[發明專利]一種模擬不同應力條件下混凝土構件水力劈裂試驗裝置

有效

• 申請號: 201310673554.3
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN103698218A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 甘磊;沈振中;徐力群;嚴中奇;焦延濤;黃青福;柴先墩;宗原
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N1/28
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

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技術領域

本發明涉及混凝土構件水力劈裂的試驗裝置的技術領域。

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背景技術

????水力劈裂是水流在巖體或混凝土的間隙運動與周圍固體變形耦合的過程，表現為高壓水流將巖體或混凝土內已有的裂隙和空隙驅動擴張、擴展、相互貫通等。

隨著筑壩技術和快速發展，一批200m～300m級大型混凝土高壩被興建及投入運行。高水頭作用下的混凝土結構水力劈裂問題備受關注，成為當下水利工程界廣為研究的基礎課題。混凝土水力劈裂發生機理復雜，實際工程中混凝土構件的水力劈裂問題復雜。例如，混凝土壩由于溫度、施工和混凝土干縮等因素的影響，壩體表面不可避免地存在裂縫，裂縫的形式多樣，如水平縫、垂直縫等。裂縫所處的工況也很復雜，如：無應力縫、受壓縫、受拉縫等。由于試驗設備和測試技術等條件限制，以往學者僅針對單軸受拉壓條件下的混凝土試件進行高壓水劈裂試驗，且無法開展不同初始裂縫傾斜角情況下的水力劈裂試驗。為了進一步研究混凝土構件的水力劈裂問題，需要設計一種新的水力劈裂試驗裝置。

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發明內容

本發明目的是提供一種能夠在不同應力狀態和不同初始裂縫傾斜角條件組合工況下的混凝土結構水力劈裂試驗研究的模擬混凝土構件水力劈裂的試驗裝置。

一種模擬混凝土構件水力劈裂的試驗裝置，包括一面開口的長方體模具，模具內灌注混凝土得到混凝土構件，混凝土構件內預設8根耐高壓水彎管，每根耐高壓水彎管的末端設置水壓傳感器接頭；預制初始裂縫周圍打磨出一定范圍的凹槽，布置夾式引伸計和應變片，并用隔水絕緣膠填充磨平；混凝土構件上設置水密封鋼板，水密封鋼板上布置有進水口和帶密封帽的排氣口。

本發明耐高壓水彎管伸入混凝土構件內的一端設置用于防止耐高壓水彎管堵塞的透水土工布。

本發明的水密封剛板與混凝土構件之間通過螺栓固定連接。

本發明的水密封剛板與混凝土構件之間設置隔水絕緣膠。

本發明的應變片布置于裂縫端部兩側，一側垂直于開裂方向布置8個，另一側大致沿構件主應力方向對稱布置16個，總計24個。

本發明采用上述技術方案，與現有技術相比具有如下優點：

本發明所述試件澆筑采用的鋼模具，鋼模內部尺寸為長600mm、寬300mm、高300mm、壁厚20mm，試模的前后及左右側對稱開有若干圓孔，便于預埋螺紋鋼筋，用來開展受拉應力條件下的水力劈裂試驗。

本發明所述混凝土試件，試件采用全級配混凝土，試件尺寸為長600mm、寬300mm、高300mm，試件內部埋設有8根耐高壓水彎管，導管出口端通過轉換接口與水壓傳感器相連；試件上部預埋入8根螺紋鋼筋；試件上部裂縫口附近的區域用打磨機打磨出一塊低于試件表面10mm左右的凹槽區域，用來布置應變片、夾式引伸計；試件前后側及左右側預埋入螺紋鋼筋若干（模擬受拉情況時，需預埋入螺紋鋼筋，受壓情況則不需要預埋螺紋鋼筋）。

本發明所述水密封鋼板，鋼板尺寸為長150mm、寬150mm、厚20mm，鋼板鉆有8個大螺紋孔，與預埋入試件上部的8根螺紋鋼筋一一對應，通過螺帽與水密封鋼板緊密接觸；鋼板中心位置開有2個小螺紋孔，用來設置進水口和排氣口，排氣口設置有密封帽。

本發明所述各式試驗數據測量儀器包括24個應變片，布置于試件上表面凹槽內；3個夾式引伸計，分別布置于試件上表面凹槽內預制裂縫中部和端部；8個水壓傳感器，通過轉換接頭與導出的耐高壓導管連接；2個荷載傳感器和2個位移傳感器，分別用來測量試件前后側和左右側施加的荷載和產生的位移值。試驗過程中的測量數據均可在主機上實時采集和保存。

本發明的優點：

1）改進了以往裝置只能開展單軸拉壓情況下水力劈裂試驗的缺陷，采用該試驗裝置可開展不同應力條件下的全級配混凝土結構水力劈裂試驗研究，實用性更廣。

2）可根據試驗需要，開展不同初始裂縫傾斜角情況下全級配混凝土結構水力劈裂試驗研究，可用來研究不同初始裂縫傾斜角對水力劈裂試驗的影響。

3）試驗水壓、軸壓加載系統相互獨立，可根據試驗工況要求，自由調節和控制，且試驗過程中應變，位移、荷載、水壓等試驗數據均可實現全程自動采集和保存。

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附圖說明

圖1為本發明的整體結構示意圖。

圖2為圖1的俯視圖。

圖3為本發明試件模具的結構示意圖。

圖4為本發明進水口與排氣口布置示意圖。

圖5為本發明的初始裂縫的示意圖。