專利名稱：一種用于混凝土結(jié)構(gòu)的液壓預(yù)警方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種土木工程技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種用于混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)警的液壓預(yù)警管以及進(jìn)行預(yù)警的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的破壞并非突然彎折斷裂，而是由一些微裂縫逐漸發(fā)展成為較大的裂縫，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的整體破壞。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫按其表征可分三種一是，表面細(xì)小裂縫，即縫寬很小，長(zhǎng)度短而淺；二是，中等裂縫，其寬度在0.2mm左右，長(zhǎng)度局限在受拉區(qū)，裂縫已深入結(jié)構(gòu)一定深度；三是貫穿性裂縫，縫寬超過(guò)0. 3mm，裂縫寬度越大，鋼筋越容易腐蝕，特別是在潮濕環(huán)境中，裂縫會(huì)引起鋼筋銹蝕，裂縫寬度應(yīng)小于 0. 2mm。但是這些裂縫都不能通過(guò)人的肉眼觀察到，但是確實(shí)存在不可估計(jì)的安全隱患，所以要定期借助于相應(yīng)的儀器對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。以橋梁結(jié)構(gòu)為例，目前國(guó)內(nèi)以及國(guó)際上使用的橋梁檢測(cè)及預(yù)警裝置大多為安裝應(yīng)力計(jì)或應(yīng)變計(jì)等通過(guò)傳感器將橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)或外部結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)狀況通過(guò)信號(hào)傳入或傳出，這些裝置雖然具有預(yù)警精度高，預(yù)警范圍廣等優(yōu)點(diǎn)， 但也存在一定的缺點(diǎn)，比如技術(shù)成本高，微小組件，比如應(yīng)變片等容易在橋梁的長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)力荷載工作下遭到破壞，信號(hào)容易受到干擾，產(chǎn)生紊亂等等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于混凝土結(jié)構(gòu)的液壓預(yù)警方法及裝置，旨在產(chǎn)生有害微小裂縫的時(shí)候就及時(shí)實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)警，并同時(shí)減少現(xiàn)有檢測(cè)預(yù)警方法的各種缺陷。 本發(fā)明簡(jiǎn)單易操作，不易損壞，沒(méi)有供電需求，可以長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)進(jìn)行預(yù)警，成本低廉。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
本發(fā)明所述的用于混凝土結(jié)構(gòu)的液壓預(yù)警方法，具體為采用一個(gè)液壓預(yù)警管，這種預(yù)警管中間裝有摻有熒光粉的有色液體，兩端沖入高壓氣體，密封好后將這種預(yù)警管預(yù)埋在混凝土內(nèi)部，當(dāng)混凝土裂縫達(dá)到危險(xiǎn)值時(shí)預(yù)警管剛好斷裂，有色液體在高壓下噴出并著色， 實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能。所述預(yù)警管的材料要滿足以下要求
1)當(dāng)混凝土裂縫增加到安全限度以外的程度時(shí)，這時(shí)的裂縫寬度即為預(yù)警管的局部斷裂伸長(zhǎng)量，但達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)前該預(yù)警管需和混凝土保持良好的粘結(jié)。2)該預(yù)警管需要有一定的柔韌度，要求可以和混凝土保持良好粘結(jié)的同時(shí)，還要滿足能夠跟整個(gè)主梁一起承受外力所引起的震動(dòng)的要求。所述預(yù)警管表面經(jīng)過(guò)增加摩擦力的處理，比如劃痕。本發(fā)明所述的用于混凝土結(jié)構(gòu)的液壓預(yù)警裝置，包括一個(gè)液壓預(yù)警管，所述預(yù)警管中間裝有摻有熒光粉的有色液體，兩端沖入高壓氣體，并且液壓預(yù)警管兩端密封。所述預(yù)警管長(zhǎng)度跟主梁長(zhǎng)度一致，也可根據(jù)需要設(shè)定長(zhǎng)度，比如在某些局部易破壞處可采用適當(dāng)長(zhǎng)度的預(yù)警管。
本發(fā)明原理是在混凝土產(chǎn)生微裂縫的時(shí)候，預(yù)警管并沒(méi)有裂開(kāi)。此時(shí)裂縫較小， 屬于安全范圍之內(nèi)，沒(méi)有達(dá)到預(yù)警值，所以不會(huì)產(chǎn)生預(yù)警。在裂縫增大到一定程度后，預(yù)警管斷裂，里面的有色液體便會(huì)在高壓氣體的作用下沿裂縫噴出，不用任何儀器，肉眼即可看見(jiàn)，不需要技術(shù)人員用專門(mén)儀器測(cè)量便可知道混凝土結(jié)構(gòu)受力已經(jīng)出現(xiàn)危機(jī)。即使不能及時(shí)觀察到液體噴出的瞬間，但也會(huì)看到液體噴出后裂縫周?chē)念伭?，此外顏料里還摻有熒光粉，白天可以看見(jiàn)著色了的裂縫，晚上可以通過(guò)熒光粉發(fā)出的光得到預(yù)警信息，以此便可獲知裂縫已經(jīng)超過(guò)了預(yù)警值。由此可見(jiàn)此方法的方便簡(jiǎn)潔。本發(fā)明可以在產(chǎn)生有害微小裂縫的時(shí)候就能及時(shí)實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)警，簡(jiǎn)單易操作，不易損壞，沒(méi)有供電需求，沒(méi)有信號(hào)干擾，可以長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)進(jìn)行預(yù)警，成本低廉。


圖1是預(yù)警管的示意圖。圖2是預(yù)警管的安裝示意圖。圖3是主梁產(chǎn)生微裂縫的時(shí)候的狀況，此時(shí)預(yù)警管并沒(méi)有破裂。圖4是主梁裂縫達(dá)到預(yù)警值時(shí)的狀況，此時(shí)預(yù)警管裂開(kāi)。圖5是安裝了預(yù)警管的橋梁的整體示意圖。圖6為預(yù)警管在主梁內(nèi)的安裝位置示意圖。圖中1為預(yù)警管，2為有色液體，3為高壓氣體，4為主梁，5為微裂縫，6為橋面板， 7為橫隔梁，8為橋墩，9為最下層鋼筋。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例如圖1所示，采用滿足材料要求的預(yù)警管，沖入混有熒光粉的有色液體后，在兩端充氣并加壓至可以充分地使液體噴出來(lái)的壓強(qiáng)，密封好。這樣預(yù)警管便做好了，然后在預(yù)警管表面增加一定的劃痕，當(dāng)預(yù)警管埋進(jìn)混凝土里的時(shí)候可以增加摩擦力，進(jìn)一步防止混凝土和預(yù)警管之間產(chǎn)生滑移。此外，預(yù)警管不宜太粗，否則會(huì)影響結(jié)構(gòu)承載能力。預(yù)警管要埋在較易發(fā)生破壞的位置，例如，根據(jù)壓彎破壞特征，梁受彎時(shí)下部承受拉力最大，混凝土多為先從下面開(kāi)裂，所以預(yù)警管應(yīng)該安在主梁偏下方處，如圖2所示。最好是在最下層鋼筋9 的偏下方3飛cm處，如圖6所示。這樣可以及時(shí)避免因混凝土保護(hù)層開(kāi)裂而造成的鋼筋銹蝕。但也可根據(jù)實(shí)際情況決定預(yù)埋預(yù)警管粗細(xì)，數(shù)量，位置等。預(yù)埋時(shí)要確保預(yù)警管跟混凝土的良好粘結(jié)。關(guān)于局部斷裂伸長(zhǎng)量的規(guī)定具體描述以危險(xiǎn)裂縫為0.2mm為例，此時(shí)預(yù)警管會(huì)在裂縫處有一個(gè)局部的伸長(zhǎng)。將局部長(zhǎng)度限制在10cm，混凝土的極限拉應(yīng)變 ε tp ^ IX 10_4，所以混凝土剛斷裂時(shí)的伸長(zhǎng)為0. 01mm，所以在局部長(zhǎng)度內(nèi)可以忽略混凝土的拉伸應(yīng)變。預(yù)警管想要在裂縫為0. 2mm時(shí)斷裂，局部伸長(zhǎng)量為0. 2mm,即局部斷裂伸長(zhǎng)率為0. 002。為了較好地控制預(yù)警管的局部斷裂伸長(zhǎng)率，預(yù)警管的材料可以選用聚合物合成，
4可根據(jù)具體的危險(xiǎn)裂縫的寬度具體確定聚合物成分的配比。如圖3所示，是主梁產(chǎn)生微裂縫的時(shí)候的狀況，此時(shí)預(yù)警管并沒(méi)有破裂。如圖4所示，是主梁裂縫達(dá)到預(yù)警值時(shí)的狀況，此時(shí)預(yù)警管裂開(kāi)，有色液體在高壓氣體的壓力下向外噴出。以橋梁預(yù)警為例具體進(jìn)行說(shuō)明實(shí)施方式。如圖5所示，橋梁的主梁為主要承載部分，所以可將預(yù)警管埋在橋梁的主梁的偏下方位置。此外，在橋墩的正上方的主梁跟橫隔梁連接的部分也易發(fā)生坍塌破壞，7月15日杭州錢(qián)江三橋發(fā)生的坍塌事故就是橋面塌落。所以亦可以在橋面板和橫隔梁的交界處安裝預(yù)警管。橋梁所處大多為潮濕環(huán)境，所以其裂縫不能超過(guò)0.2mm，所以0.2mm即為預(yù)警管材料的局部斷裂伸長(zhǎng)量。且縱向裂縫易引起鋼筋銹蝕，可適當(dāng)?shù)臋M向安裝一些預(yù)警管。目前進(jìn)行橋梁預(yù)警大都為一些非常貴重的儀器，價(jià)格幾十萬(wàn)到幾百萬(wàn)不等，這在經(jīng)濟(jì)上給橋梁安全檢測(cè)帶來(lái)很大的不便。而且橋梁檢測(cè)具有周期性，一般為一年到三年進(jìn)行一次檢測(cè)，對(duì)突發(fā)事故的預(yù)防并不能起到良好的作用，同時(shí)也給檢測(cè)和研究帶來(lái)了巨大的不便。而本發(fā)明提供的這種預(yù)警方法或許不能特別精確的測(cè)量某一局部的應(yīng)變情況，但卻大大降低了監(jiān)測(cè)難度和監(jiān)測(cè)成本，這種方法不需要專門(mén)的技術(shù)人員在一定的時(shí)間借以專業(yè)的儀器進(jìn)行測(cè)量，它提供了一種廉價(jià)方便的長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的監(jiān)測(cè)方法，只要有異常情況，任何人都可以用肉眼觀察到，便于隨時(shí)采取修補(bǔ)措施，避免發(fā)生較大的結(jié)構(gòu)破壞事故。綜上所述，本發(fā)明所提供的這種用于混凝土結(jié)構(gòu)的液壓預(yù)警市場(chǎng)前景是非常廣闊的。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種用于混凝土結(jié)構(gòu)的液壓預(yù)警方法，其特征在于采用一個(gè)液壓預(yù)警管，這種預(yù)警管中間裝有摻有熒光粉的有色液體，兩端沖入高壓氣體，密封好后將這種預(yù)警管預(yù)埋在混凝土內(nèi)部，當(dāng)混凝土裂縫達(dá)到危險(xiǎn)值時(shí)預(yù)警管剛好斷裂，有色液體在高壓下噴出并著色， 實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于混凝土結(jié)構(gòu)的液壓預(yù)警方法，其特征在于所述預(yù)警管的材料要滿足以下要求1)當(dāng)混凝土裂縫增加到安全限度以外的程度時(shí)，這時(shí)的裂縫寬度即為預(yù)警管的局部斷裂伸長(zhǎng)量，但達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)前該預(yù)警管和混凝土保持良好的粘結(jié)；2)該預(yù)警管和混凝土保持良好粘結(jié)的同時(shí)，還能夠跟整個(gè)主梁一起承受外力所引起的震動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于混凝土結(jié)構(gòu)的液壓預(yù)警方法，其特征在于所述預(yù)警管表面經(jīng)過(guò)增加摩擦力的處理。
4.一種用于混凝土結(jié)構(gòu)的液壓預(yù)警裝置，其特征在于包括一個(gè)液壓預(yù)警管，所述預(yù)警管中間裝有摻有熒光粉的有色液體，兩端沖入高壓氣體，并且液壓預(yù)警管兩端密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于混凝土結(jié)構(gòu)的液壓預(yù)警裝置，其特征在于所述預(yù)警管表面經(jīng)過(guò)增加摩擦力的處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的用于混凝土結(jié)構(gòu)的液壓預(yù)警裝置，其特征在于所述預(yù)警管長(zhǎng)度跟主梁長(zhǎng)度一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的用于混凝土結(jié)構(gòu)的液壓預(yù)警裝置，其特征在于所述預(yù)警管預(yù)埋在混凝土內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種土木工程技術(shù)領(lǐng)域的用于混凝土結(jié)構(gòu)的液壓預(yù)警方法及裝置，采用一個(gè)液壓預(yù)警管，這種預(yù)警管中間裝有摻有熒光粉的有色液體，兩端沖入高壓氣體，密封好后將這種預(yù)警管預(yù)埋在混凝土內(nèi)部，當(dāng)混凝土裂縫達(dá)到危險(xiǎn)值時(shí)預(yù)警管剛好斷裂，有色液體在高壓下噴出并著色，實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能。本發(fā)明在產(chǎn)生有害微小裂縫的時(shí)候就及時(shí)實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)警，并同時(shí)減少現(xiàn)有檢測(cè)預(yù)警方法的各種缺陷。本發(fā)明簡(jiǎn)單易操作，不易損壞，沒(méi)有供電需求，可以長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)進(jìn)行預(yù)警，成本低廉。
文檔編號(hào)G01N21/88GK102507591SQ201110331669
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者方從啟, 段桂珍 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)