[发明专利]基于声发射振铃计数的钢筋混凝土受弯构件的刚度评估方法

权利要求书

1.基于声发射振铃计数的钢筋混凝土受弯构件的刚度评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，通过对钢筋混凝土受弯构件施加荷载，得到声发射振铃计数变化曲线；

步骤2，钢筋混凝土受弯构件受荷载造成构件承载力降低，且钢筋混凝土受弯构件内部的微裂纹处于开裂的临界状态，通过声发射振铃计数变化曲线评估钢筋混凝土受弯构件的刚度；

步骤3，根据声发射振铃计数变化曲线，计算钢筋混凝土受弯构件在不同受力阶段的声发射累计振铃计数N；

步骤4，根据步骤3得到的振铃计数N代入构件线刚度公式中，计算钢筋混凝土受弯构件在不同受力阶段的线刚度K，进而得到钢筋混凝土受弯构件在不同受力阶段的刚度B；

所述受弯构件在不同受力阶段的线刚度公式如下所示：

式中，N为钢筋混凝土受弯构件在不同受力阶段的声发射累计振铃计数，N_m为钢筋混凝土受弯构件在屈服点的声发射累计振铃计数，γ为试验参数，由跨中挠度和AE振铃计数的线性关系得到；G_f为混凝土的断裂能参数，S_m为构件横截面面积，n为受拉钢筋数量，E_s为钢筋的弹性模量，A_s为钢筋的截面面积，为几何参数，由跨中挠度和最大裂缝宽度的线性得到；l_m为裂纹平均间距；

所述混凝土的断裂能参数G_f通过下式得到：

其中，α为材料系数，d_a为混凝土的骨料平均粒径，E_c为混凝土的弹性模量，f_t为混凝土的抗拉强度设计值；

所述裂纹平均间距l_m通过下式得到：

式中，c_t为考虑荷载长期作用的系数；c为最外层受拉钢筋外边缘至截面受拉底边距离；ρ_te为按混凝土受拉有效截面面积计算的配筋比；d_eq为受拉钢筋等效直径，其中，n_i、d_i分别为受拉区第i种纵向钢筋的根数、公称直径，v_i为第i种纵向钢筋的相对粘结特性系数。

2.根据权利要求1所述的基于声发射振铃计数的钢筋混凝土受弯构件的刚度评估方法，其特征在于，所述施加荷载是跨中集中荷载，同时在温度应力、冲击荷载作用下也同样可以实现。

3.根据权利要求1所述的基于声发射振铃计数的钢筋混凝土受弯构件的刚度评估方法，其特征在于，受弯构件在不同受力阶段的线刚度K是指从构件刚开始受力到构件屈服之前任意阶段的线刚度。

4.根据权利要求1所述的基于声发射振铃计数的钢筋混凝土受弯构件的刚度评估方法，其特征在于：当声发射振铃计数曲线的振铃计数有一个明显的上升段时，对应的受弯构件在不同受力阶段的线刚度K为钢筋混凝土受弯构件的屈服线刚度K₁，对应的受弯构件在不同受力阶段的刚度B为钢筋混凝土受弯构件的屈服刚度B₁。

5.根据权利要求4所述的基于声发射振铃计数的钢筋混凝土受弯构件的刚度评估方法，其特征在于，采用短期抗弯刚度B_s对钢筋混凝土受弯构件在不同受力阶段的刚度B进行评估检验，由AE振铃计数算得的是线刚度，则短期抗弯线刚度钢筋混凝土受弯构件在不同受力阶段的刚度B＝K×l，若短期抗弯线刚度K₀与钢筋混凝土受弯构件在不同受力阶段的线刚度K之间的误差满足ΔK％＝(K₀—K)/K₀<20％，则基于声发射得到的钢筋混凝土受弯构件在不同受力阶段的刚度B可用于对钢筋混凝土受弯构件刚度的评估；

短期抗弯刚度B_s评估公式如下：

其中，B_s为短期抗弯刚度；E_s为钢筋的弹性模量；A_s为钢筋的截面面积；h₀为钢筋混凝土受弯构件截面的有效高度；E_c为混凝土的弹性模量；α_E为钢筋与混凝土的弹性模量比，即ρ为纵向受拉钢筋的配筋率；γ'_f为受压翼缘截面面积与腹板有效截面面积的比值；ψ为裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数；

纵向受拉钢筋的配筋率通过下式得到：

式中，b为钢筋混凝土板的宽度；

裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数通过下式得到：

式中，ρ_te为按混凝土受拉有效截面面积计算的配筋比，f_t为混凝土的抗拉强度设计值，σ_s为受拉钢筋的拉应力。