一種用于監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)力的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)力的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來我國(guó)水電發(fā)展尤為迅速，以三峽大壩(壩高181m)、金沙江溪洛渡拱壩(壩高285.5m)、瀾滄江小灣拱壩(壩高294.5m)等為代表的一批的混凝土壩陸續(xù)修建。混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)是高混凝土壩的重要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，由于混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)問題的復(fù)雜性，至今在監(jiān)測(cè)技術(shù)和相關(guān)監(jiān)測(cè)儀器的認(rèn)識(shí)還未完全一致。目前大壩混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)主要通過應(yīng)變計(jì)(組)監(jiān)測(cè)應(yīng)變，然后根據(jù)徐變?cè)囼?yàn)成果計(jì)算混凝土應(yīng)力，但該方法存在諸多問題，如徐變擬合計(jì)算公式以經(jīng)驗(yàn)公式為主，存在徐變?cè)囼?yàn)室內(nèi)與室外結(jié)果差距較大，且計(jì)算工作量大。已建的許多混凝土壩由于相關(guān)技術(shù)或管理問題，均未能有效計(jì)算混凝土應(yīng)力。另一方面，相關(guān)研究者研制出直接測(cè)量混凝土壓應(yīng)力的壓應(yīng)力計(jì)，但是壓應(yīng)力計(jì)不能測(cè)混凝土拉應(yīng)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供了一種使用方便，可直接進(jìn)行混凝土應(yīng)力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的用于監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)力的裝置。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種用于監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)力的裝置，豎直安裝埋設(shè)于混凝土之中；其包括鋼筋計(jì)，兩根分別焊接于鋼筋計(jì)兩端的鋼筋，以及至少一根傾斜設(shè)置用于支撐鋼筋的輔助插筋；安裝時(shí)，所述輔助插筋的上端與鋼筋桿部固定連接，下端插入混凝土中。
[0006]優(yōu)選的是，所述鋼筋長(zhǎng)度為lm。
[0007]優(yōu)選的是，所述輔助插筋通過鋼絲與鋼筋捆綁連接。
[0008]優(yōu)選的是，所述輔助插筋為三根。
[0009]一種監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)力的方法，采用如上所述的裝置，豎直放置于混凝土上，隨混凝土澆筑逐步覆蓋；待混凝土澆筑完成并凝固后，利用讀數(shù)儀采集鋼筋計(jì)的讀數(shù)，計(jì)算出相應(yīng)鋼筋計(jì)處混凝土的應(yīng)力。
[0010]優(yōu)選的是，所述混凝土應(yīng)力的計(jì)算如下:
[0011](I)利用讀數(shù)儀采集鋼筋計(jì)的讀數(shù)，計(jì)算得到鋼筋應(yīng)力σκ，根據(jù)公式(I)計(jì)算鋼筋計(jì)應(yīng)變?chǔ)?R;
[0012]ζ R= o r/Er (I)
[0013]式中匕為鋼筋彈性模量；
[0014](2)根據(jù)同部位鋼筋計(jì)與混凝土變形具有一致性，即混凝土應(yīng)變?chǔ)?= ξκ，通過公式(II)可計(jì)算得到該部位混凝土應(yīng)力O ;
[0015]σ = ξ.E (II)
[0016]式中E為混凝土彈性模量，根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)來取。
[0017]優(yōu)選的是，混凝土澆筑時(shí)，振搗設(shè)備應(yīng)距離鋼筋計(jì)0.5m以上。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0019]本發(fā)明通過在大壩混凝土中布置鋼筋計(jì)，利用鋼筋應(yīng)力計(jì)算得到鋼筋應(yīng)變，根據(jù)同部位鋼筋變形與混凝土變形一致，從而利用鋼筋應(yīng)變計(jì)算得到混凝土應(yīng)力，該方法可以直接監(jiān)測(cè)混凝土的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，不僅測(cè)量使用簡(jiǎn)單，而且監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例中鋼筋計(jì)數(shù)值隨時(shí)間變化的曲線圖。
[0023]圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例中混凝土應(yīng)力隨時(shí)間變化的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0025]圖1所示用于監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)力的裝置，豎直安裝埋設(shè)于混凝土 10之中；其包括鋼筋計(jì)1，兩根分別焊接于鋼筋計(jì)I兩端的鋼筋2，以及一根傾斜設(shè)置用于支撐鋼筋2的輔助插筋3 ;安裝時(shí)，所述輔助插筋3的上端與鋼筋2桿部固定連接，下端插入混凝土 10中。
[0026]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鋼筋2長(zhǎng)度為lm。所述輔助插筋3通過鋼絲與鋼筋2捆綁連接。所述輔助插筋3為三根，支撐更穩(wěn)定，顯然也可以根據(jù)混凝土澆筑場(chǎng)合，采用兩根或者更多的輔助插筋。
[0027]一種監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)力的方法，采用如上所述的裝置，豎直放置于混凝土上，隨混凝土澆筑逐步覆蓋；待混凝土澆筑完成并凝固后，利用讀數(shù)儀采集鋼筋計(jì)的讀數(shù)，計(jì)算出相應(yīng)鋼筋計(jì)處混凝土的應(yīng)力。
[0028]其中，所述混凝土應(yīng)力的計(jì)算如下:
[0029](I)利用讀數(shù)儀采集鋼筋計(jì)的讀數(shù)，計(jì)算得到鋼筋應(yīng)力σκ，根據(jù)公式(I)計(jì)算鋼筋計(jì)應(yīng)變?chǔ)?R;
[0030]ξ R= σ r/Er (I)
[0031]式中匕為鋼筋彈性模量；
[0032](2)根據(jù)同部位鋼筋計(jì)與混凝土變形具有一致性，即混凝土應(yīng)變?chǔ)?= ξκ，通過公式(II)可計(jì)算得到該部位混凝土應(yīng)力O ;
[0033]σ = ξ.E (II)
[0034]式中E為混凝土彈性模量，根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)來取。
[0035]混凝土澆筑時(shí)，振搗設(shè)備應(yīng)距離鋼筋計(jì)0.5m以上。
[0036]安裝使用時(shí)，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)上受力范圍選擇鋼筋計(jì)量程，在鋼筋計(jì)兩端分別焊接長(zhǎng)度為Im的配套鋼筋，將已焊接鋼筋計(jì)的鋼筋妥善運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，按設(shè)計(jì)位置放點(diǎn)，鋼筋計(jì)豎向布置，并采用輔助插筋固定，隨混凝土澆筑逐步覆蓋；鋼筋計(jì)安裝好后，應(yīng)作明顯標(biāo)記，澆筑砼之前，應(yīng)用篷布遮蓋，以免日光暴曬，雨淋與污染等?；炷寥雮}要遠(yuǎn)離儀器，振搗器振搗時(shí)應(yīng)距離鋼筋計(jì)0.5m以外，視振搗器型號(hào)而定。振搗器切不可直接插在焊有鋼筋計(jì)的鋼筋上。
[0037]實(shí)施例
[0038]某混凝土重力壩最大壩高159m，在河床部位18#壩段壩踵部位布置有鋼筋計(jì)A18-R-01、A18-R-02以監(jiān)測(cè)該部位混凝土應(yīng)力。該裝置自2012年5月22日取得初始值，目前裝置工作性態(tài)正常，圖2為通過數(shù)據(jù)采集儀器讀取的鋼筋應(yīng)力測(cè)值σ R，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鋼筋型號(hào)，鋼筋彈性模量取Er= 2X105MPa，利用公式⑴便可計(jì)算得到ξ R= σ R/ER，相同部位混凝土應(yīng)變與鋼筋應(yīng)變一致，即ξ = ξ R。該部位混凝土等級(jí)為C2。，混凝土彈性模量取E =
2.55 X 14MPa,通過公式(II)可計(jì)算得到該部位混凝土應(yīng)力σ = ξ.Ε，得到混凝土應(yīng)力時(shí)間過程線如圖3所示。
[0039]本發(fā)明通過在大壩混凝土中布置鋼筋計(jì)，利用鋼筋應(yīng)力計(jì)算得到鋼筋應(yīng)變，根據(jù)同部位鋼筋變形與混凝土變形一致，從而利用鋼筋應(yīng)變計(jì)算得到混凝土應(yīng)力，該方法可以直接監(jiān)測(cè)混凝土的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，不僅測(cè)量使用簡(jiǎn)單，而且監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)力的裝置，豎直安裝埋設(shè)于混凝土之中；其特征在于:包括鋼筋計(jì)，兩根分別焊接于鋼筋計(jì)兩端的鋼筋，以及至少一根傾斜設(shè)置用于支撐鋼筋的輔助插筋；安裝時(shí)，所述輔助插筋的上端與鋼筋桿部固定連接，下端插入混凝土中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)力的裝置，其特征在于:所述鋼筋長(zhǎng)度為lm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)力的裝置，其特征在于:所述輔助插筋通過鋼絲與鋼筋捆綁連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)力的裝置，其特征在于:所述輔助插筋為三根。5.一種監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)力的方法，其特征在于:采用如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的裝置，豎直放置于混凝土上，隨混凝土澆筑逐步覆蓋；待混凝土澆筑完成并凝固后，利用讀數(shù)儀采集鋼筋計(jì)的讀數(shù)，計(jì)算出相應(yīng)鋼筋計(jì)處混凝土的應(yīng)力。6.據(jù)權(quán)利要求5所述用于監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)力的裝置，其特征在于:所述混凝土應(yīng)力的計(jì)算如下: (1)利用讀數(shù)儀采集鋼筋計(jì)的讀數(shù)，計(jì)算得到鋼筋應(yīng)力σκ，根據(jù)公式(I)計(jì)算鋼筋計(jì)應(yīng)變? R； ^R= 0 r/Er (I) 式中匕為鋼筋彈性模量； (2)根據(jù)同部位鋼筋計(jì)與混凝土變形具有一致性，即混凝土應(yīng)變?chǔ)? ξκ，通過公式(II)可計(jì)算得到該部位混凝土應(yīng)力σ ; σ = ξ.E (II) 式中E為混凝土彈性模量，根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)來取。7.據(jù)權(quán)利要求5所述用于監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)力的裝置，其特征在于:混凝土澆筑時(shí)，振搗設(shè)備應(yīng)距離鋼筋計(jì)0.5m以上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)力的裝置及方法，旨在提供一種使用方便，可直接進(jìn)行混凝土應(yīng)力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的用于監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)力的裝置。它包括鋼筋計(jì)，兩根分別焊接于鋼筋計(jì)兩端的鋼筋，以及至少一根傾斜設(shè)置用于支撐鋼筋的輔助插筋；安裝時(shí)，所述輔助插筋的上端與鋼筋桿部固定連接，下端插入混凝土中。本發(fā)明通過在大壩混凝土中布置鋼筋計(jì)，利用鋼筋應(yīng)力計(jì)算得到鋼筋應(yīng)變，根據(jù)同部位鋼筋變形與混凝土變形一致，從而利用鋼筋應(yīng)變計(jì)算得到混凝土應(yīng)力，該方法可以直接監(jiān)測(cè)混凝土的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，不僅測(cè)量使用簡(jiǎn)單，而且監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
【IPC分類】G01N33/38
【公開號(hào)】CN105116133
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510508227
【發(fā)明人】張宗亮, 高才坤, 趙志勇, 張禮兵, 馮燕明, 胡靈芝, 陳榮高, 蔡瑩冰
【申請(qǐng)人】中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月18日