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原文传递一种装配式钢混梁连接构造测量评估系统及其评价方法

专利名称：	一种装配式钢混梁连接构造测量评估系统及其评价方法
摘要：	本发明公开了一种装配式钢混梁连接构造测量评估系统及其评价方法，包括钢和混凝土相对位移测试模块，钢筋应变测试模块，钢梁应变测试模块，混凝土裂缝状态测试模块和整体结构状态模块，钢和混凝土相对位移测试模块，钢筋应变测试模块，钢梁应变测试模块，混凝土裂缝状态测试模块均包括四个损伤评定等级且各项等级结果通过加权运算传递至整体结构状态模块，整体结构状态模块对各损伤指标进行综合分析给出对应状态等级并同时输出该等级相应的结构状态评价与措施。本发明对装配式钢混梁连接构造进行整体状态测试评定，测试单项检测内容并进行加权计算和整合，对装配式钢混梁连接构造状态进行综合评价，保证装配式钢混结构正常运营。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国铁道科学研究院集团有限公司;中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所
发明人：	胡所亭;李旺旺;苏永华;班新林;葛凯;陶晓燕;董亮;王乐然;李克冰;孙明德;许见超;杨心怡;王振
专利状态：	有效
申请日期：	2021-11-22T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-04T00:00:00+0800
申请号：	CN202111382091.6
公开号：	CN114136776A
代理机构：	北京巨弘知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	赵洋
分类号：	G01N3/08;G01N3/02;G01B11/16;G;G01;G01N;G01B;G01N3;G01B11;G01N3/08;G01N3/02;G01B11/16
申请人地址：	100081 北京市海淀区大柳树路2号;
主权项：	1.一种装配式钢混梁连接构造测量评估系统，其特征在于：包括钢和混凝土相对位移测试模块(1)、钢筋应变测试模块(2)、钢梁应变测试模块(3)、裂缝状态测试模块(4)和装配式钢混梁连接构造状态评定模块(5)，所述钢和混凝土相对位移测试模块(1)、所述钢筋应变测试模块(2)、所述钢梁应变测试模块(3)和所述裂缝状态测试模块(4)均与所述装配式钢混梁连接构造状态评定模块(5)数据连接；所述钢和混凝土相对位移测试模块(1)用于通过引伸计检测钢板(413)和混凝土相对位移，并将实时数据传输至所述装配式钢混梁连接构造状态评定模块(5)；所述钢筋应变测试模块(2)用于通过光纤光栅测量钢筋应变程度，并将实时数据传输至所述装配式钢混梁连接构造状态评定模块(5)；所述钢梁应变测试模块(3)通过光纤光栅测量钢梁应变程度，并将实时数据传输至所述装配式钢混梁连接构造状态评定模块(5)；所述裂缝状态测试模块(4)通过声发射采集传感器检测采集承受荷载过程中混凝土产生裂缝时的声波信息，并将实时数据传输至所述装配式钢混梁连接构造状态评定模块(5)；所述装配式钢混梁连接构造状态评定模块(5)用于分析收集的钢和混凝土相对位移数据、钢筋应变数据、钢梁应变数据和裂缝状态数据，并导出劣化等级所涉及的评价与措施。 2.根据权利要求1所述的一种装配式钢混梁连接构造测量评估系统，其特征在于：所述裂缝状态测试模块(4)包括声传感模块(41)、连接线(42)、声发射信号分析仪(43)和信号显示器(44),所述声传感模块(41)通过固定装置设置在连接构造混凝土表面，所述声传感模块(41)承受载荷过程中混凝土产生裂缝时的声波信息，并通过所述连接线(42)将所述声波信息传输至所述声发射信号分析仪(43)，所述声发射信号分析仪(43)对所述声波信息进行分析处理，并将分析处理后的所述声波信息通过所述连接线(42)将所述声波信息以图像形式显示在所述信号显示器(44)上，将分析处理后的所述声波信息传输至所述装配式钢混梁连接构造状态评定模块(5)。 3.根据权利要求2所述的一种装配式钢混梁连接构造测量评估系统，其特征在于：所述声传感模块(41)包括声发射测试传感器(411)、耦合剂(412)、钢板(413)、螺帽(414)、带螺纹钢柱(415)和粘结剂(417)，所述声发射测试传感器(411)设置在被测混凝土表面，所述被测混凝土表面与所述声发射测试传感器(411)之间设置所述耦合剂(412)，所述带螺纹钢柱(415)均匀设置于所述声发射测试传感器(411)外周，通过所述粘结剂(417)垂直所述被测混凝土表面固定设置，所述钢板(413)通过所述螺帽(414)和所述带螺纹钢柱(415)的紧固关系安装在所述声发射测试传感器(411)外侧接触面，用于紧固所述声发射测试传感器(411)。 4.根据权利要求1所述的一种装配式钢混梁连接构造测量评估系统，其特征在于：所述钢筋应变测试模块(2)包括钢筋应变计算机采集系统(21)、钢筋应变光纤光栅解调仪(22)、钢筋应变光纤连接线(23)和钢筋应变光纤光栅测试元件(24)，所述钢筋应变光纤光栅测试元件(24)设置于被测钢筋表面，通过所述钢筋应变光纤连接线(23)连接所述钢筋应变光纤光栅解调仪(22)，所述钢筋应变光纤光栅解调仪(22)将光波长信息处理后传输至所述钢筋应变计算机采集系统(21)进行存储和分析，所述钢筋应变计算机采集系统(21)将存储分析的所述光波长信息传输至所述装配式钢混梁连接构造状态评定模块(5)。 5.根据权利要求4所述的一种装配式钢混梁连接构造测量评估系统，其特征在于：所述钢筋应变光纤光栅测试元件(24)包括钢筋应变检测传感器(241)、钢筋应变检测粘结层(242)、钢筋应变检测隔离层(243)和钢筋应变检测保护层(244)，所述钢筋应变检测传感器(241)为光纤光栅传感器，所述钢筋应变检测传感器(241)通过所述钢筋应变检测粘结层(242)粘结于被测钢筋表面，所述钢筋应变检测隔离层(243)设置于所述钢筋应变检测传感器(241)外侧表面，所述钢筋应变检测保护层(244)设置于所述钢筋应变检测隔离层(243)外表面，所述钢筋应变检测传感器(241)通过与被测物体共同变形使光栅间距产生相应变化，测量被测物体表面的应变，所述钢筋应变检测隔离层(243)对所述钢筋应变检测传感器(241)进行软隔离，避免测试元件变形受阻，所述钢筋应变检测保护层(244)对所述钢筋应变检测传感器(241)进行防水、防破坏。 6.根据权利要求1所述的一种装配式钢混梁连接构造测量评估系统，其特征在于：所述钢梁应变测试模块(3)包括钢梁应变计算机采集系统(31)、钢梁应变光纤光栅解调仪(32)、钢梁应变光纤连接线(33)和钢梁应变光纤光栅测试元件(34)，所述钢梁应变光纤光栅测试元件设置于被测钢梁表面，通过所述钢梁应变光纤连接线(33)连接所述钢梁应变光纤光栅解调仪(32)，所述钢梁应变光纤光栅解调仪(32)将光波长信息处理后传输至所述钢梁应变计算机采集系统(31)进行存储和分析，所述钢梁应变计算机采集系统(31)将存储分析的所述光波长信息传输至所述装配式钢混梁连接构造状态评定模块(5)。 7.根据权利要求6所述的一种装配式钢混梁连接构造测量评估系统，其特征在于：所述钢梁应变光纤光栅测试元件(34)包括钢梁应变检测传感器(341)、钢梁应变检测粘结层(342)、钢梁应变检测隔离层(343)和钢梁应变检测保护层(344)，所述钢梁应变检测传感器(341)为光纤光栅传感器，所述钢梁应变检测传感器(341)通过所述钢梁应变检测粘结层(342)粘结于被测钢梁表面，所述钢梁应变检测隔离层(343)设置于所述钢梁应变检测传感器(341)外侧表面，所述钢梁应变检测保护层(344)设置于所述钢梁应变检测隔离层(343)外表面，所述钢梁应变检测传感器(341)通过与被测物体共同变形使光栅间距产生相应变化，测量被测物体表面的应变，所述钢梁应变检测隔离层(343)对所述钢梁应变检测传感器(341)进行软隔离，避免测试元件变形受阻，所述钢梁应变检测保护层(344)对所述钢梁应变检测传感器(341)进行防水、防破坏。 8.根据权利要求1所述的一种装配式钢混梁连接构造测量评估系统，其特征在于：所述钢和混凝土相对位移测试模块(1)包括内埋引伸计(11)、第一内埋引伸计连接点(12)、第二内埋引伸计连接点(13)，所述第一内埋引伸计连接点(12)与所述第二内埋引伸计连接点(13)均为探针结构，所述第一内埋引伸计连接点(12)一端与所述第二内埋引伸计(11)一端均与所述内埋引伸计(11)连接，所述内埋引伸计(11)、所述第一内埋引伸计连接点(12)和所述第二内埋引伸计连接点(13)设置于现浇混凝土内部，所述第一内埋引伸计连接点(12)和所述第二内埋引伸计连接点(13)固定在现浇混凝土与钢梁连接面，所述第一内埋引伸计连接点(12)另一端与钢梁连接位置为固定粘接，所述第二内埋引伸计连接点(13)另一端与钢梁连接位置为软连接。 9.根据权利要求1所述的一种装配式钢混梁连接构造测量评估系统，其特征在于：所述钢和混凝土相对位移测试模块(1)包括外接引伸计(14)、第一外接连接端(15)和第二外接连接端(16)，所述外接引伸计(14)两功能端分别连接所述第一外接连接端(15)和所述第二外接连接端(16)，所述第一外接连接端(15)自由端和所述第二外接连接端(16)自由端分别连接两相邻的混凝土板的相对表面。 10.一种装配式钢混梁连接构造测量评价方法，其特征在于：包括以下步骤： S1、所述钢和混凝土相对位移测试模块(1)测量钢和混凝土的横向相对位移测试值T1和竖向相对位移测试值T2；所述钢筋应变测试模块(2)测量钢筋应变测试值所述钢梁应变测试模块(3)测量钢梁应变测试值εt；所述裂缝状态测试模块(4)测量混凝土裂缝宽度N1和裂缝数量测试值N2； S2、所述钢和混凝土相对位移测试模块(1)计算钢和混凝土模块相对位移损伤系数R1；所述钢筋应变测试模块(2)对钢筋应变相关数据进行运算并处理钢筋应变损伤系数R2；所述钢梁应变测试模块(3)对钢梁应变相关数据进行运算并处理得到钢梁应变损伤系数R3；所述裂缝状态测试模块(4)计算裂缝状态损伤系数R4；所述钢和混凝土模块相对位移损伤系数R1的公式如下：其中M1为横向相对位移极限值，M2为竖向相对位移极限值；所述钢筋应变损伤系数R2的计算公式如下：其中εm为钢梁应变值极限值；所述钢梁应变损伤系数R3的计算公式如下：其中为钢筋应变值极限值；所述裂缝状态损伤系数R4的计算公式如下：其中W1为裂缝宽度极限值，W2为裂缝数量限值； S3、所述钢和混凝土模块相对位移损伤系数R1、所述钢筋应变损伤系数R2、所述钢梁应变损伤系数R3和所述裂缝状态损伤系数R4传输至所述装配式钢混梁连接构造状态评定模块(5)； S4、所述装配式钢混梁连接构造状态评定模块(5)计算接构造的状态结果R，公式如下：其中P1为钢混混凝土相对位移测试系数、P2为钢筋应变测试系数、P3为钢梁应变测试系数、P4为混凝土裂缝测试系数，P1＞P3＞P2＞P4； S5、根据最终结果R的理论最大值和理论最小值的区间范围及损伤程度将最终状态结果均分为轻微、中等、较重、严重和极严重5个损伤等级区间；当R在极严重区间时，输出装配式钢混梁功能严重损伤，危及结构正常使用，建议立即采取措施；当R在严重区间时，输出装配式钢混梁功能严重受损，进一步发展会危及结构安全，建议尽快采取措施；当R在较重区间时，输出损伤继续发展将会升为A级，建议加强监视，必要时采取措施；当R在中等区间时，输出影响较小，建议加强检查，正常维修；当R在轻微区间时，输出状态等级。
所属类别：	发明专利