CN105116133A - 一种用于监测混凝土应力的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于监测混凝土应力的装置及方法，旨在提供一种使用方便，可直接进行混凝土应力实时监测的用于监测混凝土应力的装置。它包括钢筋计，两根分别焊接于钢筋计两端的钢筋，以及至少一根倾斜设置用于支撑钢筋的辅助插筋；安装时，所述辅助插筋的上端与钢筋杆部固定连接，下端插入混凝土中。本发明通过在大坝混凝土中布置钢筋计，利用钢筋应力计算得到钢筋应变，根据同部位钢筋变形与混凝土变形一致，从而利用钢筋应变计算得到混凝土应力，该方法可以直接监测混凝土的压应力和拉应力，不仅测量使用简单，而且监测结果准确可靠。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土应力监测技术领域，尤其是涉及一种用于监测混凝土应力的装置及方法。
背景技术
近年来我国水电发展尤为迅速，以三峡大坝(坝高181m)、金沙江溪洛渡拱坝(坝高285.5m)、澜沧江小湾拱坝(坝高294.5m)等为代表的一批的混凝土坝陆续修建。混凝土应力监测是高混凝土坝的重要监测项目，由于混凝土应力监测问题的复杂性，至今在监测技术和相关监测仪器的认识还未完全一致。目前大坝混凝土应力监测主要通过应变计(组)监测应变，然后根据徐变试验成果计算混凝土应力，但该方法存在诸多问题，如徐变拟合计算公式以经验公式为主，存在徐变试验室内与室外结果差距较大，且计算工作量大。已建的许多混凝土坝由于相关技术或管理问题，均未能有效计算混凝土应力。另一方面，相关研究者研制出直接测量混凝土压应力的压应力计，但是压应力计不能测混凝土拉应力。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种使用方便，可直接进行混凝土应力实时监测的用于监测混凝土应力的装置。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于监测混凝土应力的装置，竖直安装埋设于混凝土之中；其包括钢筋计，两根分别焊接于钢筋计两端的钢筋，以及至少一根倾斜设置用于支撑钢筋的辅助插筋；安装时，所述辅助插筋的上端与钢筋杆部固定连接，下端插入混凝土中。
优选的是，所述钢筋长度为1m。
优选的是，所述辅助插筋通过钢丝与钢筋捆绑连接。
优选的是，所述辅助插筋为三根。
一种监测混凝土应力的方法，采用如上所述的装置，竖直放置于混凝土上，随混凝土浇筑逐步覆盖；待混凝土浇筑完成并凝固后，利用读数仪采集钢筋计的读数，计算出相应钢筋计处混凝土的应力。
优选的是，所述混凝土应力的计算如下：
(1)利用读数仪采集钢筋计的读数，计算得到钢筋应力σR,根据公式(I)计算钢筋计应变ξR；
ξR＝σR/ER(I)
式中ER为钢筋弹性模量；
(2)根据同部位钢筋计与混凝土变形具有一致性，即混凝土应变ξ＝ξR，通过公式(II)可计算得到该部位混凝土应力σ；
σ＝ξ·E(II)
式中E为混凝土弹性模量，根据混凝土强度等级来取。
优选的是，混凝土浇筑时，振捣设备应距离钢筋计0.5m以上。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明通过在大坝混凝土中布置钢筋计，利用钢筋应力计算得到钢筋应变，根据同部位钢筋变形与混凝土变形一致，从而利用钢筋应变计算得到混凝土应力，该方法可以直接监测混凝土的压应力和拉应力，不仅测量使用简单，而且监测结果准确可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明具体实施例中钢筋计数值随时间变化的曲线图。
图3为本发明具体实施例中混凝土应力随时间变化的曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1所示用于监测混凝土应力的装置，竖直安装埋设于混凝土10之中；其包括钢筋计1，两根分别焊接于钢筋计1两端的钢筋2，以及一根倾斜设置用于支撑钢筋2的辅助插筋3；安装时，所述辅助插筋3的上端与钢筋2杆部固定连接，下端插入混凝土10中。
作为优选的技术方案，所述钢筋2长度为1m。所述辅助插筋3通过钢丝与钢筋2捆绑连接。所述辅助插筋3为三根，支撑更稳定，显然也可以根据混凝土浇筑场合，采用两根或者更多的辅助插筋。
一种监测混凝土应力的方法，采用如上所述的装置，竖直放置于混凝土上，随混凝土浇筑逐步覆盖；待混凝土浇筑完成并凝固后，利用读数仪采集钢筋计的读数，计算出相应钢筋计处混凝土的应力。
其中，所述混凝土应力的计算如下：
(1)利用读数仪采集钢筋计的读数，计算得到钢筋应力σR,根据公式(I)计算钢筋计应变ξR；
ξR＝σR/ER(I)
式中ER为钢筋弹性模量；
(2)根据同部位钢筋计与混凝土变形具有一致性，即混凝土应变ξ＝ξR，通过公式(II)可计算得到该部位混凝土应力σ；
σ＝ξ·E(II)
式中E为混凝土弹性模量，根据混凝土强度等级来取。
混凝土浇筑时，振捣设备应距离钢筋计0.5m以上。
安装使用时，根据混凝土结构上受力范围选择钢筋计量程，在钢筋计两端分别焊接长度为1m的配套钢筋，将已焊接钢筋计的钢筋妥善运到施工现场，按设计位置放点，钢筋计竖向布置，并采用辅助插筋固定，随混凝土浇筑逐步覆盖；钢筋计安装好后，应作明显标记，浇筑砼之前，应用篷布遮盖，以免日光暴晒，雨淋与污染等。混凝土入仓要远离仪器，振捣器振捣时应距离钢筋计0.5m以外，视振捣器型号而定。振捣器切不可直接插在焊有钢筋计的钢筋上。
实施例
某混凝土重力坝最大坝高159m，在河床部位18#坝段坝踵部位布置有钢筋计A18-R-01、A18-R-02以监测该部位混凝土应力。该装置自2012年5月22日取得初始值，目前装置工作性态正常，图2为通过数据采集仪器读取的钢筋应力测值σR，根据现场钢筋型号，钢筋弹性模量取ER＝2×105MPa，利用公式(I)便可计算得到ξR＝σR/ER，相同部位混凝土应变与钢筋应变一致，即ξ＝ξR。该部位混凝土等级为C20，混凝土弹性模量取E＝2.55×104MPa，通过公式(II)可计算得到该部位混凝土应力σ＝ξ·E，得到混凝土应力时间过程线如图3所示。
本发明通过在大坝混凝土中布置钢筋计，利用钢筋应力计算得到钢筋应变，根据同部位钢筋变形与混凝土变形一致，从而利用钢筋应变计算得到混凝土应力，该方法可以直接监测混凝土的压应力和拉应力，不仅测量使用简单，而且监测结果准确可靠。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于监测混凝土应力的装置，竖直安装埋设于混凝土之中；其特征在于：包括钢筋计，两根分别焊接于钢筋计两端的钢筋，以及至少一根倾斜设置用于支撑钢筋的辅助插筋；安装时，所述辅助插筋的上端与钢筋杆部固定连接，下端插入混凝土中。
2.根据权利要求1所述用于监测混凝土应力的装置，其特征在于：所述钢筋长度为1m。
3.根据权利要求1所述用于监测混凝土应力的装置，其特征在于：所述辅助插筋通过钢丝与钢筋捆绑连接。
4.根据权利要求1所述用于监测混凝土应力的装置，其特征在于：所述辅助插筋为三根。
5.一种监测混凝土应力的方法，其特征在于：采用如权利要求1-4任一项所述的装置，竖直放置于混凝土上，随混凝土浇筑逐步覆盖；待混凝土浇筑完成并凝固后，利用读数仪采集钢筋计的读数，计算出相应钢筋计处混凝土的应力。
6.据权利要求5所述用于监测混凝土应力的装置，其特征在于：所述混凝土应力的计算如下：
(1)利用读数仪采集钢筋计的读数，计算得到钢筋应力σR,根据公式(I)计算钢筋计应变ξR；
ξR＝σR/ER(I)
式中ER为钢筋弹性模量；
(2)根据同部位钢筋计与混凝土变形具有一致性，即混凝土应变ξ＝ξR，通过公式(II)可计算得到该部位混凝土应力σ；
σ＝ξ·E(II)
式中E为混凝土弹性模量，根据混凝土强度等级来取。
7.据权利要求5所述用于监测混凝土应力的装置，其特征在于：混凝土浇筑时，振捣设备应距离钢筋计0.5m以上。
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