水工建筑物的应力和温度观测

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(1)混凝土坝的应力和温度观测。应力观测,可根据工程的重要性、建筑物的类型、受力情况和地基条件,选择一些具有代表性的坝段进行。如对重力坝,一般选择一个溢流坝段和一个非溢流坝段作为观测坝段,在观测坝段上除靠近地基(距地基不小于5m)布置一个观测截面外,还可根据坝高、结构形式等条件布置几个截面,每个截面上最少布置5个测点。对于拱坝一般选择拱冠梁和拱座断面作为观测面。

混凝土坝的内部温度观测,可采用电阻式温度计等,测点分布应该是越接近坝体表面越密。在钢管、廊道、宽缝和伸缩缝附近,测点还应适当加密。坝体内部温度的观测应与坝体周围的水温、气温、基岩温度等外界因素的观测相配合。

(2)混凝土面板堆石坝的面板应力和温度观测。混凝土面板堆石坝的面板应力和温度观测包括混凝土的应力观测及钢筋应力观测两部分,对于一、二级工程须同时观测混凝土的温度。应力观测应与坝的上下游水位、气温、挠度和接缝位移等观测配合进行,同步测量,以便对观测结果进行比较分析。

面板的混凝土应力观测须在面板内埋设应变计(或应变计组)​,同时另外埋设无应力计并做混凝土的徐变试验。应变计(或应变计组)用以观测混凝土的应力应变及非应力应变两者之和,无应力计用以观测混凝土的非应力应变。非应力应变包括由温度、湿度及化学因素共同作用产生的总变形。钢筋应力,用在钢筋的设定部位焊接的钢筋计观测。面板应力观测的测点应选择在有代表性的板条上(观测板条)​,所有应变计要埋设在观测板的中性平面(即在板厚度的中间位置)​,并与板的迎水面平行。所有测点在观测板中性平面上的位置应沿水平向和坡向按规定的网格状排列。钢筋计布置在钢筋网上。应变计及钢筋计还同时应具有测温功能。

(3)土压力观测。土压力的观测常用土压力计,土压力计有边界式(接触式)和埋入式(土中)两类,前者用于测量土与混凝土建筑物表面接触处的接触压力;后者用于测量坝体(土坝)填土的内部土压力。

土坝土压力的观测断面可选取1~2个横剖面,在每个断面上按不同高程布置2~3排测点。对于心墙坝,每排测点可分别布置在心墙中心线、心墙与坝壳接触面上,以及下游坝壳内。为计算大小主应力、剪应力,仪器应成组埋设(每组2~3个)​。如与孔隙水压力计配合埋设,则可求得总应力。

适用于土石坝压力观测的土压力计(埋入式)有钢弦式和差动电阻式。钢弦式仪器长期稳定性好,结构牢固,操作方便,易自动化,分为立式和卧式,它是利用钢弦伸长或缩短而引起自振频率的变化来反应应力的变化,经常采用。接触面处的土压力观测,在承受填土侧压力的建筑物部位,如岸墙、与土石坝连接的溢洪道等建筑物的边墙,选择受力最大的1~2个断面布置测点,测点在挡土建筑物二分之一墙高度以下布置应密一些,上部可稀一些。土压力计的埋设,应在混凝土建筑物施工的同时进行,观测后应绘制出断面上的土压力分布图和接触压力过程线。

(4)土坝孔隙水压力观测。土坝孔隙水压力观测的目的是了解土石坝坝身或坝基产生的孔隙水压力大小及其分布与消散情况,以及其对施工阶段的质量、进度的影响,大坝运用期间的渗流状态与坝身稳定状况,以确保大坝安全。孔隙水压力观测应与变形观测、土压力观测配合进行,并应同时观测上下游水位、降雨量和地下水位(包括坝两岸山体内的水位)​。

观测设备的布置,一般应在原河床、最大坝高处、合拢段、地基状况较差的横断面布设。观测断面至少应有2个(包括最大坝断面)​,并尽可能与沉降和土压力观测设在同一横断面上,测点应尽量靠近。孔隙水压力观测仪器设备分为水管式、测压管式、钢弦式、差动电阻式和电阻应变片式等,不同结构形式应采用不同的埋设方法。对孔隙水压力观测资料,应及时整理分析,绘成成果曲线和计算值对比论证,结合施工运用,分析孔隙水压力变化速率、范围和趋势,提出对设计、施工和运用的意见和建议。成果曲线包括:①土坝孔隙水压力过程线;②孔隙水压力与荷载的关系曲线;③孔隙水压力等值线图;④库水位与孔隙水压力水头过程线;⑤沉降量与孔隙水压力关系曲线等。

 

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