應力應變監(jiān)測設計的主要目標和優(yōu)化原則

時間：2023-12-21

應力應變監(jiān)測的成功與否，很大程度上取決于監(jiān)測儀器的設計布置。現(xiàn)行混凝土壩監(jiān)測規(guī)范中的9.2.1條對應力和應變監(jiān)測布置的要求，與總則4.0.1的要求存在一定差距。

現(xiàn)行規(guī)范指出為了準確測量應力分布，需要在整個斷面布置大量的儀器。這樣可能會增加測點和儀器的數(shù)量，從而增加設計優(yōu)化的難度。為了減少測點和儀器數(shù)量，可能會考慮刪除一些對應力分布影響較小但對監(jiān)測仍具有一定作用的測點或儀器。有學者提出“少而精”的布置要求，但這樣的理解可能導致一些必要的儀器也被刪除，使得設計變得“少而不精”。

我們認為，應力應變監(jiān)測儀器的布置應以大壩監(jiān)測為要目標，而不是單純地驗證設計計算成果。驗證計算成果只能是次要目標。事實上，計算成果和實測成果之間存在很大差異。這是因為計算中使用的荷載是可能承受的大主要荷載的疊加，而不是實際承受的荷載;壩體邊界條件是設計壩體的輪廓線，而不是真實的壩體邊界條件;筑壩材料的徐變特性、自生體積變形和基巖的各向異性一般也不考慮;施工期間不斷變化的溫度應力等等都不可能反映到計算成果中，而實測應力成果卻真實地反映了測點的實際應力。

從國內外對分縫施工重力壩的實測應力成果可以看到縱縫兩側的應力是不連續(xù)的，和計算成果大相徑庭，鋼筋計實測成果證實鋼筋中的實際應力主要是溫度應力而不是外荷載應力，由此可見“驗證計算成果”作為監(jiān)測目標是不合適的，有可能事倍功半。

因此，我們強調應力應變監(jiān)測儀器布置也應以監(jiān)測大壩作為目標，設計優(yōu)化也應以保證有足夠監(jiān)測的儀器為目標。為此，就深入了解高混凝土壩的結構設計和施工方法(包括施工期混凝土的溫度控制)，針對大壩在施工和運行時的破壞風險，選擇關鍵部位合理進行儀器布置。這樣以監(jiān)測為目標的設計布置的儀器，其測點位置和儀器數(shù)量都會比較少而合理，而在工程施工、蓄水和運行期都能有足夠的儀器監(jiān)測大壩。

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