CN108844514A - 应变计及全级配混凝土无应力应变测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土技术参数测量领域，旨在解决现有的混凝土应变测量精度低的问题，提供应变计及全级配混凝土无应力应变测量装置。应变计包括中空管件；中空管件的内壁上附接有应变片，中空管件的两端分别垂直连接有盘件，位于上端的盘件的开设有供应变片的导线穿出的孔。本发明的有益效果是能够避免受到中空管件外侧的混凝土的剪切力或水分吸附的表面里影响测量结果，具有测得值足够准确。

Description

应变计及全级配混凝土无应力应变测量装置

技术领域

本发明涉及混凝土技术参数测量领域，具体而言，涉及应变计及全级配混凝土无应力应变测量装置。

背景技术

目前常见的如大坝混凝土无应力应变测量方法用于和应变计组相配合，测量大坝内部的应力状态。由于应变计组安装精度易受干扰，附近不宜填筑全级配混凝土，因此，无应力计桶内和应变计组附近均填筑湿筛二级配混凝土。

然而，目前对大坝混凝土温度应力仿真分析和温度控制均依赖于无应力计测量获取的线膨胀系数、自生体积变形等材料参数。由于无应力计桶内填筑的是湿筛二级配混凝土，因此，实测的材料参数并不能反映大坝内全级配混凝土的真实特性。

另一方面，将现有无应力应变测量装置的尺寸简单放大并不能解决这一问题。因为，①现有无应力计桶为双层薄铁皮桶，双层之间留有间隙以隔绝桶外应力的干扰，但桶体易受侧向挤压发生屈曲导致无应力环境丧失，桶体尺寸放大后在安装、振捣过程中发生屈曲的可能性也增加了；②现有无应力应变测量采用的应变计标距较小，应用全级配混凝土后，其测值易受大粒径骨料空间分布位置的影响；③现有应变计的固定方式较为简易，采用铁丝将应变计固定于桶内中轴线位置，采用湿筛二级配混凝土时可采用插捣方式成型，而采用全级配混凝土时需要振捣成型，应变计的位置易受干扰。

发明内容

本发明旨在提供一种应变计，以至少解决上述问题之一。

本发明的另一目的在于提供一种具备上述应变计的全级配混凝土无应力应变测量装置。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供一种应变计，用于无应力应变测量；所述应变计包括中空管件；所述中空管件的内壁上附接有应变片，所述中空管件的两端分别垂直连接有盘件，位于上端的所述盘件的开设有供应变片的导线穿出的孔。

在本发明实施例的一种实施方式中：

所述中空管件的外表面为光滑表面，以减小剪切应力传递和水分吸附。

在本发明实施例的一种实施方式中：

所述光滑表面由所述中空管件外表面通过机械加工而得，或者：

所述光滑表面通过在所述中空管件外涂覆沥青层或润滑剂层而得，或者：

所述光滑表面通过在所述中空管件外包裹塑料薄膜而得。

在本发明实施例的一种实施方式中：

所述中空管件的两端为螺纹口，所述盘件靠近所述中空管件的一面垂直向外延伸形成用于螺纹连接中空管件的螺纹口的连接头，使得所述中空管件在侧向投影呈T字形。

在本发明实施例的一种实施方式中：

所述中空管件和所述盘件均为钢质结构。

本发明实施例还提供一种全级配混凝土无应力应变测量装置，其包括具有朝上开口的内腔的无应力桶和所述的应变计；所述应变计设置于所述无应力桶的内腔中，并沿所述无应力桶的中轴线设置且和所述无应力桶相对固定。

在本发明实施例的一种实施方式中：

所述无应力桶的桶壁为实心桶壁，且所述桶壁限定所述无应力桶的内腔；所述无应力桶的桶壁包括金属外桶壁和附接于所述金属外桶壁内侧的内桶壁；所述内桶壁为能够受压内凹的泡沫材料层结构，且所述内桶壁的内侧面附设有沥青层。

在本发明实施例的一种实施方式中：

所述无应力桶内侧连接有用于固定应变计的连接结构；

所述连接结构包括两个横向固定线和一个竖向固定线；

所述竖向固定线沿所述无应力桶的中轴线设置，且连接于所述桶壁的底壁；两个所述横向固定线沿所述无应力桶的轴向间隔分布，且两个所述横向固定线彼此平行地沿所述无应力桶的径向延伸至连接于桶壁的周壁的内表面；所述竖向固定线和两个所述横向固定线分别在相交处固定连接；

所述应变计连接于所述横向固定线和所述竖向固定线，且所述应变计的中空管件沿所述竖向固定线设置。

在本发明实施例的一种实施方式中：

所述无应力桶的内腔在自由状态下为圆柱形空腔，由所述内桶壁的内表面限定，且能够在受填充于其中的混凝土的压力下扩大。

在本发明实施例的一种实施方式中：

所述无应力桶的内腔的底面直径D1≥450mm；所述无应力桶的内腔的深度L1不小于其底面直径D1的3倍。

综合以上描述，本发明实施例中，通过中空管件屏蔽外界应力干扰，通过盘件传递应力至中空管件，使得在中空管件内的应变计能够准确感应和测量竖向应变，避免受到中空管件外侧的混凝土的剪切力或水分吸附的表面里影响测量结果，具有测得值足够准确的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例中的全级配混凝土无应力应变测量装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中的无应力桶的结构示意图；

图3为图2的A处放大图；

图4为本发明实施例中的应变计的结构示意图。

图标：100-全级配混凝土无应力应变测量装置；10-无应力桶；11-桶壁；11a-金属外桶壁；11b-内桶壁；11c-沥青层；12-连接结构；12a-横向固定线；12b-竖向固定线；20-应变计；21-中空管件；22-盘件；22a-盘体；22b-连接头；23-应变片；23a-导线；2a-光滑表面；Q1-内腔；30-混凝土。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本发明的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

图1是本发明实施例中的全级配混凝土无应力应变测量装置100的结构示意图；图2是图1中的无应力桶10的结构示意图；图3为图2的A处放大图；图4为图1中的应变计20的结构示意图。

配合参见图2、图3，本实施例中的无应力桶10的桶壁11为实心桶壁，且桶壁11限定无应力桶10的内腔Q1；该处的桶壁11包括无应力桶10的周壁和底壁。无应力桶10的桶壁11包括金属外桶壁11a和附接于金属外桶壁11a内侧的内桶壁11b；内桶壁11b为能够受压内凹的泡沫材料层结构，且内桶壁11b的内侧面附设有沥青层11c。可选地，无应力桶10的内腔Q1在自由状态下为圆柱形空腔，由内桶壁11b的内表面限定，且能够在受填充于其中的混凝土30的压力下扩大。沥青层11c的设置可起到减少应力传递、隔热防水等目的。泡沫材料层结构的内桶壁11b可在混凝土30膨胀时被压缩以给予混凝土30一定的变形空间，避免变形产生的内应力影响测量结果的准确性。

本实施例中，为确保桶壁11隔离外部应力，桶壁11设置成具有相当大的壁厚，例如金属外桶壁11a的壁厚s≥10m。可选地，壁厚s根据实际情况在10m到15m之间选择。又桶开口处受外界应力影响较大，容易导致无法正确表示实际的应力应变值，本实施例中的无应力桶10的内腔Q1的深度L1设置为不小于其底面直径D1的3倍。同时内腔Q1的底面直径不宜过小，本实施例中无应力桶10的内腔Q1的底面直径D1≥450mm。满足上述条件时，应变测量值相对实际应变值的误差可控制在2.5％之内，满足工程需要。

基于上述考虑，本实施例提供一组较优的取值：D1＝600mm，L1＝2000m，s＝12m。试验证明，在该组数值下的应变测量值相对实际应变值的误差不超过0.3％。

本实施例中，为方便应变计20的连接，无应力桶10内侧还连接有用于固定应变计20的连接结构12；连接结构12包括两个横向固定线12a和一个竖向固定线12b；竖向固定线12b沿无应力桶10的中轴线设置，且连接于桶壁11的底壁；两个横向固定线12a沿无应力桶10的轴向间隔分布，且两个横向固定线12a彼此平行地沿无应力桶10的径向延伸至连接于桶壁11的周壁的内表面；竖向固定线12b和两个横向固定线12a分别在相交处固定连接。通过该连接结构12可使得应变计20获得较稳固的连接，能够避免其在浇筑混凝土30时位置变动。

参见图4，本实施例中，应变计20用于无应力应变测量；应变计20包括中空管件21；中空管件21的内壁上通过诸如粘结、焊接等方式附接有应变片23，中空管件21的两端分别垂直连接有盘件22，位于上端的盘件22的开设有供应变片23的导线23a穿出的孔。应变片23可设置在中空管件21的长向中间位置。

在本发明实施例的一种实施方式中，中空管件21的外表面为光滑表面2a，以减小剪切应力传递和水分吸附。通过中空管件21屏蔽外界应力干扰，通过盘件22传递应力至中空管件21，使得在中空管件21内的应变计20能够准确感应和测量竖向应变。且中空管件21的外表面设置成光滑表面2a避免受到中空管件21外侧的混凝土30的剪切力或水分吸附的表面里影响测量结果，具有测得值足够准确的有益效果。可选地，光滑表面2a由中空管件21外表面通过机械加工而得，或者：光滑表面2a通过在中空管件21外涂覆沥青层11c或润滑剂层而得，或者：光滑表面2a通过在中空管件21外包裹塑料薄膜而得。

本实施例中，中空管件21的两端为螺纹口，盘件22靠近中空管件21的一面垂直向外延伸形成用于螺纹连接中空管件21的螺纹口的连接头22b，使得中空管件21在侧向投影呈T字形。中空管件21和盘件22均为钢质结构或由其他具有较佳的力学性能金属材质构成。

可选地，盘件22可以包括圆形板状的盘体22a和从盘体22a一面的中间位置垂直延伸形成的连接头22b构成。连接头22b外表面设置外螺纹，用于和中空管件21的两端的螺纹口构成螺纹连接。

参见图1，本实施例还提供一种全级配混凝土无应力应变测量装置100，其包括前述应变计20和前述的无应力桶10；应变计20设置于无应力桶10的内腔Q1中，并沿无应力桶10的中轴线设置且和无应力桶10相对固定。

本实施例中的应变计20包括沿竖向设置且两端为螺纹口的中空管件21；中空管件21的中点内壁上粘接或焊接有应变片23，中空管件21的两端分别螺纹连接有盘件22，位于上端的盘件22的顶部设置有供应变片23的导线23a穿出的孔。

中空管件21的外表面为光滑表面2a，以减小剪切应力传递和水分吸附；光滑表面2a由中空管件21外表面通过机械加工而得，或者：光滑表面2a通过在中空管件21外涂覆沥青层11c或润滑剂层而得，或者：光滑表面2a通过在中空管件21外包裹塑料薄膜而得。通过设置为光滑表面2a，可减小混凝土30和中管钢管件之间的减小剪切应力传递，使得应变计20的测量结果更准准确。

综合以上描述：

本实施例中的无应力桶10能够确保内部存在一定的无应力环境用于安装应变计20，以避免或尽可能减小外界应力的影响，使得应变计20的测得值足够准确；

通过中空管件21屏蔽外界应力干扰，通过盘件22传递应力至中空管件21，使得在中空管件21内的应变计20能够准确感应和测量竖向应变，避免受到中空管件21外侧的混凝土30的剪切力或水分吸附的表面里影响测量结果，具有测得值足够准确的有益效果。

本发明实施例还提供一种全级配混凝土无应力应变测量方法，其包括：

在混凝土施工仓面中预留底面直径为D，深度为L的圆柱形坑；待周边混凝土终凝之后，向坑中置入例如前述的无应力桶10(外径D)，向无应力桶10的内腔Q1中布设应变计20，应变计20的导线23a延伸出无应力桶10之外；

向无应力桶10的内腔Q1中浇筑全级配混凝土30，浇筑高度h1小于无应力桶10的内腔Q1的深度L1；

无应力桶10内的混凝土30初凝后，取应变计20初值；

浇筑下一仓混凝土30，覆盖无应力桶10；

持续监测应变计20数值，分析计算全级配混凝土30的无应力应变。

可选地，如前，无应力桶10的内腔Q1的深度L1不小于其底面直径D1的3倍。此时，浇筑高度等于无应力桶10的内腔Q1的底面直径D的2倍，并分层振捣密实。

在一种实施方式中，在应变计20处附带设置温度计(图中未示出)；在监测应变计20数值的同时监测温度计的数值，用于消除温度值对应变数值带来的测量偏差。

可选地，和前文描述相一致，无应力桶10的桶壁11为实心桶壁11，且桶壁11限定无应力桶10的内腔Q1；无应力桶10的桶壁11包括金属外桶壁11a和附接于金属外桶壁11a内侧的内桶壁11b；内桶壁11b为能够受压内凹的泡沫材料层结构，且内桶壁11b的内侧面附设有沥青层11c。

可选地，和前文一致，金属外桶壁11a的壁厚s≥m；无应力桶10的内腔Q1的底面直径D≥450mm。

可选地，和前文一致，应变计20包括沿竖向设置且两端为螺纹口的中空管件21；中空管件21的中点内壁上粘接或焊接有应变片23，中空管件21的两端分别螺纹连接有盘件22，位于上端的盘件22的顶部设置有供应变片23的导线23a穿出的孔。

可选地，和前文一致，在无应力桶10内侧连接用于固定应变计20的连接结构12；连接结构12包括两个横向固定线12a和一个竖向固定线12b；竖向固定线12b沿无应力桶10的中轴线设置，且连接于桶壁11的底壁；两个横向固定线12a沿无应力桶10的轴向间隔分布，且两个横向固定线12a彼此平行地沿无应力桶10的径向延伸至连接于桶壁11的周壁的内表面；竖向固定线12b和两个横向固定线12a分别在相交处固定连接；

应变计20沿竖向固定线12b延伸并固定连接于竖向固定线12b和两个横向固定线12a上。

可选地，和前文一致，将中空管件21的外表面为光滑表面2a，以减小剪切应力传递和水分吸附；将中空管件21外表面通过机械加工形成光滑表面2a；或者在中空管件21外涂覆沥青层11c或润滑剂层形成光滑表面2a；或者在中空管件21外包裹塑料薄膜形成光滑表面2a。

可选地，和前文一致，无应力桶10的内腔Q1在自由状态下为圆柱形空腔，由内桶壁11b的内表面限定，且能够在受填充于其中的混凝土30的压力下扩大。

综合以上描述，本实施例能够确保有效避免或尽可能减小外界应力的影响，使得应变计20的测得值足够准确。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种应变计，其特征在于，用于无应力应变测量；

所述应变计包括中空管件；所述中空管件的内壁上附接有应变片，所述中空管件的两端分别垂直连接有盘件，位于上端的所述盘件的开设有供应变片的导线穿出的孔。

2.根据权利要求1所述的应变计，其特征在于：

所述中空管件的外表面为光滑表面，以减小剪切应力传递和水分吸附。

3.根据权利要求2所述的应变计，其特征在于：

所述光滑表面由所述中空管件外表面通过机械加工而得，或者：

所述光滑表面通过在所述中空管件外涂覆沥青层或润滑剂层而得，或者：

所述光滑表面通过在所述中空管件外包裹塑料薄膜而得。

4.根据权利要求1所述的应变计，其特征在于：

所述中空管件的两端为螺纹口，所述盘件靠近所述中空管件的一面垂直向外延伸形成用于螺纹连接中空管件的螺纹口的连接头，使得所述中空管件在侧向投影呈T字形。

5.根据权利要求1所述的应变计，其特征在于：

所述中空管件和所述盘件均为钢质结构。

6.一种全级配混凝土无应力应变测量装置，其特征在于：

包括具有朝上开口的内腔的无应力桶和权利要求1-5任一项所述的应变计；

所述应变计设置于所述无应力桶的内腔中，并沿所述无应力桶的中轴线设置且和所述无应力桶相对固定。

7.根据权利要求6所述的全级配混凝土无应力应变测量装置，其特征在于：

所述无应力桶的桶壁为实心桶壁，且所述桶壁限定所述无应力桶的内腔；所述无应力桶的桶壁包括金属外桶壁和附接于所述金属外桶壁内侧的内桶壁；所述内桶壁为能够受压内凹的泡沫材料层结构，且所述内桶壁的内侧面附设有沥青层。

8.根据权利要求7所述的全级配混凝土无应力应变测量装置，其特征在于：

所述无应力桶内侧连接有用于固定应变计的连接结构；

所述连接结构包括两个横向固定线和一个竖向固定线；

所述竖向固定线沿所述无应力桶的中轴线设置，且连接于所述桶壁的底壁；两个所述横向固定线沿所述无应力桶的轴向间隔分布，且两个所述横向固定线彼此平行地沿所述无应力桶的径向延伸至连接于桶壁的周壁的内表面；所述竖向固定线和两个所述横向固定线分别在相交处固定连接；

所述应变计连接于所述横向固定线和所述竖向固定线，且所述应变计的中空管件沿所述竖向固定线设置。

9.根据权利要求7所述的全级配混凝土无应力应变测量装置，其特征在于：

所述无应力桶的内腔在自由状态下为圆柱形空腔，由所述内桶壁的内表面限定，且能够在受填充于其中的混凝土的压力下扩大。

10.根据权利要求6所述的全级配混凝土无应力应变测量装置，其特征在于：

所述无应力桶的内腔的底面直径D1≥450mm；所述无应力桶的内腔的深度L1不小于其底面直径D1的3倍。