[发明专利]一种约束混凝土拱架钢混耦合特性评价方法

说明书

本发明公开了一种约束混凝土拱架钢混耦合特性评价方法，在用于约束混凝土的钢管短柱的外部和内部分别粘贴应变片；将应变片与数据采集卡，所述的数据采集卡与数据处理及显示装置相连；对每一节钢管短柱灌注混凝土，然后将各个浇筑混凝土后的钢管短柱架设成约束混凝土拱架；读取约束混凝土拱架的与内部核心混凝土相对应位置的应变片的数值，定量分析内部混凝土变形特征；读取约束混凝土拱架外贴的应变片的数值，定量分析约束混凝土拱架的钢管外部变形受力情况；综合核心混凝土受力特征以及约束混凝土拱架的钢管外部的应力应变特征，得到约束混凝土拱架变形耦合系数，确定钢管与混凝土的变形耦合特性，从而评价约束混凝土的受力变形破坏情况。

技术领域

本发明涉及一种约束混凝土拱架钢混耦合特性评价方法。

背景技术

随着我国基础设施建设的不断发展，地下工程的建设越来越得到重视，然而地下工程建设中面临着高应力，软岩等许多的支护难题，传统的支护方式已经很难满足不断变化的复杂环境，而约束混凝土拱架支护因其既具有钢材的高强、延性等优点，又具有混凝土抗压，造价低等优点，正逐渐在地下工程支护中扮演着越来越重要的角色。

然而，到目前为止，国内外对于约束混凝土的理论研究尚不完善，现场约束混凝土拱架支护参数设计仍主要以经验为主，缺乏完善的设计思路以及拱架支护效果的系统评价方法。

因此，设计一种评价方法来检测约束混凝土拱架的钢混耦合特性，对于了解整个约束混凝土拱架支护系统的受力情况，对于为以后现场拱架的设计提供参考具有重要意义。

发明内容

本发明为了解决上述问题，本发明提出了一种可以评价约束混凝土拱架钢混耦合特性的方法，该方法能够判断约束混凝土拱架中外部钢管和内部核心混凝土的受力情况，从而为下一步的拱架支护参数的修改提供参考。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种约束混凝土拱架钢混耦合特性评价方法，包括如下步骤：

步骤一：在用于约束混凝土的钢管短柱的外部粘贴应变片，内部粘贴应变砖，在所述的应变砖上也粘贴有应变片；内部应变片用于检测钢管短柱内部核心混凝土的应变，外部应变片检测钢管短柱的应变；将所述的应变片以及应变砖与数据采集卡相连，所述的数据采集卡与数据处理及显示装置相连；

步骤二：对每一节钢管短柱灌注混凝土，然后将各个浇筑混凝土后的钢管短柱架设成约束混凝土拱架；

步骤三：读取约束混凝土拱架内部贴附于钢管内壁的应变片的数值，定量分析内部混凝土变形特征；

步骤四：读取约束混凝土拱架外贴的应变片的数值，定量分析约束混凝土拱架的钢管外部变形受力情况；

步骤五：综合核心混凝土受力特征以及约束混凝土拱架的钢管外部的应力应变特征，得到约束混凝土拱架变形耦合系数K，确定钢管与混凝土的变形耦合特性，从而评价约束混凝土的受力变形破坏情况。

优选的，步骤一中，在约束混凝土钢管短柱上进行定点，利用气割割下钢管短柱的一块圆钢片，在圆钢片内侧粘贴应变砖，在圆钢片外部于相同位置处粘贴应变片；并将内侧应变砖上的应变片连接线通过扎丝捆绑在一起，通过在圆钢片靠近边缘处开孔引出线束；然后将圆钢片焊接到原切割位置。

优选的，上述所述的定点即选取各个短柱在搭设成拱架后的拱顶、左拱肩、右拱肩、左拱腰、右拱腰或其他待测位置处进行定点测量。

优选的，在靠近所述的应变砖的3个相邻表面的3个法线交点处粘贴内部应变片。

优选的，所述的应变砖为一个方形结构，其采用与灌注核心混凝土相同的材料进行配制。

优选的，步骤一中，粘贴应变片时，首先在应变片背面抹上速干胶，将其紧密粘贴在钢管短柱和应变砖上，焊接测线，并在应变片及测线焊接处再