混凝土结构应力测试

通常情况下，结构内部的应力应变是随着荷载的变化而变化的，为了了解结构件在荷载作用下内部应力的分布情况，了解结构的工作状态及安全储备，需要对结构内部进行应力测试，从而判断设计是否合理，结构是否安全。本文介绍钢筋混凝土结构内应力应变测试。

应力测试步骤

1. 构件达到设计的强度后，在各构件需测试部位粘贴应变片（钢筋上的应变片必须在浇筑混凝土前粘贴）。

2. 对需要测试的构件施加设计荷载，测试构件内的应力应变随荷载的变化而变化的情况。

3. 对比分析对称部位的测试数据，验证测试数据的准确性。

主要仪器和材料

1. 仪器：采用聚航科技生产的JHYC静态应变仪，测量结果精确、功能强大、软件式操作。

2. 材料：3mm*2mm及3mm*80mm应变片，502胶水，密封胶水，环氧树脂，JCN-p胶，导线，纱布，胶带，丙酮，砂皮，松香，焊锡，电池。

3. 工具：烙铁，刮刀，镊子，锉刀。

应变片粘贴

1.仪器及辅助材料的准备：准备相关仪器及材料，并将仪器按1/4桥接线并调试好。

2.钢筋表面贴应变片（2mm*3mm）；用锉刀将钢筋表面挫平（比2mm*3mm范围略大），并用砂皮磨光（45°方向），用丙酮清洗干净，待干燥后，将应变片（3mm*2mm规格）用502胶水粘贴在钢筋表面，通过接线端子将导线与应变片引出线相连，尽量使接线端子靠近应变片，防止应变片引出线与钢筋碰到一起，然后用密封胶将应变片与接头部分封闭，待干燥后再用环氧树脂包裹，并用纱布包裹，确保不渗水，最后用胶带全部裹起来，最后用绝缘电阻表量测应变片与钢筋间的电阻，必须大于100MΩ，否则须重新粘贴。

3.将应变片粘贴在混凝土表面；用砂皮将需要粘贴应变片处磨平，并用丙酮清洗干净，待干燥后用JCN-p胶刮平（越薄越好，以防气泡影响测量效果），待固化后用502胶水将应变片（3mm*18mm）贴在该处，通过接线端子将导线与应变片引出线焊接起来，然后用密封胶将接头处封闭，防止水分影响，再用绝缘电阻表量测应变片与混凝土间的电阻，必须大于100MΩ，否则需重新粘贴。

4.施工现场的准备工作；根据结构设计图将已粘贴好应变片的钢筋绑扎并浇在结构混凝土内，将导线引出混凝土外，并将导线保护好，以免被损坏。

5.仪器的准备及安装；将仪器按1/4桥方式连接好，然后将导线与仪器用焊接方法连接，再把电脑与仪器连接好。

6.所有现场均需要进行有效保护，以防潮湿天气的影响。

测试注意事项

1. 必须选择合适的粘贴剂，以确保其能传递应力，确保在外力作用下，胶粘剂能准确将应力传递给应变片，使两者共同作用，从而提高测试的准确性。

2. 必须做好钢筋上应变片的防水工作，避免混凝土浇筑时遭到水分侵蚀，从而降低应变片与结构件间的绝缘电阻，降低应变片的灵敏度，影响测试结果。

3. 导线与应变片引出线的连接应采用接线端子，防止导线或应变片引出线与结构构件接触，降低应变片与结构构件间的绝缘电阻。

4. 接头处应进行焊接，确保焊接质量，不得虚焊。

5. 要确保每一道工艺施工前，基层必须是干燥的，不同的胶粘剂有不同的固化及干燥要求。

6. 构件表面的处理应平整、光洁，但有一定的粗糙度，钢筋表面通常磨成45°方向斜线，而混凝土表面用环氧树脂刮平，越薄越好，以垫平气泡为止，待环氧树脂固化后再用砂皮磨平。

应力应变测试

待混凝土达到28d强度后，即可对结构分级施加设计荷载，在施加荷载的过程中进行采样，直至结束。应变测试系统为自动采样，采样完成后，电脑输出应变值。

数据分析

测试完毕后，必须进行数据分析，数据分析是最重要的一步，因为只有数据才能反映真实情况，在分析过程中，应对对称部位进行校核，以检验数据的准确性；最后与设计荷载比较，确定设计是否合理。

实例分析

某工程屋面设计有两根预应力大梁，为了了解施加预应力的过程中，结构内部的应力变化情况，决定对屋面板内应力进行测试，测试方法见上，测试结果如下（选取六个点的部分数据，1-1点与1-2点对称，1-3与1-4对称，为板面上的点；1-5为附加钢筋上的点；1-6为预应力钢绞线上的点；具体见图1和表1）

由表1可以看出，1-1点与1-2点测试数据基本一致，1-3点与1-4点测试数据基本一致，则可以判断测试数据准确。

另外，1-1、1-2两点最大应变值分别为-3、-3均为负值，判断1-1、1-2两点处为受压；1-3、1-4两点最大应变值分别为11、9为正值，判断1-3、1-4两点处为受拉；1-5点最大应变值为17，该处钢筋受拉，1-6点为预应力筋上的点，直接受拉力作用，故其应变值明显大于其余点，这与预应力张拉时构件的受力分析一致。

然后根据混凝土的曲σ-ε曲线查的1-1、1-3相应的最大应力值分别为0.11MPa和0.36MPa；钢筋的最大应力值为σ=3.4MPa；预应力筋内的最大应力为σ=482.11MPa；也就是说，在预应力施加过程中，预应力筋内的应力达到482.11MPa时，1-1、1-3点处混凝土内的应力分别为0.11MPa及0.36MPa，附加钢筋内的应力为3.4MPa。

以上仅为预应力施加过程中施加力为某一值时的数据，同样可以算出预应力施加完毕后，拉力达到最大时各相应点处的应力值。

总结

通过测试，可以为以后的设计提供一定的依据；同时该方法可以用来检查结构的安全性，但必须做荷载试验，即在结构上施加设计荷载，来测试结构的应力应变与裂缝的关系，了解结构的工作状态和强度储备。