CN204007585U - 一种隔离式无应力计装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种隔离式无应力计装置，包括应变计和套筒，应变计和套筒之间浇注混凝土，应变计的上端和下端与套筒通过铅丝拉线连接，应变计置于套筒的轴心和高程方向的中下部，套筒的筒口敞开，套筒包括内筒和外筒，内筒和外筒之间具有间隙，外筒的筒口具有向外的翻边，套筒还包括泡沫塑料内胆，泡沫塑料内胆的形状与内筒的内表面形状相同固定在内筒的内表面上，泡沫塑料内胆的内表面均匀涂抹有沥青涂层。本实用新型的有益效果是：提高无应力计的抗外压能力；增强套筒筒口抵抗集中应力的能力；减小筒口应力传递；增大桶内混凝土变形范围；保持筒内混凝土温度、湿度与外界一致。

Description

一种隔离式无应力计装置

技术领域

本实用新型涉及用于测量混凝土自由体积变形的无应力计的结构。

背景技术

在混凝土坝的应力应变观测中，无应力计是用来测量除外力作用以外的由于混凝土物理化学因素及温度湿度变化引起的变形，这部分非应力变形也称为自由体积变形。准确测量自由体积变形是水电站大坝安全监测的重要内容，无应力计测量自由体积变形准确与否会影响对大坝安全的判断。无应力计套筒应满足2个条件：（1）无应力计套筒必须能隔离外界应力的作用，同时也不能受到筒内壁的侧限约束，因此，需采用隔层断开与周边混凝土的联系，且其内层的刚度应尽可能小；（2）浇注在无应力计筒内的混凝土应保持与筒外混凝土一致，这就要求筒的内壁和顶部既不能吸水，也不能积水。

过去对无应力计处于一种半无应力状态，筒内应力存在有一过渡区的认识不足，如仪器安置偏高，位于过渡区的部分存在一定的应力。最初的无应力计套筒上大下小的圆锥形，如图1所示，这种结构的无应力计测值受套筒结构影响，在很多工程中，无应力计测值与施工期坝体自重、蓄水水位相关，套筒结构存在筒深不足以测得应力应变、外筒壁抗压能力较低以致变形影响监测数据及隔层传力的情况，如图2所示。

中国专利文献CN201653600U公开了一种隔离式无应力计，其采用了圆柱形的套筒结构，克服了传统无应力计中存在应力的状态，但这种结构无法排除外部混凝土施工的干扰对套筒产生的不均匀应力以及筒口的集中应力，并且，将外界混凝土与无应力计中的混凝土柱隔开，使得测试结果过于理论化，在实际使用中测试精度还有待进一步提高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种隔离式无应力计装置，在保持筒内混凝土与外界混凝土温度湿度等环境一致的前提下，其隔绝外力效果更好，外筒壁抗外压及集中力能力更强，保持筒内混凝土自由变形以使测量自由体积变形更为准确。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种隔离式无应力计装置，包括应变计和套筒，所述应变计和所述套筒之间浇注混凝土，所述应变计的上端和下端与所述套筒通过铅丝拉线连接，所述应变计置于所述套筒的轴心和高程方向的中下部，所述套筒的筒口敞开，所述套筒包括内筒和外筒，所述内筒和外筒均为圆柱形钢筒，所述外筒的壁厚为所述内筒的壁厚的2倍，所述内筒和外筒之间具有间隙，所述间隙的宽度不小于所述内筒壁厚的3倍，所述内筒和外筒的上边缘焊接固定，所述外筒的筒口具有向外的翻边，所述翻边与所述外筒连为一体，所述套筒还包括泡沫塑料内胆，所述泡沫塑料内胆的形状与所述内筒的内表面形状相同固定在所述内筒的内表面上，所述泡沫塑料内胆的厚度为所述内筒壁厚的35-45倍，所述泡沫塑料内胆的内表面均匀涂抹有沥青涂层，所述沥青涂层的厚度为所述内筒壁厚的4-6倍。

本实用新型的有益效果是：1、提高无应力计的抗外压能力。混凝土施工的干扰将对无应力计的外筒产生较大不均匀应力，从而产生外筒变形以影响测量结果，本实用新型加厚的外筒厚度能抵抗较强的施工过程引起的外力，防止套筒变形以影响测量结果。2、增强无应力计的套筒筒口抵抗集中应力的能力。有限元计算表明，无应力计的外筒在使用过程中，筒口将产生明显的应力集中，加宽的筒口能有效抵抗应力集中对外筒的影响，保持外筒的形状。3、减小筒口应力传递。有限元计算表面，筒口存在应力过度区，应力在桶内混凝土中由上到下逐步衰减，衰减速率递减，加大套筒高度并将仪器放在套筒的中下部能使仪器测得的应力应变极小。当套筒筒内高度为550mm，把目前常见的标距为150mm、200mm和250mm的无应力计放入套筒轴心和高程方向的中下部，外界应力从筒口传递到仪器上端已经衰减到允许范围内；圆柱形套筒结构较常规圆锥形外筒能有效减小筒口应力传递。4、增大桶内混凝土变形范围。泡沫塑料内胆结构固有的塑性提供筒内混凝土足够的变形空间，让筒内混凝土在自由体积变形范围内变形而不产生附加应力。5、保持筒内混凝土温度、湿度与外界一致。开敞式的混凝土套筒能使筒内混凝土与外界混凝土连续，使筒内混凝土的温度和湿度与外界保持一致，从而使测得的自由体积变形能够运用到混凝土应力的计算中。

附图说明

图1为传统的无应力计套筒结构。

图2为传统的无应力计套筒外界竖直压力为12MPa时的应力衰减图。

图3为本实用新型的轴心剖面图。

图4为本实用新型在外界竖直压力为12MPa时的应力衰减图。

图5为本实用新型的俯视图。

图6为本实用新型的套筒的立体图。

图7为本实用新型在外界竖直压力为12MPa时套筒外侧应力分布图。

具体实施方式

参照附图3-7。

本实用新型的隔离式无应力计装置包括应变计1和套筒，应变计1和套筒之间浇注混凝土11，套筒的筒口敞开，套筒包括内筒4和外筒5，内筒4和外筒5均为圆柱形钢筒，外筒5的壁厚为内筒4的壁厚的2倍，即外筒5采用加厚的结构，可以抵抗混凝土对套筒外壁的挤压力，在本实施例中，内筒4的筒底外径390mm，筒高595mm，筒壁厚1mm，外筒5的筒底外径为400mm，筒高为600mm，筒壁厚2mm，应变计1的上端和下端与套筒通过铅丝拉线7连接，以固定应变计1的位置，应变计1置于套筒轴心和高程方向的中下部，由于套筒的高度和形状是影响筒内应变计1受力最为主要的因素，当采用圆柱形套筒，且套筒深度达到600mm时，即使按常见标距最大的应变计（标距为250mm）放入后，应变计上端承受的应力也已经很小，满足测量要求，根据图4的应力衰减图可以看出，应变计1所处的位置完全避开外界应力影响。

内筒4和外筒5的上边缘焊接固定，形成焊边8，外筒5的筒口具有向外的翻边9，翻边9与外筒5连为一体，翻边9为外筒5筒口的加宽结构，加宽的筒口能抵抗筒口的应力集中，防止套筒变形，内筒4和外筒5之间具有间隙6，间隙6的宽度不小于内筒4的壁厚的3倍，在本实施例中，间隙6的宽度为3mm，间隙6进一步隔开内外筒，隔断外界应力影响。套筒还包括泡沫塑料内胆10，泡沫塑料内胆10的形状与内筒4的内表面形状相同且固定在内筒4的内表面上，泡沫塑料内胆10的厚度为内筒4的壁厚的35-45倍，这样可以利用泡沫塑料内胆的固有塑形为套筒内的混凝土提供足够的变形空间，在本实施例中，泡沫塑料内胆10的厚度为40mm，为了保护泡沫塑料内胆10，防止混凝土渗入泡沫塑料内胆10，在泡沫塑料内胆10的内表面均匀涂抹有沥青涂层3，沥青涂层3的厚度为内筒壁厚的4-6倍，在本实施例中，沥青涂层3的厚度为5mm。

本实用新型的具体操作方式如下：在混凝土浇筑过程中，将本实用新型的套筒放入浇注的混凝土中，筒口朝上，在埋设应变计1时，先在筒底铺一层混凝土，然后放入应变计1，应变计1的放入位置处于套筒轴线上，其高程方向上套筒的中下部，应变计1的上下两端通过铅丝拉线7与内筒4连接，然后把应变计1周围的空隙用混凝土11填充，应变计1的电缆线2从筒口引出，再将整个套筒和应变计1全部浇筑在混凝土内，在施工过程中确保筒内混凝土材料与筒外的混凝土材料保持一致。

Claims (1)

1.一种隔离式无应力计装置，包括应变计和套筒，所述应变计和所述套筒之间浇注混凝土，其特征在于：所述套筒的筒口敞开，所述套筒包括内筒和外筒，所述内筒和外筒均为圆柱形钢筒，所述外筒的壁厚为所述内筒的壁厚的2倍，所述应变计置于所述套筒的轴心和高程方向的中下部，所述应变计的上端和下端与所述套筒通过铅丝拉线连接，所述内筒和外筒之间具有间隙，所述间隙的宽度不小于所述内筒壁厚的3倍，所述内筒和外筒的上边缘焊接固定，所述外筒的筒口具有向外的翻边，所述翻边与所述外筒连为一体，所述套筒还包括泡沫塑料内胆，所述泡沫塑料内胆与所述内筒的内表面形状相同且固定在所述内筒的内表面上，所述泡沫塑料内胆的厚度为所述内筒壁厚的35-45倍，所述泡沫塑料内胆的内表面均匀涂抹有沥青涂层，所述沥青涂层的厚度为所述内筒壁厚的4-6倍。