一種混凝土壩與土石壩連接結(jié)構(gòu)界面變形監(jiān)測(cè)儀器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于水電工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水電工程混凝土壩與土石壩連 接結(jié)構(gòu)接觸面變形監(jiān)測(cè)儀器，該監(jiān)測(cè)儀器適用于土石建筑物與混凝土等剛性建筑物之間連 接結(jié)構(gòu)的界面變形監(jiān)測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002] 土石壩與混凝土壩等剛性建筑物之間的連接是當(dāng)前水電工程技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技 術(shù)問(wèn)題之一。國(guó)外對(duì)土石壩與混凝土壩連接結(jié)構(gòu)技術(shù)研究較早，最早運(yùn)用于工程在上世紀(jì) 30年代，國(guó)外如日本、澳大利亞已有連接結(jié)構(gòu)工程運(yùn)用案例，日本絕大多數(shù)的連接結(jié)構(gòu)大多 在40m以下，澳大利亞已建工程中高度基本不超過(guò)50m。土石壩與混凝土壩連接結(jié)構(gòu)在中國(guó) 的起步相比國(guó)外較晚，但是國(guó)內(nèi)的應(yīng)用比較多，觀音巖、丹江口、劉家峽、飛來(lái)峽、大廣壩、河 南板橋水庫(kù)復(fù)建工程、碧口、魯布革、碧流河等水電工程是其中的典型代表。上述工程中觀 音巖水電站混凝土重力壩與心墻堆石壩連接結(jié)構(gòu)高度達(dá)到75m，為國(guó)內(nèi)最高的連接結(jié)構(gòu)，躋 身世界大型接頭工程前列。雖然土石壩與混凝土壩連接結(jié)構(gòu)建設(shè)水平已趨于成熟，但對(duì)于 超高連接結(jié)構(gòu)界面變形的監(jiān)測(cè)儀器，國(guó)內(nèi)研究甚少，因此現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)儀器和方法已不能滿 足連接結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展的需求，需要研究一種適用于混凝土壩與土石壩連接結(jié)構(gòu)的界面變形 監(jiān)測(cè)儀器。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種混凝土壩與土石壩連接 結(jié)構(gòu)界面變形監(jiān)測(cè)儀器，以解決水電站混凝土壩與土石壩連接結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的難題，為類似工 程提供經(jīng)驗(yàn)。
[0004] 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：
[0005] -種混凝土壩與土石壩連接結(jié)構(gòu)界面變形監(jiān)測(cè)儀器，包括第一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和第二監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)，連接結(jié)構(gòu)包括混凝土壩部分和土石壩部分；
[0006] -種混凝土壩與土石壩連接結(jié)構(gòu)界面變形監(jiān)測(cè)儀器，所述的連接結(jié)構(gòu)分為兩部 分，一部分屬于混凝土壩，另一部分屬于土石壩；該界面變形監(jiān)測(cè)儀器包括第一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、 第二監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和讀數(shù)儀；
[0007] 所述的第一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括第一位移計(jì)、第二位移計(jì)、第一萬(wàn)向節(jié)、第二萬(wàn)向節(jié)、第 三萬(wàn)向節(jié)、第一預(yù)埋錨筋、第二預(yù)埋錨筋和第一混凝土塊；所述的第一位移計(jì)的一端通過(guò)第 一萬(wàn)向節(jié)與第一預(yù)埋錨筋相連，另一端通過(guò)第二萬(wàn)向節(jié)與第二位移計(jì)的一端相連；第二位 移計(jì)的另一端通過(guò)第三萬(wàn)向節(jié)與第二預(yù)埋錨筋相連；
[0008] 設(shè)第二萬(wàn)向節(jié)、第一萬(wàn)向節(jié)和第三萬(wàn)向節(jié)分別為所在的三角形的三個(gè)頂點(diǎn)A、B、 C，Z ABC =Z BCA =Z CAB = 60°，即為等邊三角形，第一位移計(jì)和第二位移計(jì)的夾角為 60。；
[0009] 第二萬(wàn)向節(jié)還與第一混凝土塊固定相連，所述的第一混凝土塊固定于土石壩中；
[0010] 所述的第一預(yù)埋錨筋和第二預(yù)埋錨筋預(yù)埋于混凝土壩中；
[0011] 所述的第二監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括第三位移計(jì)、第四位移計(jì)、第四萬(wàn)向節(jié)、第五萬(wàn)向節(jié)、第 六萬(wàn)向節(jié)、第三預(yù)埋錨筋、第四預(yù)埋錨筋和第二混凝土塊；所述的第三位移計(jì)的一端通過(guò)第 四萬(wàn)向節(jié)與第三預(yù)埋錨筋相連，另一端通過(guò)第五萬(wàn)向節(jié)與第四位移計(jì)的一端相連；第四位 移計(jì)的另一端通過(guò)第六萬(wàn)向節(jié)與第四預(yù)埋錨筋相連；
[0012] 設(shè)第五萬(wàn)向節(jié)、第四萬(wàn)向節(jié)和第六萬(wàn)向節(jié)分別為所在的三角形的三個(gè)頂點(diǎn)0、P、 Q，Z OPQ =Z PQO =Z QOP = 60°，即為等邊三角形，第三位移計(jì)和第四位移計(jì)的夾角為 60。；
[0013] 第五萬(wàn)向節(jié)還與第二混凝土塊固定相連，所述的第二混凝土塊固定于土石壩中；
[0014] 所述的第三預(yù)埋錨筋和第四預(yù)埋錨筋預(yù)埋于混凝土壩中；
[0015] 所述的第一位移計(jì)、第二位移計(jì)、第一萬(wàn)向節(jié)、第二萬(wàn)向節(jié)和第三萬(wàn)向節(jié)所在的平 面與壩基礎(chǔ)面相平行，即為水平放置；
[0016] 所述的第三位移計(jì)、第四位移計(jì)、第四萬(wàn)向節(jié)、第五萬(wàn)向節(jié)和第六萬(wàn)向節(jié)所在的平 面與壩基礎(chǔ)面相垂直，且與所述的第一位移計(jì)、第二位移計(jì)、第一萬(wàn)向節(jié)、第二萬(wàn)向節(jié)和第 三萬(wàn)向節(jié)所在的平面相正交，即為垂直放置；
[0017] 所述的第一混凝土塊和第二混凝土塊之間的距離為0. 5-lm ;
[0018] 所述的第一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和第二監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分別通過(guò)電纜與讀數(shù)儀相連，以采集監(jiān)測(cè)數(shù) 據(jù)。
[0019] 進(jìn)一步，優(yōu)選的是所述的第一預(yù)埋錨筋、第二預(yù)埋錨筋、第三預(yù)埋錨筋和第四預(yù)埋 錨筋均與混凝土壩的軸線方向相平行
[0020] 進(jìn)一步，優(yōu)選的是所述的電纜在連接結(jié)構(gòu)接觸面以U字形走線。本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)該知曉電纜牽引方向即走線方向。
[0021] 進(jìn)一步，優(yōu)選的是所述的第一位移計(jì)、第二位移計(jì)、第三位移計(jì)和第四位移計(jì)外均 套有鋼管，且鋼管兩端密封。
[0022] 進(jìn)一步，優(yōu)選的是第一混凝土塊和第二混凝土塊的規(guī)格均為30cmX 30cmX 30cm。
[0023] 進(jìn)一步，優(yōu)選的是所述的第一位移計(jì)、第二位移計(jì)、第三位移計(jì)和第四位移計(jì)均為 電位器式位移計(jì)。
[0024] 進(jìn)一步，優(yōu)選的是所述的讀數(shù)儀為電位器式讀數(shù)儀。
[0025] 一種混凝土壩與土石壩連接結(jié)構(gòu)界面變形監(jiān)測(cè)方法，基于上述任意一項(xiàng)混凝土壩 與土石壩連接結(jié)構(gòu)界面變形監(jiān)測(cè)儀器，包括如下步驟：
[0026] 步驟（1)，按照上述要求，布設(shè)好混凝土壩與土石壩連接結(jié)構(gòu)界面變形監(jiān)測(cè)儀器；
[0027] 步驟（2)，利用第一位移計(jì)、第二位移計(jì)、第三位移計(jì)和第四位移計(jì)的變化來(lái)監(jiān)測(cè) 混凝土壩與土石壩連接結(jié)構(gòu)的界面變形，具體如下：
[0028] (2. 1)對(duì)于第一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)第二萬(wàn)向節(jié)、第一萬(wàn)向節(jié)和第三萬(wàn)向節(jié)分別為所在的 三角形的三個(gè)頂點(diǎn)A、B、C ;安裝時(shí)，AB、AC和BC之間長(zhǎng)度均為L(zhǎng)'AB= L' Ae= L' Be= L，第一 位移計(jì)的讀數(shù)并換算得到第一位移計(jì)拉伸壓縮變形A Lab，第二位移計(jì)的讀數(shù)并換算得到第 二位移計(jì)拉伸壓縮變形A LAe，變形后，AB之間的長(zhǎng)度為L(zhǎng)ab= L+ Δ L AB，AC之間的長(zhǎng)度為L(zhǎng)ac = L+ALac，通過(guò)公式（I )可以計(jì)算得到變形后頂點(diǎn)A到接觸面垂直距離Lad，即垂足是D :
[0029]
[0030] 通過(guò)公式（II )計(jì)算得到變形后垂足D到C點(diǎn)的距離Lcd:
[0032] 安裝埋設(shè)時(shí)垂足D到C點(diǎn)的距離為L(zhǎng)' CD= 0· 5L' BC= 0· 5L，利用公式（III)可以 計(jì)算第一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所在部位水平向剪切變形L1:
[0033] L1= Lcn-LrCD= Lcd-O. 5L (III)
[0034] 利用公式（IV )可以計(jì)算得到連接結(jié)構(gòu)接觸面法向拉壓變形L2:
[0036] (2. 2)對(duì)于第二監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)第五萬(wàn)向節(jié)、第四萬(wàn)向節(jié)和第六萬(wàn)向節(jié)分別為所在的 三角形的三個(gè)頂點(diǎn)〇、P、Q;安裝時(shí)，〇P、〇Q和PQ之間長(zhǎng)度均為L(zhǎng)'QP=L' _=!； P(j=L，第三 位移計(jì)的讀數(shù)并換算得到第三位移計(jì)拉伸壓縮變形A Lff，第四位移計(jì)的讀數(shù)并換算得到第 四位移計(jì)拉伸壓縮變形A Lmj，變形后，OP之間的長(zhǎng)度為L(zhǎng)w= L+ △ L ^ OQ之間的長(zhǎng)度為L(zhǎng)aj =L+Δ Lmj，通過(guò)公式（V )可以計(jì)算得到變形后頂點(diǎn)0到接觸面垂直距離Li3r，即垂足是R :
[0038] 通過(guò)公式（VI)計(jì)算得到變形后垂足R到Q點(diǎn)的距離Lrq:
[0040] 安裝埋設(shè)時(shí)垂足R到Q點(diǎn)的距離為L(zhǎng)' w= 0· 5L' P(j= 0· 5L，利用公式（VE )可以 計(jì)算第二監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所在部位豎直向剪切變形L3:
[0041] L3= L QR-L QR= L QR-〇. 5L ( VH )
[0042] 利用公式（VID )可以計(jì)算得到連接結(jié)構(gòu)接觸面法向拉壓變形L4:
[0044] 本實(shí)用新型第一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和第二監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的區(qū)別點(diǎn)在于：第一監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 監(jiān)測(cè)水平向剪切變形，第二監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)豎直向剪切變形。
[0045] 本實(shí)用新型混凝土壩與土石壩連接結(jié)構(gòu)界面變形監(jiān)測(cè)儀器的安裝步驟如下：
[0046] (1)確定混凝土壩與土石壩連接結(jié)構(gòu)界面變形監(jiān)測(cè)儀器安裝埋設(shè)位置后，在混凝 土壩與土石壩接觸面上打孔，然后放入錨筋，并用砂漿充填。
[0047] (2)根據(jù)連接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)計(jì)算成果選擇合適量程的電位器式位移計(jì)（以下簡(jiǎn) 稱"位移計(jì)"），儀器安裝埋設(shè)具體過(guò)程為：
[0048] ①第一位移計(jì)、第二位移計(jì)、第三位移計(jì)和第四位移計(jì)外均套適配直徑的鋼管， 兩端用涂黃油的棉紗或麻絲封口，防止泥沙進(jìn)入。
[0049] ②為了使位移計(jì)變形與同部位壩體一致，分別澆注第一混凝土塊和第二混凝土塊 埋設(shè)于壩體中。將其中第二監(jiān)測(cè)系統(tǒng)豎直布置，以監(jiān)測(cè)接觸面豎向剪切變形和接觸面法向 拉壓變形，第一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水平布置，監(jiān)測(cè)接觸面水平剪切變形和接觸面法向拉壓變形。
[0050] (3