混凝土建筑物應(yīng)力監(jiān)測(cè)

(1)間接監(jiān)測(cè)法

在混凝土建筑物內(nèi)部埋設(shè)單支或成組的應(yīng)變計(jì)及無(wú)應(yīng)力計(jì)，用電阻比電橋或?qū)Ｓ脵z測(cè)儀表測(cè)量這些儀器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。由應(yīng)變計(jì)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可計(jì)算出混凝土在荷載和其他因素作用下的總應(yīng)變，由無(wú)應(yīng)力計(jì)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可計(jì)算出非應(yīng)力應(yīng)變，從混凝土總應(yīng)變中扣除非應(yīng)力應(yīng)變后即得到混凝土的應(yīng)力應(yīng)變，再運(yùn)用混凝土徐變?cè)囼?yàn)資料即可從應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算出混凝土應(yīng)力。

(2)直接觀測(cè)法

對(duì)于壓應(yīng)力方向比較明確的部位，可以利用應(yīng)力計(jì)直接測(cè)量混凝土內(nèi)的壓應(yīng)力。由于儀器結(jié)構(gòu)上的原因，不能測(cè)量混凝土內(nèi)的拉應(yīng)力，因此這種方法只適用于已知的混凝土受壓區(qū)。

混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)資料應(yīng)按規(guī)范要求及時(shí)整理計(jì)算，獲得測(cè)點(diǎn)的主應(yīng)力、最大剪應(yīng)力等最終的監(jiān)測(cè)成果。根據(jù)這些應(yīng)力監(jiān)測(cè)成果可以研究分析結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作狀態(tài)，進(jìn)一步利用統(tǒng)計(jì)理論和力學(xué)理論分析應(yīng)力監(jiān)測(cè)成果，以便研究某種主要荷載作用下的應(yīng)力狀態(tài)，與模型試驗(yàn)及結(jié)構(gòu)計(jì)算成果進(jìn)行對(duì)比，從而改進(jìn)設(shè)計(jì)計(jì)算方法并為安全評(píng)估和實(shí)際運(yùn)行提供依據(jù)。

混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)工作早在1926年即已開(kāi)始，美國(guó)內(nèi)政部墾務(wù)局在加利福尼亞州的史蒂文森溪（Stevenson Creek）拱壩上觀測(cè)蓄水放水應(yīng)力，使用了140支遙測(cè)碳棒應(yīng)變計(jì)觀測(cè)應(yīng)變。1931年美國(guó)的卡爾遜（R.W.Carlson）研制成一系列差動(dòng)電阻式儀器，于1933年在莫里斯（Morris）壩上試用，1944年建成的夏斯塔（Shasta）壩埋設(shè)了大量的卡爾遜儀器，取得了豐富的觀測(cè)成果，應(yīng)力監(jiān)測(cè)技術(shù)和監(jiān)測(cè)儀器達(dá)到實(shí)用階段?？栠d進(jìn)一步研制了直接測(cè)量混凝土壓應(yīng)力的壓應(yīng)力計(jì)，到1952年已生產(chǎn)應(yīng)用，應(yīng)力監(jiān)測(cè)技術(shù)更加成熟。

從20世紀(jì)30年代起，一些歐洲國(guó)家研制了鋼弦式應(yīng)變計(jì)，并得到普遍應(yīng)用。60年代開(kāi)始，日本研究貼片式監(jiān)測(cè)儀器。到70年代，這種以電阻應(yīng)變片制作傳感元件的儀器投入應(yīng)用，在日本已取代差動(dòng)電阻式儀器。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，美國(guó)、瑞士、日本等國(guó)家研制并生產(chǎn)了差動(dòng)電阻式儀器的數(shù)字顯示的小型測(cè)量?jī)x表，并在大型水電站安裝使用自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。與此同時(shí)，歐洲一些國(guó)家也實(shí)現(xiàn)了鋼弦式儀器監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化。

中國(guó)混凝土壩應(yīng)力監(jiān)測(cè)始于20世紀(jì)50年代。最初在三門(mén)峽i流溪河、上猶江、梅山和佛子嶺水庫(kù)等混凝土壩上埋設(shè)差動(dòng)電阻式儀器i由于儀器性能差，經(jīng)驗(yàn)不足，沒(méi)有取得成果。60年代以來(lái)，許多大型工程(如劉家峽水電站、新安江水電站、葛洲壩水利樞紐、龍羊峽水電站等)的混凝土壩都埋設(shè)了應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀器，取得了監(jiān)測(cè)成果。到80年代中期，研制成功了差動(dòng)電阻式儀器的自動(dòng)采集和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，并創(chuàng)造了用五芯電纜連接儀器的“五芯測(cè)法”，完全消除了電纜電阻對(duì)儀器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的影響，提高了長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度。90年代中期，分布式大壩監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)研制成功并得到推廣應(yīng)用，使應(yīng)力監(jiān)測(cè)更加準(zhǔn)確、快捷。

根據(jù)壩型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、地質(zhì)條件和基礎(chǔ)處理、應(yīng)力狀態(tài)及分層分塊施工情況等，合理地選擇垂真于壩軸線的監(jiān)測(cè)斷面及水平監(jiān)測(cè)截面，布置相應(yīng)的監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)。

應(yīng)力監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)所需布置的儀器取決于應(yīng)力狀態(tài)。在平面應(yīng)力狀態(tài)下，一般布置4支應(yīng)變計(jì)。其中1支水平；1支垂直；2支分別與水平和垂直應(yīng)變計(jì)構(gòu)成45°角。這4支儀器形成一個(gè)平面，稱(chēng)四向應(yīng)變計(jì)組。在平面應(yīng)變狀態(tài)下，一般布置5支應(yīng)變計(jì)，除按平面應(yīng)力狀態(tài)布置的應(yīng)變計(jì)組外，在垂直儀器平面方向布置1支應(yīng)變計(jì)，稱(chēng)五向應(yīng)變計(jì)組。在空間應(yīng)力狀態(tài)下，一般布置七向應(yīng)變計(jì)組或九向應(yīng)變計(jì)組，3支應(yīng)變計(jì)沿3個(gè)坐標(biāo)軸方向，其余6支應(yīng)變計(jì)與坐標(biāo)軸成45°角。每一應(yīng)變計(jì)組附近都需要布置1支無(wú)應(yīng)力計(jì)，為應(yīng)變監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算提供實(shí)測(cè)的混凝土非應(yīng)力應(yīng)變。已知主應(yīng)力方向的平面應(yīng)力狀態(tài)測(cè)點(diǎn)可以布置單向或兩向應(yīng)變計(jì)。應(yīng)力計(jì)一般只在測(cè)點(diǎn)上布置1支，使受壓平面垂直于所測(cè)壓應(yīng)力方向。

應(yīng)力監(jiān)測(cè)一般是指在建構(gòu)筑物施工過(guò)程中，如鋼結(jié)構(gòu)安裝、卸載、改造、加固，混凝土澆筑等過(guò)程，采用監(jiān)測(cè)儀器對(duì)受力結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段，在監(jiān)測(cè)值接近控制值時(shí)發(fā)出報(bào)警，用來(lái)保證施工的安全性，也可用于檢查施工過(guò)程是否合理。

簡(jiǎn)介

用途及擴(kuò)展

根據(jù)青冶工程(QYETC)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，還有如下幾種監(jiān)測(cè)類(lèi)型（含應(yīng)力監(jiān)測(cè)）：

鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)

大型施工項(xiàng)目應(yīng)力變化監(jiān)測(cè)

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)

基坑監(jiān)測(cè)

大體積混凝土澆筑溫度監(jiān)測(cè)

軌道、碼頭監(jiān)測(cè)等2100433B

包括混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)、鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)、鋼板應(yīng)力監(jiān)測(cè)和土壓力監(jiān)測(cè)。

(1)混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)。將應(yīng)變計(jì)和無(wú)應(yīng)力計(jì)埋設(shè)在混凝土內(nèi)，用檢測(cè)設(shè)備通過(guò)應(yīng)變計(jì)和無(wú)應(yīng)力計(jì)測(cè)量混凝土應(yīng)變及混凝土的非應(yīng)力應(yīng)變，利用徐變資料和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，求得測(cè)點(diǎn)的混凝土應(yīng)力。對(duì)于己知的壓應(yīng)力區(qū)，可以采用應(yīng)力計(jì)直接測(cè)量混凝土的壓應(yīng)力。

(2)鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)。將鋼筋計(jì)焊接在受力鋼筋上，同時(shí)在鋼筋周?chē)幕炷羶?nèi)埋設(shè)無(wú)應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)，通過(guò)這些儀器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算鋼筋應(yīng)力和鋼筋與混凝土接觸處的混凝土應(yīng)力。

(3)鋼板應(yīng)力監(jiān)測(cè)。在鋼管、蝸殼等水工鋼結(jié)構(gòu)上焊接專(zhuān)用夾具，安裝小應(yīng)變計(jì)，通過(guò)應(yīng)變監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算鋼板內(nèi)的應(yīng)力。

(4)土壓力監(jiān)測(cè)。采用土壓計(jì)和孔隙水壓力計(jì)監(jiān)測(cè)土體內(nèi)的應(yīng)力和孔隙水壓力或監(jiān)測(cè)水工建筑物邊界上承受的土壓力和孔隙水壓力。通過(guò)計(jì)算可以從土壓計(jì)和孔隙水壓力計(jì)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)確定土體內(nèi)或建筑物邊界上土的有效應(yīng)力 。

包體法地應(yīng)力監(jiān)測(cè)。 2100433B