低温季节混凝土浇筑仓表面应力应变监测试验及反馈分析.pdf
《低温季节混凝土浇筑仓表面应力应变监测试验及反馈分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《低温季节混凝土浇筑仓表面应力应变监测试验及反馈分析.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、水利水电技术第 4 4卷2 0 1 3年第6期 低 温季 节混凝 土浇筑仓表面应 力应变监测 试验及反馈分析 瞿立新 ,黄耀英 ,周宜红 ,高祥泽 ,周绍武 ,李金河 ( 1 武汉大学 水资源与水 电工程科学国家重点实验 室,湖北 武汉4 3 0 0 7 2 ;2 三峡大学 水利与环境学院, 湖北 宜 昌4 4 3 0 0 2 ;3 中国长江三峡集 团公司,湖北 宜昌4 4 3 0 0 2 ) 摘要 :结合西南某建设 中的混凝 土坝工程 ,通过在混凝 土浇筑仓表 面埋设 多向应变计组及无应力 计 ,监测低温季节混凝土表面应力应变状态。首先对无应力计 实测值建立统计模型反演热膨胀 系数从 而分
2、离 出混凝 土 自生体 积 变形 ,然后根 据应 变计 组 实测应 变 ,结合无 应 力计测值 获得 实际应力 ,最后 建立有限元模型进行温度场、应力场反馈分析 ,并统计施工过程中混凝土试件劈拉强度 ,进行开裂风 险判断。分析表明,该混凝土坝浇筑仓低温季节保温效果好,总体开裂风险较小,但需要重视揭 开保 温被 时段 以及新浇筑预冷混凝土对下层混凝土冷击产生的开裂风险。 关键词 :混凝土浇筑仓 ;低温季节;应力应 变监测;开裂风险 中图分类号 :T V 3 3 2 文献标识码 :A 文章编号 :1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 3 ) 0 6 - 0 0 5 7 0 6 Ex pe
3、 r i m e nt a nd f e e dba c k a n al ys i s o n s t r e s s - s t r a i n m o ni t o r i n g o f c o nc r e t e p l a c i n g s ur f a c e d ur i ng l ow- t e mpe r a t ur e s e a s o n Q U L i x i n ,H U A N G Y a o y i n g ,Z H O U Y i h o n g ,G A O X i a n g z e ,Z H O U S h a o w u ,L I J i n
4、h e ( 1 S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d H y d ro p o w e r E n g i n e e ri n g S c i e n c e ,Wu h a n U n i v e r s i t y ,Wu h a n 4 3 0 0 7 2 ,Hu b e i , C h i n a ; 2 C o l l e g e o f Hy d r a u l i c& E n v i r o n me n t a l E n g i n e e ri n g o f T
5、 h r e e Go r g e s Un i v e r s i t y,Yi c h a n g 4 4 3 0 0 2, Hu b e i ,C h i n a; 3 C h i n a T h r e e G o r g e s C o r p o r a t i o n ,Y i c h a n g 4 4 3 0 0 2 ,Hu b e i , C h i n a ) Abs t r a c t:I n a c c o r d an c e wi t h a c o nc r e t e d a m u n de r c o ns t r uc t i on i n t he S
6、 o u t h we s t Ch i n a, t h e s t r e s s s t r a i n s t a t e o f t h e c o n c r e t e s u r f a c e d u ri n g t h e l o w- t e mp e r a t u r e s e a s o n i s mo n i t o r e d t h r o u g h t h e mu l t i -d i r e c t i o n a l s t r a i n g a u g e a r r a y s a n d t h e n o n - s t r e s
7、s me t e r s e mb e d d e d i n t h e s u r f a c e o f t h e c o n c r e t e p l a c i n g a r e a F i r s t l y,a s t a t i s t i c a l mo d e l i s e s t a b l i s h e d w i t h t h e me a s u r e d V alu e s f r o m t h e n o n - s t r e s s me t e r s f o r i n v e r t i n g t h e r e l e v a n
8、 t t h e r ma l e x p a n s i o n c o e ffi c i e n t , S O a s t o s e p a r a t e o u t the a u t o g e n o u s v o l u me d e f o rm a t i o n o f t h e c o n c r e t e S e c o n d l y,the a c t u a l s t r e s s i s o b t a i n e d i n a c c o r d a n c e w i t h t h e me a s u r e d v alu e s f
9、r o m t h e n o n s t r e s s me t e r s b a s e d o n t h e a c t u a l l y me a s ur e d v alu e s f rom t h e s t r a i n g a u g e a rra y s Fi n a l l y, a fin i t e e l e me n t mo de l i s b u i l t up f o r t he f e e db a c k a n a l y s i s o n the t e mp e r a t u r e fi e l d a n d s t r
10、 e s s fi e l d a n d , mo r e o v e r ,t h e s p l i t t i n g t e n s i l e s t r e n g t h s o f t h e c o n c r e t e s a mp l e s g o t d u rin g t h e c o n s t r u c t i o n a r e fi g u r e d o u t f o r j u d g i n g t h e c r a c k i n g r i s k T h e a n a l y s i s s h o w s t h a t t h
11、o u g h t h e e f f e c t o f t h e t e m p e r a t u r e i n s u l a t i o n me a s u r e f o r t h e c o n c r e t e p l a c i n g a r e a d u rin g t h e l o w t e mp e r a t u r e s e a s o n i s b e t t e r wi t h l e s s c r a c k i n g ri s k , t h e a g r e a t a t t e n t i o n o n t h e c
12、r a c k i n g r i s k f r o m t h e c o l d s h o c k c a u s e d b y b o t h t h e n e w l y p l a c e d p r e c o o l e d c o n c r e t e o r t h e r e mo v i n g o f t h e i n s u l a t i o n c o v e r s a r e s t i l l n e c e s s a r y t o b e p a i d Ke y wo r d s : c o n c r e t e p l a c i n
13、 g a r e a ;l o w t e mp e r a t u r e s e a s o n;s t r e s s s t r a i n mo n i t o rin g ;c r a c k i n g ris k 工程实践证实 ,混凝土坝的贯穿裂缝绝大多数是 由表面裂缝发展而成 ,而表面裂缝又多是 由长间歇加 上气温骤降时未达到足够的保温效果引起的。朱伯芳 院士针对寒潮期间降温引起的应力、混凝土表面 Wa te rRe s o u r c e s a n dHy d r o po we rEn g i n e e r i n g V o 1 4 4 No 6 收稿 日期 :2
14、0 1 2 0 4 2 1 基金项 目:国家 自然科学基金 ( 5 1 0 7 9 0 7 9 ) 。 作者简介:瞿立新 ( 1 9 8 4 一 ) ,男 ,博士研究 生。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 瞿立新, 等低温季节混凝土浇筑仓表面应力应变监测试验及反馈分析 等效表面放热系数及保温层厚度的计算方法进行了详 细论述 ,同时指出全面温控 、长期保温可有效防止表 面裂缝出现。张子 明 则进一步论证适 当保温是抵 御寒潮的有效途径,并通过研究气温骤降引起混凝土 温度应力的计算方法 ,给出气温骤降引起温度变化规 律及温度应力情况。其实在低温季节表面保温选择合 理
15、保温力度,优化保温效果才是温控防裂的关键 ,而 非保温强度越 大越好 J ,那 么在低温季节 浇筑仓 表 面的真实应力应变状态如何 、开裂风险大小 ,这些问 题为工程单位所关注 。针对高温季节低温混凝土入仓 对下层混凝土冷击作用 ,周宜红等 已从 现场温度 监测结合反馈分析做 了详细论述 ,但低温季节 ,新浇 筑混凝土对下层混凝土的应力应变影响如何 ,这些问 题同样也为工程单位所关注,但至今尚未见该类试验 的报道。为此 ,本文结合西南某在建特高拱坝,在典 型浇筑仓表面埋设 4向两两正交的平面应变计组并辅 助无应力计 ,对低温季节浇筑仓表面应力应变状态及 新浇筑混凝土对下层混凝土应力应变影响进行
16、试验研 究,针对监测及计算应力并不能直观判断混凝土开裂 情况 ,采用开裂风险进行判断 ,并统计该大坝混凝土 试件块 ( 2 0 0 92 0 1 2年) 劈拉强度值 ,计算 出抗裂安 全系数下的容许拉应力 ,作为开裂风险判断的依据。 1 基本原理 1 1 应变计组实测值转换为实际应力原理 采用变形法将应变计组实测值转换为实际应力的 相关原理在文献 57 已有详细介绍 ,当进行混凝 土浇筑仓表面应力应变状态监测时,对于浇筑仓中间 区域 ,可以近似认为处于平面应力状态 ,为此在浇筑 仓中间区域表面布置 4向平面应变计组 和无应力计 , 实测应变转化为实际应力的计算公式为 r , = E ( , 一
17、 。 ) Q 一 ( r ) 一 n 1 1 + c ( , T i ) ( 1 ) 式中,E ( 一T , r ) 为以 下 为加荷龄期 ,单位应力 持续作用到 T 的总变形的倒数 ,即 T 时刻的有效弹 性模 量 E ( 孑 ,丁 ): E( r ) 1 +c ( r , 7 _ ) E( ) ( T ) 为扣除 自由体积变形 ( 温度变形和 自生体积变 形 ) 的应变 ; q 为平面应力问题的泊松 比矩阵。 在 T 时刻的混凝土实际应力为 n一1 = A o - + A o - =A o - =0 i =0 1 2开裂风险判断 ( 2 ) 大体积混凝土开裂通常是针对拉应力而言 ,文献 8
18、 中提出了一套采用开裂风险系数 叼控制早期混凝 土裂缝的专家系统 ,从而量化判断裂缝出现与否 ,国 内大坝温控计算中也常用此评价开裂风险,即 : ( 3 ) 7 j ) 式中,7 7 为开裂风险系数 ; r为龄期 ; ( ) 为 r时 刻对应混凝土拉应力; ( ) 为 r时刻对应混凝土抗 拉强度或容许拉应力 。 针对由开裂风险系数如何给定评价范围问题 ,文 献 8 9 通过多组混凝土配合 比试验统计其平均值 给出评判标准如表 1所列 ,本试验仍采用 该评价标 准 。 表 1 开裂风 险评价标准 l 评语 开裂风险较小 开裂风险较大 开裂l临界值 开裂 2 混凝土浇筑仓表面应力应变监测 西南某在
19、建水电站大坝为特高双曲拱坝,最大坝 高 2 8 5 5 IT I ,大坝分为 3 1个浇筑坝段 ,坝身布设 7 个表孔 ,8个深孔 ,受力条件较为复杂,为达到温控 防裂的目的 ,在混凝土浇筑仓埋设常规温度计 ,并在 4个典型坝段埋设分布式光纤进行最 高温度监测T 作 。由于该拱坝规模巨大 ,从提高混凝土抗裂安全性 出发 ,对施工期温控提出了更为严格的要求。混凝土 大坝高位浇筑块 浇筑仓的顶面 、上游表面 、下游 表 面、左右横缝侧面共 5个临空面 ,根据不 同部位重要 程度及施工方便程度进行分区保温,该试验在浇筑仓 顶面进行 ,对应保温材料为 5 c m聚乙烯保温被 ( 简称 保温被 ) 。试
20、验仓混凝土强度为 C。 舳 3 5 ,其配合 比如 表 2所列,根据试验室试验数据拟合弹性模量 、徐变 度公式 为 E( )= 4 2 5 ( 1 一e 加 ) C( t , )=( 0 1 5 9 5 0 2+5 6 6 0 8 8 2 I 。 。 )X 1 一 e 一 。 ( 一 1 +( 1 6 1 6 9 6 8+ 4 8 5 0 2 4 1 丁 一 。 o 7 0 7 ) 1一e一 。 。 l 2 ( f 一 表 2混凝土配合 比 胶材用量 k g n l 。 强度 水胶 砂率 用水量 粉煤灰 等级 级配 粉煤 胶材 掺量 比 水泥 k g m 灰 总量 Cl8 0 3 5 四 0
21、4 51 2 4 l 1 8 61 l 8 2 8 2 3 5 文献 2 经验公式确定抗 裂安全系数为 1 6 7 7 。 统计 2 0 1 12 0 1 2年期间大坝 C 1 8 o 3 5混凝土浇筑仓现 水利水电技术第4 4卷2 0 1 3年第6期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 场试件块 7 d 、2 8 d 、9 0 d 、1 8 0 d劈拉强度值 ,基于 劈拉强度 、抗裂安全系数的容许拉应力见表 3 。 表 3容许拉应力 龄期 d 平均劈拉强度 MP a 容许拉应力( K 2=1 6 7 7 ) MP a 7 1 5 7 0 9 3 6 2 8 2 3
22、 3 1 3 8 7 9 0 3 41 2 0 3 5 1 8 O 3 6 2 1 5 2 1试验 方案 2 1 1 埋设 方案 在典型坝段典型浇筑仓( 高程 5 1 5 5 1 8 lq f i ) 表面 埋设平面 4向应变计组如图 1 所示 ,为扣除应变计组 监测结果中混凝土的非应力应变 ,应变计组附近辅助 1 支无应力计。应变计组和无应力计均埋设在距典型 浇筑仓表面为 1 5 c m处 ,对应 高程为 5 1 7 8 5 i n 。监 测周期在应变计组安装埋设完成起为 1 次 2 h ,混凝 土终凝后改为 1次 4 h ,上层新混凝土覆盖完成 7 d 后再改为 1次 1 d 。相邻无应力
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 低温 季节 混凝土 浇筑 表面 应力 应变 监测 试验 反馈 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【qu****i】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【qu****i】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。