[教学研究]浅谈测量钢筋混凝土梁实际应力的方法

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1、旦］浅谈测量钢筋混凝土梁实际应力的方法【摘要】在工程事故的调杳和处理以及建筑结构的补强和加固工作中，常常需耍准确了解钢筋混凝土构件的实际工作状态。本文从推导服役钢筋混凝土梁应变和挠度的理论关系出发，提出了一种测量钢筋混凝土梁实际应力的新方法。【关键词】钢筋混凝土梁应力挠度[Abstract]Howtodetecttherealworkingstateofreinforced-concretebeamshasattractedtheattentionofengineerersforalongtime.Inthispaper,therelationshipbetweenthed

2、isplacementandstrainofsteelbarshasbeenestablished.Andthen,anewmethodofmea~sureingtherealstressofreinforcedconcretebeamisproposed.[Keywords】reinforced—concrete;beam;strain;displacement1刖s在工程事故的调查和处理以及建筑结构的补强和加固工作中，常常需要准确了解钢筋混凝土构件的实际工作状态。但是，建筑结构的实际工作状态与设计时通常并不一致（例如，实际荷载与计算采用的荷载并不相www.511unwe

3、n.com同）。为了达到上述目的，常常要把现场测量和理论分析计算结合起来考虑。已有的测试方法多是基于应力恢复原理的实际应力测量方法，如测量钢筋混凝土内钢筋实际应力的磨削截面法、刻槽法等。但是,这些方法在测试过程中都破坏了原构件，测量精度也不稳定，工程上期待一种无损检测方法。文章从推导服役钢筋混凝土梁应变和挠度的理论关系出发,捉出了一种测量钢筋混凝土梁工作状态的无损检测方法。2钢筋混凝土应力和挠度的关系首先推导钢筋混凝土屮荷载应变和挠度的关系如下。钢筋混凝土梁的挠虑和曲率间的一般表达式为：f二kd）12⑴式中f为梁的挠度;k为荷载作用效应；4）为梁的曲率;1为梁的长度。混凝土

4、梁变形吋的曲率可以表示为：4)=eshO-x(2)式屮£s为受拉钢筋应变;hO为梁截而冇效高度;x为受压区高度。由参考文献［2］知道，在使用荷载情况下，截而相对受压区高度(x/hO)和内力臂变化不大，一般可取内力臂H=0-87,于是有:x=2h0(l-n)=0-26h0,n为内力臂系数。ho-x二ho-0•26h0二0•74h0二0•74(h-C)(3)式屮h为梁截面高度,C为保护层厚度。考虑到钢筋变形是非均匀的，式(2)中的应变应该采用钢筋的平均应变-£s,-£s二屮“⑷I”为钢筋应变的不均匀系数,按照参考文献［2］冇：1•1-0•65ftkPteoss(5)式屮，ftk

5、混凝土抗拉强度标准值；Pte以有效受拉混凝土截面面积Ate计算的纵向受拉钢筋的配筋率，Pte=As/Ate,对受弯构件,Ate=0•5bh+(bf-b)hf,当Pte<0•01时，取Pte=0•01。oss按荷载短期效应组合计算的纵向受拉钢筋的应力。当计算的甲〈0•4时，取甲二0•4;当甲>1时，取¥=lo将⑵⑶⑷⑸代入⑴式中，可以得到钢筋混凝土梁的挠度和底部钢筋应变的关系式为:f=kl20•74(h-c)l•1-0•65ftkpteosses(6)设:t=120•74(h~c)1•1-0•65ftkpteoss,则有:f=ktes(7)参考文献［1］指出，钢筋混凝土梁的刚

6、度可以看成由两部分组成,其屮一部分和承受荷载有关(短期刚度)，一部分曲钢筋混凝土梁徐变、收缩造成，两者之和为长期刚度。因此式(7)得到的结果是短期挠度和混凝土底部钢筋应变的关系。与文献［3］提出的方法相比,具冇良好的一致性。3反向加载法测试梁真实工作状态反向加载法测试步骤如卜11•选定测试截面,敲开底部钢筋保护层，暴露钢筋。2•在通过该截而的钢筋上贴上应变片，安装百分表,分别记录加载过程的应变变化量和挠度变化量。3•施加荷载pl,计算pl在测量截面上的荷载作用效应kpl和弯矩大小Ml,记录钢筋的应变4e1和挠度变化Afl。4•重复上面的过程，记录M2、Ae2和Af2。5•数

7、据处理。设B为被测梁由荷载引起的刚度(即短期刚度)，它不随时间变化而变化。所以在第一次加载pl的情况下冇Mlkpll2二BAfl(8)设Ml和原来截而上的弯矩M共同作用下的作用效应系数为kl,M单独作用下的作用效应系数、应变、短期挠度(与短期刚度对应)分别为k、£和f,则http://www.511unwen.com/architecture/2012/0306/lw201203061334317560.html在使用荷载作用下的M-f关系为:Mkl2=Bf(9)在pl和使用荷载共同作用的M-f关系为：(M+Ml)