水工建築物應力監測

水工建築物應力監測是指運用監測儀器和設備，對水工建築物在內、外部荷載和各種因素作用下引起的應力大小、分布及其變化所進行的監測。

基本介紹

• 中文名：水工建築物應力監測
• 外文名：stress monitoring of hydraulic structure     
• 學科：水利工程
• 領域：監測
• 依據：監測儀器和設備
• 監測內容：應力大小、分布及其變化

簡介

水工建築物應力監測是指運用監測儀器和設備，對水工建築物在內、外部荷載和各種因素作用下引起的應力大小、分布及其變化所進行的監測。應力監測的目的:①通過監測了解水工建築物內部實際應力的大小、方向和分布，以檢驗建築物中應力是否超出材料的強度極限，分析判斷建築物產生裂縫及其擴展甚至破壞的可能性，以便及時採取措施，保證工程安全。②將實測成果與設計假定數據對比，以檢驗設計假定數據、計算方法和施工方法的合理性，為以後設計和施工選取數據和方法提供資料。

水工建築物應力監測的監測項目

包括混凝土應力監測、鋼筋應力監測、鋼板應力監測和土壓力監測。

(1)混凝土應力監測。將應變計和無應力計埋設在混凝土內，用檢測設備通過應變計和無應力計測量混凝土應變及混凝土的非應力應變，利用徐變資料和監測數據進行計算，求得測點的混凝土應力。對於己知的壓應力區，可以採用應力計直接測量混凝土的壓應力。

(2)鋼筋應力監測。將鋼筋計焊接在受力鋼筋上，同時在鋼筋周圍的混凝土內埋設無應力計和應變計，通過這些儀器的監測數據計算鋼筋應力和鋼筋與混凝土接觸處的混凝土應力。

(3)鋼板應力監測。在鋼管、蝸殼等水工鋼結構上焊接專用夾具，安裝小應變計，通過應變監測數據計算鋼板內的應力。

(4)土壓力監測。採用土壓計和孔隙水壓力計監測土體內的應力和孔隙水壓力或監測水工建築物邊界上承受的土壓力和孔隙水壓力。通過計算可以從土壓計和孔隙水壓力計的監測數據確定土體內或建築物邊界上土的有效應力。

水工建築物應力監測的國際發展概況

水工混凝土建築物的應力監測開始於1926年，美國內政部墾務局在加利福尼亞州的史蒂文森溪(Stevenson Creek)拱壩上進行了混凝土應變監測，通過計算確定拱壩應力分布，研究拱壩計算方法。20世紀30年代，美國和歐洲相繼發展了差動電阻式和振弦式兩種監測儀器，美國在胡佛、大古力(Urand Coulee)、夏斯塔（ Shasta）等混凝土大壩上進行了應力應變觀測。1952年美國卡爾遜(R. W. Carlson)研製的應力計達到實用階段，用以直接測量混凝土壓應力。1916年德國戈德貝克(A. J. Uoldbeck)研製了一種土壓力盒，用於土壓力監測。20世紀60年代以來，許多高土石壩中都開展了土壓力監測項目。由於應力監測的複雜性，混凝土應力和土壓力的監測儀器和監測技術還有待進一步研究和提高。

水工建築物應力監測的國內發展概況

中國水工混凝土應力監測開始於20世紀50年代中期。60年代以來興建的混凝土大壩中一般都開展了應力監測，埋設了國產差阻式儀器;70年代以來國產差阻式儀器產品形成系列，滿足了大壩建設需要。中國土壓力監測開始於60年代，浙江橫山土壩的土壓力監測取得了一定成果，國產鋼弦式土壓力盒在土體應力，特別是在邊界土應力監測中得到套用。80年代研製了性能較好的鋼弦式、電阻片式土壓計，為高土石壩的土應力監測創造了條件。80年代中期自動化的監測系統和數字式儀表開始在應力監測中套用，提高了監測速度和準確度。90年代中期，分散式大壩監測自動化系統研製成功並推廣套用，進一步為應力監測提供了先進手段。