CN109030345A - 一种堆石坝面板基础面约束应力检测方法 - Google Patents

Abstract

一种堆石坝面板基础面约束应力检测方法，能够检测出面板混凝土受到的来自挤压边墙和面板之间基础面及沥青砂浆垫层的约束应力大小，通过在挤压边墙试验块上顶面喷涂一层沥青砂浆，砂浆配合比、喷涂压力与面板垫层沥青砂浆施工参数相同，在挤压边墙顶面制作混凝土试块，试块尺寸为5mm×5mm×5mm，也可为其它尺寸。试块配合比与面板混凝土配合比相同，试块制作时候，可剔除其中中石，选择合适龄期。采用试验拉力绳、试验支架、砝码、电子天平等测量试块在特定气温下所能承受的最大水平拉力，将拉力换算成试块底面受到的应力，即求出了面板所受的来自基础的约束应力。

Description

一种堆石坝面板基础面约束应力检测方法

技术领域

本发明涉及水利水电面板堆石坝施工领域，特别是涉及一种堆石坝面板基础面约束应力检测方法。

背景技术

目前，堆石坝面板广泛采用了喷沥青砂浆作为面板与其基础之间的脱粘垫层，工程界在实践中并没有采取措施检测面板混凝土浇筑之后受到的基础约束应力大小。面板受到的基础约束应力将直接决定面板开裂裂缝数量和面板分段长度，掌握面板基础约束应力大小可以据此确定合理的面板分段、分期施工长度和面板水平缝处理方式，避免面板裂缝带来的危害和坝工安全隐患。

发明内容

本发明提供了一种堆石坝面板基础面约束应力检测方法，解决了面板混凝土浇筑之后受到的基础约束应力大小的检测问题，其技术方案如下所述：

一种堆石坝面板基础面约束应力检测方法，包括以下步骤：

(1)制作挤压边墙试验块、喷沥青砂浆、立方体的混凝土试块，挤压边墙试验块的配合比、制作方法和堆石坝面板下挤压边墙完全相同，喷沥青砂浆喷涂于挤压边墙试验块上方的水平面上，喷涂工艺和材料配合比与在坝面上施工时采用的参数与配合比相同，混凝土试块的配合比与面板混凝土相同；

(2)将和挤压边墙试验块相同高度的支架放置在挤压边墙试验块旁，支架的另一端固定有定滑轮，绕过定滑轮的拉绳一端与混凝土试块相连接，另一端连接有托盘；

(3)记录下开始试验时的气温T，在托盘上逐步增加砝码，直至拉绳将混凝土试块拉离原位，即拉绳突然失去受力；

(4)称量托盘和托盘上加载的砝码总质量M，当地重力加速度取g，此时拉绳向混凝土试块施加的总拉力F＝Mg，混凝土试块受到的总约束力与F大小相等、方向相反，则混凝土试块在气温T时受到的垫层总约束应力：

式中，M为施加在拉绳上的总质量，g为重力加速度，A为立方体试块的底面积；

(5)混凝土试块设置有多块，多次试验后获取具体拉力值F平均值。

进一步的，步骤(1)中，所述挤压边墙试验块高40cm，坡比1:1.4，顶宽10cm；所述喷沥青砂浆是1cm厚，配合比、沥青浓度、厚度和坝面喷沥青砂浆相同。

进一步的，喷涂的沥青砂浆垫层，其喷涂范围应超过所有试块底面积之和。

进一步的，在挤压边墙试验块远离支架的另一侧设置有安全绳，所述安全绳与混凝土试块相连接，试验过程中不受力，仅当混凝土试块被拉崩脱时开始受力。

进一步的，拉绳和托盘之间设置有拉力传感器，所述拉力传感器与控制器相连接，所述控制器连接有显示器，用于显示拉力传感器的最大数值。

所述堆石坝面板基础面约束应力检测方法采用试验拉力绳、试验支架、砝码、电子天平等测量试块在特定气温下所能承受的最大水平拉力，将拉力换算成试块底面受到的应力，即求出了面板所受的来自基础的约束应力。

附图说明

图1是堆石坝面板基础面约束应力检测方法的实验侧视图；

图2是堆石坝面板基础面约束应力检测方法的实验俯视图。

具体实施方式

本发明提供的堆石坝面板基础面约束应力检测方法，能够检测出面板混凝土受到的来自挤压边墙和面板之间沥青砂浆垫层的约束应力大小，用以评价面板开裂风险和喷沥青砂浆垫层有效性及其改进措施等，为优化面板堆石坝结构设计及时提出定量评价依据。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：在挤压边墙试验块上顶面喷涂一层沥青砂浆，砂浆配合比、喷涂压力与面板垫层沥青砂浆施工参数相同，在挤压边墙顶面制作混凝土试块，试块尺寸为5mm×5mm×5mm，也可为其它尺寸。试块配合比与面板混凝土配合比相同，试块制作时候，可剔除其中中石，选择合适龄期。采用试验拉力绳、试验支架、砝码、电子天平、水等材料测量试块在特定气温下所能承受的最大水平拉力，将拉力换算成试块底面受到的应力，及求出了面板所受的来自基础的约束应力。

如图1和图2所示，挤压边墙试验块1，是在面板堆石坝挤压边墙开始施工前，在堆石坝场外作混凝土配合比、挤压边墙施工机具性能等试验遗留下来的混凝土结构物，其规格按照设计要求采用，一般是高40cm，坡比1:1.4，顶宽10cm，其配合比、制作方法和堆石坝面板下挤压边墙完全相同。喷沥青砂浆2为1cm厚，喷涂于挤压边墙试验块1上方的水平面上，配合比、沥青浓度、厚度等和坝面喷沥青砂浆相同。混凝土试块3，配合比与面板混凝土相同。此外还需要支架4、拉绳5、定滑轮6、砝码7、托盘8、安全绳9，拉绳5将混凝土试块3和托盘8通过固定在支架4上的定滑轮6连接，砝码7逐步加载放在托盘8之上，安全绳9与试验块3轻松连接，试验过程中不受力，仅当试块3被拉崩脱时开始受力，防止试块3蹦出伤人。

实验时：

选择用于检测挤压边墙混凝土配合比试验和边墙混凝土挤压机设备试验留下来的挤压边墙试验块1，在挤压边墙试验块1上面水平面喷涂沥青砂浆垫层2，喷涂范围应超过所有混凝土试块3的底面积之和，喷涂工艺和材料配合比与在坝面上施工时采用的参数与配合比相同，在喷沥青砂浆垫层2的龄期满足堆石坝面板喷沥青砂浆设计给定的龄期要求后，在2上用模具制作立方体混凝土试验块3。

混凝土试块3采用立方体，底面积假定为A，根据挤压边墙的高度制作支架4，支架4上固定有定滑轮6，将拉绳5一端与试块3相连，另一端连接托盘8，记录下开始试验时的气温T，在托盘上逐步增加砝码8，直至拉绳5将试块3拉离原位即拉绳5突然失去受力，称量托盘和托盘上加载的砝码总质量M，当地重力加速度取g，此时拉绳5向试块3施加的总拉力F＝Mg，试块3受到的总约束力与F大小相等、方向相反，则试块3在气温T时受到的垫层总约束应力：

式中，M为施加在拉绳上的总质量，g为重力加速度，A为立方体试块的底面积。具体拉力值F可通过多次试验取平均值，以便消除部分误差。

为了减少砝码的误差，拉绳和托盘之间设置有拉力传感器，所述拉力传感器与控制器有线或无线相连接，所述控制器连接有显示器，用于显示拉力传感器的最大数值。控制器采用单片机即可。

如此，所述堆石坝面板基础面约束应力检测方法采用试验拉力绳、试验支架、砝码、电子天平等测量试块在特定气温下所能承受的最大水平拉力，将拉力换算成试块底面受到的应力，即求出了面板所受的来自基础的约束应力。

Claims (6)

1.一种堆石坝面板基础面约束应力检测方法，包括以下步骤：

(1)制作挤压边墙试验块、喷沥青砂浆、立方体的混凝土试块，挤压边墙试验块的配合比、制作方法和堆石坝面板下挤压边墙完全相同，喷沥青砂浆喷涂于挤压边墙试验块上方的水平面上，喷涂工艺和材料配合比与在坝面上施工时采用的参数与配合比相同，混凝土试块的配合比与面板混凝土相同；

(2)将和挤压边墙试验块相同高度的支架放置在挤压边墙试验块旁，支架的另一端固定有定滑轮，绕过定滑轮的拉绳一端与混凝土试块相连接，另一端连接有托盘；

(3)记录下开始试验时的气温T，在托盘上逐步增加砝码，直至拉绳将混凝土试块拉离原位，即拉绳突然失去受力；

(4)称量托盘和托盘上加载的砝码总质量M，当地重力加速度取g，此时拉绳向混凝土试块施加的总拉力F＝Mg，混凝土试块受到的总约束力与F大小相等、方向相反，则混凝土试块在气温T时受到的垫层总约束应力：

式中，M为施加在拉绳上的总质量，g为重力加速度，A为立方体试块的底面积；

(5)混凝土试块设置有多块，多次试验后获取具体拉力值F平均值。

2.根据权利要求1所述的堆石坝面板基础面约束应力检测方法，其特征在于：步骤(1)中，所述挤压边墙试验块高40cm，坡比1:1.4，顶宽10cm；所述喷沥青砂浆是1cm厚，配合比、沥青浓度、厚度和坝面喷沥青砂浆相同。

3.根据权利要求1所述的堆石坝面板基础面约束应力检测方法，其特征在于：喷涂的沥青砂浆垫层，其喷涂范围应超过所有试块底面积之和。

4.根据权利要求1所述的堆石坝面板基础面约束应力检测方法，其特征在于：在挤压边墙试验块远离支架的另一侧设置有安全绳，所述安全绳与混凝土试块相连接，试验过程中不受力，仅当混凝土试块被拉崩脱时开始受力。

5.根据权利要求1所述的堆石坝面板基础面约束应力检测方法，其特征在于：拉绳和托盘之间设置有拉力传感器，所述拉力传感器与控制器相连接，所述控制器连接有显示器，用于显示拉力传感器的最大数值。

6.根据权利要求1所述的堆石坝面板基础面约束应力检测方法，其特征在于：混凝土试块的尺寸为5mm×5mm×5mm。