混凝土温度—应力检测原理与装备

第1章绪论

1.1研究背景、意义和方法

1.1.1研究背景和意义

1.1.2国内外研究现状

1.1.3研究方法

1.2混凝土的早期力学性能

1.2.1弹性模量

1.2.2温度应力

1.2.3混凝土的应变

1.2.4混凝土的体积变形及早期收缩的变形特征

1.3混凝土早期应力发展和约束程度对其抗裂性能的影响

1.3.1混凝土结构约束形式

1.3.2混凝土约束试验与约束程度

1.3.3约束程度对抗裂性能的影响

1.4混凝土内部温差和湿度变化对其抗裂性能的影响

1.5混凝土早期开裂敏感性评价试验及其指标

1.5.1混凝土早期开裂敏感性评价的试验参数

1.5.2混凝土早期开裂敏感性评价的试验指标体系

1.5.3混凝土早期开裂敏感性评价的评价流程

1.6本章小结

第2章混凝土温度应力检测要求与装置

2.1混凝土温度应力检测的要求

2.1.1混凝土温度应力检测的基本要求

2.1.2混凝土温度应力检测装置单轴约束试验装置

2.1.3混凝土温度应力检测试验对设备的要求

2.2固定横梁的单轴约束试验机

2.2.1固定横梁的单轴约束试验机的结构

2.2.2固定横梁的单轴约束试验机的测试参数

2.2.3固定横梁的单轴约束试验机的主要功能

2.3约束可调式单轴温度应力试验机

2.3.1约束可调式单轴温度应力试验机的结构

2.3.2约束可调式单轴温度应力试验机的试验方法

2.4国内外典型约束可调式单轴温度应力试验机性能分析

2.4.1清华大学混凝土开裂试验机性能分析

2.4.2瑞典W+B公司混凝土温度应力试验机性能分析

2.4.3其他混凝土温度应力试验机

2.5新型试验机的研发方向

2.6本章小结

第3章混凝土温度应力检测的关键技术

3.1混凝土温度应力检测关键技术的提出

3.2无接触激光位移测量技术

3.2.1无接触式激光位移测量装置结构

3.2.2无接触测量方法原理

3.2.3无接触式激光位移测量装置的优点

3.3自然环境模拟技术

3.3.1环境箱控制系统组成

3.3.2环境箱结构组成

3.3.3环境箱的工作原理

3.3.4环境箱的优点

3.4拉／压力传感器的量程切换技术

3.4.1小量程传感器测量量程切换方法

3.4.2拉力超量程量程切换方法

3.4.3压力超量程量程切换方法

3.5本章小结

第4章新型约束可调式单轴温度应力开裂试验机的研制

4.1主要功能与技术指标

4.1.1新型试验机的主要功能

4.1.2新型试验机的主要技术指标

4.2结构与系统组成

4.3控制系统

4.3.1新型试验机的控制系统组成

4.3.2位置荷载测控子系统

4.3.3温度湿度控制子系统

4.4混凝土试件裂纹图像采集与处理

4.4.1混凝土裂纹检测方法

4.4.2混凝土试件裂纹图像采集与处理技术

4.4.3混凝土试件裂纹图像采集与处理系统组成及工作原理

4.4.4基于组合滤波器的裂纹图像预处理

4.4.5基于迭代剪枝算法的裂纹图像分割

4.4.6混凝土试件裂纹识别

4.5供配电系统和混凝土试件运送装卸系统

4.5.1供配电系统

4.5.2混凝土试件运送装卸系统

4.6新型试验机的工作过程

4.7本章小结

第5章基于虚拟仪器技术的新型试验机软件开发

5.1虚拟仪器技术和LabVIEW软件

5.1.1虚拟仪器的概念与特点

5.1.2虚拟仪器的硬件和软件

5.1.3LabVIEW软件

5.2新型试验机的软件功能设计

5.2.1软件设计要求

5.2.2工控机软件功能设计

5.2.3SCC级PC监控软件功能设计

5.3程序设计

5.3.1主程序设计

5.3.2数据库设计

5.3.3数据采集

5.3.4约束控制方式

5.3.5温度和湿度控制

5.3.6数据维护

5.3.7各vi文件说明

5.4本章小结

第6章系统调试与试验方法

6.1设备安装

6.2单元调试

6.3整机调试

6.3.1实施方案

6.3.2试验内容混凝土配比及力学性能

6.4试验方法

6.4.1试验操作步骤

6.4.2试验操作注意事项

6.4.3试验结果分析方法

6.5软件操作说明

6.5.1试验控制和数据采集窗体

6.5.2数据维护

6.5.3分配温度通道

6.6新型试验机的性能和特色

第7章工程应用实例

7.1广州黄埔大桥

7.1.1工程背景

7.1.2锚碇混凝土配合比设计

7.1.3混凝土单轴温度应力试验与抗裂性评价

7.1.4应用效果

7.2四川雅泸高速公路黑石沟大桥和腊八斤大桥

7.2.1工程背景

7.2.2承台大体积混凝土配合比设计

7.2.3混凝土温度应力试验及抗裂性能评价

7.2.4应用效果

7.3武汉阳逻长江大桥

7.3.1工程背景

7.3.2锚碇和承台大体积混凝土配合比设计

7.3.3承台大体积混凝土温度应力试验及抗裂性能评价

7.3.4应用效果

7.4广州东沙大桥

7.4.1工程背景

7.4.2承台大体积混凝土配合比设计

7.4.3混凝土温度应力试验及抗裂性能评价

7.4.4应用效果

结束语

参考文献

　　武汉理工大学结合国家“十五”、“211工程”等重点建设项目，开展了混凝土温度应力检测原理与装备系统的研究工作，其研究成果凝聚成本书的核心内容。　　本书总结国内外研究现状，系统研究了混凝土抗裂性能评价及混凝土温度应力检测的原理。在此基础上，利用控制科学和材料科学交叉的优势，将控制理论、计算机控制技术与材料科学理论相互融合，采取理论分析和实际相结合的方法，提出并解决了约束条件下混凝土温度应力检测的主要关键技术。　　本书是国内第一本关于约束条件下混凝土温度-应力检测原理与装备的专著。全书共分7章，详细介绍约束条件下混凝土温度-应力检测的理论、关键技术和装备研制及其工程应用。系统分析了混凝土抗裂性能评价及混凝土温度-应力检测原理，提出并解决了约束条件下混凝土温度-应力检测的主要关键技术：无接触激光位移测量技术，提高了测量精度；自然环境模拟技术，设计一种新型的分流式内加湿型环境箱，可实现高精度的温度、湿度和风速调节；拉/压力传感器的量程切换技术，解决测量精度与量程扩展的矛盾，保证了混凝土不同凝结阶段应力的精确测量。应用这些关键技术，研制了新型约束可调式单轴温度-应力开裂试验机，可满足混凝土基准试验、大体积混凝土温度控制、等温控制试验、约束度变化试验、环境条件模拟试验、裂缝观测等六大功能要求，整体水平达到国外同类装置的水平，且性价比高。以实际工程混凝土温度-应力的影响分析为例，介绍了新型约束可调式单轴温度-应力开裂试验机的应用。　　本书可供材料科学与工程、控制科学与工程和检测技术领域的高等院校、科研院所以及工程建设单位的教学、科研、工程技术人员和研究生参考。