混凝土材料在靜態(tài)載荷作用下?lián)p傷演化的測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了混凝土材料在靜態(tài)載荷作用下?lián)p傷演化的測量方法，優(yōu)點是該方法能夠測量不同載荷情況下混凝土材料的損傷演化規(guī)律，測量結(jié)果比較準確，具有廣泛的實際工程應用性和理論價值；而且方法中所使用的儀器設備簡單，操作簡單方便。
【專利說明】混凝土材料在靜態(tài)載荷作用下?lián)p傷演化的測量方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及混凝土材料的損傷演化測量，尤其涉及混凝土材料在靜態(tài)載荷作用下?lián)p傷演化的測量方法。

【背景技術】
[0002]目前在工程上，混凝土是一種應用非常廣泛的結(jié)構(gòu)材料，它被大量使用在民用建筑、道路橋梁、軍事掩體、核設施、海上平臺等?；炷敛牧显诜圻^程中，主要受到靜態(tài)載荷的作用。在靜態(tài)載荷作用下，混凝土材料內(nèi)部不可避免地會有損傷形成并伴隨著損傷演化。而混凝土材料的損傷演化規(guī)律是構(gòu)建混凝土材料本構(gòu)關系以及對混凝土設施進行安全監(jiān)控的基礎，但是目前還沒有對混凝土材料在靜態(tài)載荷作用下?lián)p傷演化的測量方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種混凝土材料在靜態(tài)載荷作用下?lián)p傷演化的測量方法。
[0004]本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為:混凝土材料在靜態(tài)載荷作用下?lián)p傷演化的測量方法，包括以下具體步驟:
[0005](I)、根據(jù)混凝土的配合比設計,制作尺寸為150mmX 150mmX 150mm的混凝土標準試件，并對制作好的混凝土標準試件進行標準養(yǎng)護，標準養(yǎng)護條件為:養(yǎng)護溫度20±2°C、濕度95%以上、時間28天；
[0006](2)、選定混凝土標準試件中的任意一組相對平面，在其中一個平面上，取位于該平面對角線上的至少兩個測點，記為測點1、2…m，m ^ 2且取整數(shù)，再在相對平面上與測點
1、2…m相對應的位置處取測點，并記為測點1’、2’…m’ ；
[0007](3)、將非金屬超聲波檢測儀中的換能器與主機連接牢固、穩(wěn)定，并根據(jù)混凝土標準試件的尺寸，設定非金屬超聲波檢測儀的發(fā)射電壓為1000V、采樣周期為0.4ms、發(fā)射波寬為 0.08ms ；
[0008](4)、選定與測點所在平面相垂直的其中一組相對平面作為施加載荷面，并將其中一個平面與地面或者工作臺面水平接觸，在相對平面上分別依次施加不同的靜態(tài)載荷Po、Pr..Ρη，η取整數(shù)，其中Ptl = O, PnS 0.S, O為混凝土材料配合比設計強度，S為混凝土標準試件的承載面面積；
[0009](5)、當混凝土標準試件所受靜態(tài)載荷為Ptl時，在非金屬超聲波檢測儀的換能器上均勻涂抹耦合劑，并將換能器的發(fā)射端沿與測點I所在平面相垂直的方向固定在測點I上，將換能器的接收端沿與測點I’所在平面相垂直的方向固定在測點I’上，測出測點I的超聲波縱波波速，為Ctll，然后按照相同的操作依次測出測點2…m的超聲波縱波波速，記為Ctl2-
C(lm ;
[0010](6)、當混凝土標準試件所受靜態(tài)載荷分別為Ρ^..Ρη時，按照步驟(5)的操作分別對混凝土標準試件上的各個測點進行超聲波檢測，并記錄相應靜態(tài)載荷下混凝土標準試件的測點1、2…m處的超聲波縱波波速，記為:Cn、C12…Clm，…，C1^Cn2…Cnm，然后分別求出相應靜態(tài)載荷Ptl、P1…Pn下混凝土標準試件的超聲波縱波波速的平均值，記為Ctl、C1…Cn，其中:
r+C _ C"+C12+--- + C1m...Γ — iClt + C"n2 + …+ C嘯―
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[0011](7)、將得到的不同靜態(tài)載荷作用下混凝土標準試件的超聲波縱波波速的平均值



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C。、(V..Cn分別代入混凝土材料的損傷關系式込=1-1 >中，其中:k = 0，1，2-11，得到



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不同靜態(tài)載荷下所對應的混凝土標準試件的損傷值％、D^-Dn，然后以不同靜態(tài)載荷作用
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下的混凝土標準試件的應力值1、^…f為橫坐標，以相應應力狀態(tài)下所對應的混凝土

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標準試件的損傷值Dc^ D^-Dn為縱坐標，用MATLAB數(shù)學軟件進行B樣條的數(shù)據(jù)擬合，得到D = /(應力-損傷函數(shù)的三次B樣條光滑曲線，便得到混凝土材料在靜態(tài)載荷作用下的損傷演化規(guī)律。
[0012]所述的步驟(2)中，測點為3個且均分分布在平面的對角線上。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點是該方法能夠測量不同載荷情況下混凝土材料的損傷演化規(guī)律，測量結(jié)果比較準確，具有廣泛的實際工程應用性和理論價值；而且方法中所使用的儀器設備簡單，操作簡單方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明中在混凝土標準試件上的加載面與測試面的示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明所測量得到的混凝土材料的損傷演化規(guī)律。

【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0017]如圖所示，混凝土材料在靜態(tài)載荷作用下?lián)p傷演化的測量方法，包括以下具體步驟:
[0018](I)、根據(jù)混凝土的配合比設計，制作尺寸為150mmX 150mmX 150mm的混凝土標準試件，并對制作好的混凝土標準試件進行標準養(yǎng)護，標準養(yǎng)護條件為:養(yǎng)護溫度20±2°C、濕度95%以上、時間28天；
[0019](2)、選定混凝土標準試件中的前后一組相對平面，在前平面上，取均勻分布在該平面對角線上的三個測點，記為測點1、2、3，再在后平面上與測點1、2、3相對應的位置處取測點，并記為測點1’、2’、3’ ；
[0020](3)、將非金屬超聲波檢測儀中的換能器與主機連接牢固、穩(wěn)定，并根據(jù)混凝土標準試件的尺寸，設定非金屬超聲波檢測儀的發(fā)射電壓為1000V、采樣周期為0.4ms、發(fā)射波寬為 0.08ms ；
[0021](4)、選定與測點所在平面相垂直的上下一組相對平面作為施加載荷面，并將下平面與工作臺面水平接觸，在上平面上分別依次施加不同的靜態(tài)載荷0kN、100kN、200kN、300kN、400kN、500kN、600kN，混凝土材料的配合比設計強度σ為30MPa，混凝土標準試件的承載面面積S為0.0225m2 ；
[0022](5)、當混凝土標準試件所受靜態(tài)載荷為OkN時，在非金屬超聲波檢測儀的換能器上均勻涂抹耦合劑，并將換能器的發(fā)射端沿與測點I所在平面相垂直的方向固定在測點I上，將換能器的接收端沿與測點I’所在平面相垂直的方向固定在測點I’上，測出測點I的超聲波縱波波速4.624km/s，然后按照相同的操作依次測出測點2、3的超聲波縱波波速分別為 4.639km/s、4.652km/s ；
[0023](6)、當混凝土標準試件所受靜態(tài)載荷分別為100kN、200kN、300kN、400kN、500kN、600kN時，按照步驟(5)的操作分別對混凝土標準試件上的各個測點進行超聲波檢測，并記錄相應靜態(tài)載荷下混凝土標準試件的測點1、2、3處的超聲波縱波波速,分別為:4.416km/s、4.447km/s、4.433km/s, 4.122km/s、4.198km/s > 4.164km/s, 3.746km/s、3.761km/s、3.785km/s, 3.248km/s、3.268km/s、3.275km/s, 2.657km/s、2.690km/s、2.635km/s, 1.935km/s、l.949km/s、l.925km/s,然后分別求出相應靜態(tài)載荷下混凝土標準試件的超聲波縱波波速的平均值，分別為:4.638km/s、4.432km/s、4.161km/s、3.746km/s、3.264km/s、2.661km/s>1.936km/s ；
[0024](7)、將得到的不同靜態(tài)載荷作用下混凝土標準試件的超聲波縱波波速的平均值
4.638km/s、4.432km/s、4.161km/s、3.746km/s、3.264km/s、2.661km/s、l.936km/s 分別代入混凝土材料的損傷關系式

【權(quán)利要求】
1.混凝土材料在靜態(tài)載荷作用下?lián)p傷演化的測量方法，其特征在于包括以下具體步驟: (1)、根據(jù)混凝土的配合比設計，制作尺寸為150mmX150mmX 150mm的混凝土標準試件，并對制作好的混凝土標準試件進行標準養(yǎng)護，標準養(yǎng)護條件為:養(yǎng)護溫度20±2°C、濕度95%以上、時間28天； (2)、選定混凝土標準試件中的任意一組相對平面，在其中一個平面上，取位于該平面對角線上的至少兩個測點，記為測點1、2…m，m≥2且取整數(shù)，再在相對平面上與測點1、2...m相對應的位置處取測點，并記為測點1’、2’…m’ ； (3)、將非金屬超聲波檢測儀中的換能器與主機連接牢固、穩(wěn)定，并根據(jù)混凝土標準試件的尺寸，設定非金屬超聲波檢測儀的發(fā)射電壓為1000V、采樣周期為0.4ms、發(fā)射波寬為0.08ms ； (4)、選定與測點所在平面相垂直的其中一組相對平面作為施加載荷面，并將其中一個平面與地面或者工作臺面水平接觸，在相對平面上分別依次施加不同的靜態(tài)載荷Po、Pr..Ρη，η取整數(shù)，其中Ptl = O, PnS σ -S, σ為混凝土材料配合比設計強度，S為混凝土標準試件的承載面面積； (5)、當混凝土標準試件所受靜態(tài)載荷為Ptl時，在非金屬超聲波檢測儀的換能器上均勻涂抹耦合劑，并將換能器的發(fā)射端沿與測點I所在平面相垂直的方向固定在測點I上，將換能器的接收端沿與測點I’所在平面相垂直的方向固定在測點I’上，測出測點I的超聲波縱波波速，為Ctll，然后按照相同的操作依次測出測點2...πι的超聲波縱波波速，記為CfCtlm ； (6)、當混凝土標準試件所受靜態(tài)載荷分別為P^..Pn時，按照步驟(5)的操作分別對混凝土標準試件上的各個測點進行超聲波檢測，并記錄相應靜態(tài)載荷下混凝土標準試件的測點1、2…m處的超聲波縱波波速，記為:Cn、C12-Clm,…，Cnl, Cn2…C?，然后分別求出相應靜態(tài)載荷Po、P^..Pn下混凝土標準試件的超聲波縱波波速的平均值，記為Q、(V..Cn，其中:
(7)、將得到的不同靜態(tài)載荷作用下混凝土標準試件的超聲波縱波波速的平均值Q、

(V"Cn分別代入混凝土材料的損傷關系式
中，其中:k = 0，l，2...!!，得到不

同靜態(tài)載荷下所對應的混凝土標準試件的損傷值D。、D^-Dn，然后以不同靜態(tài)載荷作用下的混凝土標準試件的應力值
為橫坐標，以相應應力狀態(tài)下所對應的混凝土標準試件的損傷值Dc^ D^-Dn為縱坐標，用MATLAB數(shù)學軟件進行B樣條的數(shù)據(jù)擬合，得到
應力-損傷函數(shù)的三次B樣條光滑曲線，便得到混凝土材料在靜態(tài)載荷作用下的損傷演化規(guī)律。
2.如權(quán)利要求1所述的混凝土材料在靜態(tài)載荷作用下?lián)p傷演化的測量方法，其特征在于所述的步驟(2)中，測點為3個且均分分布在平面的對角線上。
【文檔編號】G01N29/07GK104198587SQ201410395311
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】褚洪巖, 陳建康, 于蘭珍, 宋慧, 鮑燕林, 李繼亮 申請人:寧波大學