一种混凝土内部应力的测量装置及其测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN102322982A
(43)申请公布日2012.01.18

(21)申请号CN201110171572.2

(22)申请日2011.06.24

(71)申请人三峡大学
地址443002湖北省宜昌市大学路8号

(72)发明人吴剑李建林陈池张国栋赵家成程圣国晏华斌

(74)专利代理机构宜昌市三峡专利事务所

代理人成钢

(51)Int.CI
G01L1/00

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称
一种混凝土内部应力的测量装置及
其测量方法

(57)摘要
一种混凝土内部应力的测量装置及
其测量方法，包括两半球壳，左半球壳、
右半球壳和测力钢环拼装成球形腔体，测
力钢环设有胶基应变片，球形腔体设有信
号采集板，胶基应变片引线连接信号采集
板，信号采集板连有信号传输线。装置埋
设在混凝土结构中，测力钢环内表面等间
距贴有多个胶基应变片，根据测力钢环表
面测得的应变值拟合测力钢环表面应变余
弦函数曲线，根据函数曲线的相位角和幅
值测得混凝土主应力方向和主应力大小。
本发明一种混凝土内部应力的测量装置及
其测量方法，克服现有混凝土内部结构应
力监测应变计组埋设定位困难以及数据可
靠性差的缺点，尤其适合测量大体积混凝
土结构内部的应力状态。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

2014-03-26授权授权

2012-03-14实质审查的生效实质审查的生效

2012-01-18公开公开

权利要求说明书

1.一种混凝土内部应力的测量装置，包括两半球壳，其特征在于：左半球壳（1）、
右半球壳（2）和测力钢环（3）拼装成球形腔体，测力钢环（3）设有胶基应变片
（4），球形腔体设有信号采集板（5），胶基应变片（4）引线连接信号采集板
（5），信号采集板（5）连有信号传输线（6）。

2.根据权利要求1所述一种混凝土内部应力的测量装置，其特征在于：所述测力钢
环（3）内侧等间距设有多个胶基应变片（4）。

3.根据权利要求1或2所述一种混凝土内部应力的测量装置，其特征在于：所述测
力钢环（3）外表面为粗糙面。

4.一种混凝土内部应力的测量方法，其特征在于：一个测力钢环（3）和左半球壳
（1）、右半球壳（2）共同组成一个球状测力结构，埋设在混凝土结构中，测力钢
环（3）内表面等间距贴有多个胶基应变片（4），根据测力钢环（4）表面测得的
应变值拟合测力钢环（4）表面应变余弦函数曲线，根据函数曲线的相位角和幅值
测得混凝土主应力方向和主应力大小。

5.根据权利要求4所述一种混凝土内部应力的测量方法，其特征在于：所述测力钢
环（3）内侧按顺时针或逆时针方向等间隔角度贴上胶基应变片（4）。

6.根据权利要求4或5所述一种混凝土内部应力的测量方法，其特征在于：所述测
力钢环（3）外表面刻花或是锈蚀。

说明书

<p>技术领域

本发明涉及一种混凝土内部应力的测量装置及其测量方法，属于混凝土应力测量领
域。

背景技术

混凝土大坝在修建时为了能够在大坝建成后对大坝安全运行状态进行监测，需要在
大坝内部埋设混凝土应变计，通过对混凝土应变监测数据的解算，得到混凝土内部
的应力状态。目前在混凝土大坝应力监测方面应用较多的是各种类型的应变计以及
由应变计组成的应变计组。埋设在混凝土中的单只应变计可以量测出混凝土沿应变
计方向的应变，如果要监测混凝土结构某一处的应力状态，必须将多个应变计按特
定方向排列埋设，对于不同的排列方式采用不同的解算公式得到该处应力状态。如
附图1所示，即为二支组、三支组和六支组应变计组中各个应变计排列的空间关
系。

由于应变计的埋设方向对正确解算应力状态量影响很大，因此埋设应变计组时，需
要严格控制应变计方位，角度误差一般不得超过±1°，为了保证埋设应变计方向的
正确，应变计组通常需固定在支座及支杆上埋设，应根据应变计组在混凝土内的位
置分别采用预埋锚杆或带铺杆预制混凝土块固定支座位置和方向。

应变计组除了埋设技术要求高，在解算方面的技术要求也很严格。首先应变计组中
各个应变计直接测量得到的物理量是应变量，而混凝土材料在无应力状态本身存在
自由体积变形，这部分变形是不会引起混凝土内部应力变化，因此在进行混凝土应
力解算前需要将每个应变计测量得到的应变量减去混凝土自由体积变形，而这个物
理量需要通过无应变计测量得到，也就是说应变计组测量得到的应变量还需要结合
无应变计的测量数据才能正确解算混凝土的应力状态值。其次应变计组中各个应变
计的测量值的变化都会对解算结果产生显著影响，因此当某个应变计测量结果存在
较大误差或是失效，很有可能导致整个应变计组的失效。