所述保护壳的内腔用于填充膨胀混凝土。
[0007]其中，所述膨胀混凝土为预先填充的与所述钢管内待灌注混凝土同等标号的混凝土或者为所述灌注混凝土。待灌注混凝土在本领域施工中实际也是膨胀混凝土。保护壳内腔优选预先填充膨胀混凝土使内腔中凝固后的膨胀混凝土紧密贴合保护壳内壁的应变片，然后用于钢管测试。
[0008]本专利技术所提供的用于测试钢管混凝土拱肋套箍作用的测试装置，将应变片安装于保护壳内壁，并将保护壳内置于钢管内时与固定的安装座连接；利用安装座固定应变片位
置免于被灌注混凝土冲击掉，利用保护壳隔离应变片，避免了实际施工中泵送待灌注混凝土时产生的冲击力对应变片的直接冲击破坏，从而提高钢管内应变片测试的存活率；当膨胀混凝土预先填充于保护壳时，膨胀混凝土能够紧密贴合保护应变片，保护壳和凝固成型的膨胀混凝土从整体上起保护和传力作用。此外，采用上述的测试装置也避免了采用传感器与钢管内壁直接焊接方式，减小热效应对应变片的毁坏；同时，由于保护壳为设于钢管内部的空间结构，应变片可沿钢管径向敷设安装，因此测试装置能够为位于钢管内测试包括径向应变/力在内的各方向参数提供实施条件。保护壳的尺寸、厚度根据需要设置；保护壳的开口面的安装方向除了紧贴钢管的方向，其余设置方向皆可，根据应变片的安装方向和实际待测方向设置。
[0009]当将上述测试装置安装于钢管内部并灌注（膨胀）混凝土进行测试时，由于保护壳与钢管同等标号，则保护壳与钢管的材料特性相同；管内灌注的混凝土在钢管套箍作用下，将内力传递作用于保护壳整体，从而利用应变片测试该内力对具有钢管材料特性的保护壳的变形作用，即测试得到灌注混凝土对钢管的膨胀力，从而根据牛顿第三定律得知钢管混凝土拱肋的套箍作用，为混凝土材料性能研究提供技术支撑。需要说明的是，其中的材料特性相同，应当理解为主要表现在抗拉强度、抗压强度、弹性模量及容重等特性上的相同，允许实际生产误差。
[0010]本专利技术为在管内布置传感器直接测试径向膨胀力作用提供了实施条件，避免了传感器和钢管内壁的连接中采用焊接，以此来减小焊接过程中的热效应对应变片的毁坏，也避免了实际施工中泵送待灌注混凝土时产生的冲击力对应变片的冲击，并克服了钢管内安装测试装置的问题，提高了存活率。且由于管内和管外温差较大，在管内测试能够使应变片测试环境与实际工况一致，可减少使用温度补偿仪，结构简单、经济实用，测试精度更高。
[0011]优选地，所述保护壳内壁上包括设有三个相互垂直的所述应变片，其三个相互垂直的应变片用于测试钢管对灌注混凝土在环形、轴向、径向方向的作用力。
[0012]优选地，所述应变片粘接在所述保护壳内壁上，避免传感器与钢管内壁直接焊接，以此来减小焊接过程中的热效应对应变片的毁坏。
[0013]优选地，所述保护壳为具有五个面和一个所述开口面的中空立方体结构，结构简单、经济实用。
[0014]优选地，三个相互垂直的所述应变片分别为径向应变片、环向应变片和轴向应变片，所述径向应变片位于所述保护壳的五个面中靠近开口的一个邻接面A上，所述环向应变片和所述轴向应变片均位于所述开口面的对面B上，所述开口面朝向所述钢管的径向方向设置。
[0015]优选地，所述保护壳的尺寸不大于30 mm
×
30 mm
ꢀ×
30mm。保护壳应尽可能小，根据应变片的安装尺寸需要制定。
[0016]优选地，所述安装座为山形卡爪结构，所述安装座用于朝向所述钢管的灌注入口安装，以正面抵挡泵送冲击力。
[0017]优选地，所述安装座包括与所述钢管内壁平滑连接的第一板件、位于所述第一板件两端的折弯件以及位于所述第一板件下方的抵接件，两个所述折弯件相对设置且远离第一板件的端部均朝内设置回钩，所述抵接件位于两个所述折弯件之间且远离第一板件的端部朝上设有回钩，所述抵接件和两个所述折弯件均与所述第一板件为一体成型结构，所述
第一板件、所述抵接件和两个所述折弯件所围成的空间能够适配容纳所述保护壳。
[0018]一体成型的第一板件、抵接件和两个折弯件形成用于紧密卡固保护壳的开放式空间，方便安装；其中第一板件用于与钢管内壁平滑连接，抵接件和两个相对设置的折弯件用于限位，避免保护壳受到冲击被冲走。
[0019]优选地，所述第一板件的外侧面为与所述钢管内壁相同曲率的弧面，利于紧密贴合钢管内壁弧面。
[0020]优选地，所述抵接件的顶面低于两个所述折弯件的底面，利于更好卡固保护壳。
[0021]本专利技术另提供用于测试钢管混凝土拱肋套箍作用的测试方法，采用上述用于测试钢管混凝土拱肋套箍作用的测试装置，包括以下步骤：在所述保护壳内壁上粘贴至少三个应变片，其中三个所述应变片相互垂直设置；从所述保护壳的开口面向内腔填充与钢管内待灌注混凝土同等标号的膨胀混凝土，待所述膨胀混凝土养护成型；将所述安装座连接于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.用于测试钢管混凝土拱肋套箍作用的测试装置，包括应变片，其特征在于，还包括具有开口面（11）的保护壳（1）和用于连接钢管（4）内壁的安装座（2），所述应变片安装于所述保护壳（1）的内壁，所述保护壳（1）为与所述钢管（4）同等标号的钢构件，所述保护壳（1）与所述安装座（2）固定连接，所述保护壳（1）的内腔用于填充膨胀混凝土。2.根据权利要求1所述的用于测试钢管混凝土拱肋套箍作用的测试装置，其特征在于，所述应变片粘接在所述保护壳（1）内壁上。3.根据权利要求1所述的用于测试钢管混凝土拱肋套箍作用的测试装置，其特征在于，所述保护壳（1）内壁上包括设有三个相互垂直的所述应变片。4.根据权利要求3所述的用于测试钢管混凝土拱肋套箍作用的测试装置，其特征在于，所述保护壳（1）为具有五个面和一个所述开口面（11）的中空立方体结构。5.根据权利要求4所述的用于测试钢管混凝土拱肋套箍作用的测试装置，其特征在于，三个相互垂直的所述应变片分别为径向应变片（31）、环向应变片（33）和轴向应变片（32），所述径向应变片（31）位于所述保护壳（1）的五个面中靠近开口的一个邻接面A上，所述环向应变片（33）和所述轴向应变片（32）均位于所述开口面（11）的对面B上，所述开口面（11）朝向所述钢管（4）的径向方向设置。6.根据权利要求1
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5任一项所述的用于测试钢管混凝土拱肋套箍作用的测试装置，其特征在于，所述安装座（2）为山形卡爪结构，所述安装座（2）用于朝向所述钢管（4）的灌注入口安装。7.根据权利要求6所述的用于测试钢管混凝土拱肋套箍作用的测试装置，其特征在于，所述安装座（2）包括与所述钢管...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹璐，解威威，唐睿楷，梁铭，翁贻令，池浩，李威，胡雷，
申请(专利权)人：广西路桥工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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