一種用于監測混凝土應力的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及混凝土應力監測技術領域，尤其是涉及一種用于監測混凝土應力的裝置及方法。
【背景技術】
[0002]近年來我國水電發展尤為迅速，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修建。混凝土應力監測是高混凝土壩的重要監測項目，由于混凝土應力監測問題的復雜性，至今在監測技術和相關監測儀器的認識還未完全一致。目前大壩混凝土應力監測主要通過應變計(組)監測應變，然后根據徐變試驗成果計算混凝土應力，但該方法存在諸多問題，如徐變擬合計算公式以經驗公式為主，存在徐變試驗室內與室外結果差距較大，且計算工作量大。已建的許多混凝土壩由于相關技術或管理問題，均未能有效計算混凝土應力。另一方面，相關研究者研制出直接測量混凝土壓應力的壓應力計，但是壓應力計不能測混凝土拉應力。
【發明內容】
[0003]本發明克服了現有技術中的缺點，提供了一種使用方便，可直接進行混凝土應力實時監測的用于監測混凝土應力的裝置。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的:
[0005]一種用于監測混凝土應力的裝置，豎直安裝埋設于混凝土之中；其包括鋼筋計，兩根分別焊接于鋼筋計兩端的鋼筋，以及至少一根傾斜設置用于支撐鋼筋的輔助插筋；安裝時，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]優選的是，所述鋼筋長度為lm。
[0007]優選的是，所述輔助插筋通過鋼絲與鋼筋捆綁連接。
[0008]優選的是，所述輔助插筋為三根。
[0009]一種監測混凝土應力的方法，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，利用讀數儀采集鋼筋計的讀數，計算出相應鋼筋計處混凝土的應力。
[0010]優選的是，所述混凝土應力的計算如下:
[0011](I)利用讀數儀采集鋼筋計的讀數，計算得到鋼筋應力σκ，根據公式(I)計算鋼筋計應變ξ R;
[0012]ζ R= o r/Er (I)
[0013]式中匕為鋼筋彈性模量；
[0014](2)根據同部位鋼筋計與混凝土變形具有一致性，即混凝土應變ξ = ξκ，通過公式(II)可計算得到該部位混凝土應力O ;
[0015]σ = ξ.E (II)
[0016]式中E為混凝土彈性模量，根據混凝土強度等級來取。
[0017]優選的是，混凝土澆筑時，振搗設備應距離鋼筋計0.5m以上。
[0018]與現有技術相比，本發明具有如下優點:
[0019]本發明通過在大壩混凝土中布置鋼筋計，利用鋼筋應力計算得到鋼筋應變，根據同部位鋼筋變形與混凝土變形一致，從而利用鋼筋應變計算得到混凝土應力，該方法可以直接監測混凝土的壓應力和拉應力，不僅測量使用簡單，而且監測結果準確可靠。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本發明的結構示意圖。
[0022]圖2為本發明具體實施例中鋼筋計數值隨時間變化的曲線圖。
[0023]圖3為本發明具體實施例中混凝土應力隨時間變化的曲線圖。
【具體實施方式】
[0024]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0025]圖1所示用于監測混凝土應力的裝置，豎直安裝埋設于混凝土 10之中；其包括鋼筋計1，兩根分別焊接于鋼筋計I兩端的鋼筋2，以及一根傾斜設置用于支撐鋼筋2的輔助插筋3 ;安裝時，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]作為優選的技術方案，所述鋼筋2長度為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，支撐更穩定，顯然也可以根據混凝土澆筑場合，采用兩根或者更多的輔助插筋。
[0027]一種監測混凝土應力的方法，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，利用讀數儀采集鋼筋計的讀數，計算出相應鋼筋計處混凝土的應力。
[0028]其中，所述混凝土應力的計算如下:
[0029](I)利用讀數儀采集鋼筋計的讀數，計算得到鋼筋應力σκ，根據公式(I)計算鋼筋計應變ξ R;
[0030]ξ R= σ r/Er (I)
[0031]式中匕為鋼筋彈性模量；
[0032](2)根據同部位鋼筋計與混凝土變形具有一致性，即混凝土應變ξ = ξκ，通過公式(II)可計算得到該部位混凝土應力O ;
[0033]σ = ξ.E (II)
[0034]式中E為混凝土彈性模量，根據混凝土強度等級來取。
[0035]混凝土澆筑時，振搗設備應距離鋼筋計0.5m以上。
[0036]安裝使用時，根據混凝土結構上受力范圍選擇鋼筋計量程，在鋼筋計兩端分別焊接長度為Im的配套鋼筋，將已焊接鋼筋計的鋼筋妥善運到施工現場，按設計位置放點，鋼筋計豎向布置，并采用輔助插筋固定，隨混凝土澆筑逐步覆蓋；鋼筋計安裝好后，應作明顯標記，澆筑砼之前，應用篷布遮蓋，以免日光暴曬，雨淋與污染等。混凝土入倉要遠離儀器，振搗器振搗時應距離鋼筋計0.5m以外，視振搗器型號而定。振搗器切不可直接插在焊有鋼筋計的鋼筋上。
[0037]實施例
[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A18-R-01、A18-R-02以監測該部位混凝土應力。該裝置自2012年5月22日取得初始值，目前裝置工作性態正常，圖2為通過數據采集儀器讀取的鋼筋應力測值σ R，根據現場鋼筋型號，鋼筋彈性模量取Er= 2X105MPa，利用公式⑴便可計算得到ξ R= σ R/ER，相同部位混凝土應變與鋼筋應變一致，即ξ = ξ R。該部位混凝土等級為C2。，混凝土彈性模量取E =
2.55 X 14MPa,通過公式(II)可計算得到該部位混凝土應力σ = ξ.Ε，得到混凝土應力時間過程線如圖3所示。
[0039]本發明通過在大壩混凝土中布置鋼筋計，利用鋼筋應力計算得到鋼筋應變，根據同部位鋼筋變形與混凝土變形一致，從而利用鋼筋應變計算得到混凝土應力，該方法可以直接監測混凝土的壓應力和拉應力，不僅測量使用簡單，而且監測結果準確可靠。
[0040]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種用于監測混凝土應力的裝置，豎直安裝埋設于混凝土之中；其特征在于:包括鋼筋計，兩根分別焊接于鋼筋計兩端的鋼筋，以及至少一根傾斜設置用于支撐鋼筋的輔助插筋；安裝時，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.根據權利要求1所述用于監測混凝土應力的裝置，其特征在于:所述鋼筋長度為lm。3.根據權利要求1所述用于監測混凝土應力的裝置，其特征在于:所述輔助插筋通過鋼絲與鋼筋捆綁連接。4.根據權利要求1所述用于監測混凝土應力的裝置，其特征在于:所述輔助插筋為三根。5.一種監測混凝土應力的方法，其特征在于:采用如權利要求1-4任一項所述的裝置，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，利用讀數儀采集鋼筋計的讀數，計算出相應鋼筋計處混凝土的應力。6.據權利要求5所述用于監測混凝土應力的裝置，其特征在于:所述混凝土應力的計算如下: (1)利用讀數儀采集鋼筋計的讀數，計算得到鋼筋應力σκ，根據公式(I)計算鋼筋計應變? R； ^R= 0 r/Er (I) 式中匕為鋼筋彈性模量； (2)根據同部位鋼筋計與混凝土變形具有一致性，即混凝土應變ξ= ξκ，通過公式(II)可計算得到該部位混凝土應力σ ; σ = ξ.E (II) 式中E為混凝土彈性模量，根據混凝土強度等級來取。7.據權利要求5所述用于監測混凝土應力的裝置，其特征在于:混凝土澆筑時，振搗設備應距離鋼筋計0.5m以上。
【專利摘要】本發明公開了一種用于監測混凝土應力的裝置及方法，旨在提供一種使用方便，可直接進行混凝土應力實時監測的用于監測混凝土應力的裝置。它包括鋼筋計，兩根分別焊接于鋼筋計兩端的鋼筋，以及至少一根傾斜設置用于支撐鋼筋的輔助插筋；安裝時，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。本發明通過在大壩混凝土中布置鋼筋計，利用鋼筋應力計算得到鋼筋應變，根據同部位鋼筋變形與混凝土變形一致，從而利用鋼筋應變計算得到混凝土應力，該方法可以直接監測混凝土的壓應力和拉應力，不僅測量使用簡單，而且監測結果準確可靠。
【IPC分類】G01N33/38
【公開號】CN105116133
【申請號】CN201510508227
【發明人】張宗亮, 高才坤, 趙志勇, 張禮兵, 馮燕明, 胡靈芝, 陳榮高, 蔡瑩冰
【申請人】中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年8月18日