壩體-庫(kù)水耦合動(dòng)力模型試驗(yàn)中水壓力傳感器的安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壩體-庫(kù)水耦合動(dòng)力模型試驗(yàn)中水壓力傳感器的安裝方法，屬于水工結(jié)構(gòu)工程與模型試驗(yàn)研究領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]地震作用下上游庫(kù)水及壩體相互的動(dòng)力作用對(duì)壩體自身的動(dòng)力響應(yīng)有著重要的影響。在振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行壩體-庫(kù)水耦合地震動(dòng)力模型試驗(yàn)時(shí)，一般采用在模型壩體上游側(cè)放置一個(gè)盛滿水的矩形水箱模擬庫(kù)水對(duì)壩體的動(dòng)力作用，其難點(diǎn)之一是:壩體的模型材料及壩體模型本身與水箱的接觸面很難保證不漏水，并且如何測(cè)得模型壩體上游面的動(dòng)水壓力值也是亟待解決的問題；
且在振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行壩體-庫(kù)水耦合地震動(dòng)力模型試驗(yàn)時(shí)，需要采用水壓力傳感器測(cè)得上游面的動(dòng)水壓力。試驗(yàn)時(shí)，需要將水壓力傳感器鑲嵌在模型壩體上游表面使之與上游庫(kù)水充分接觸才能測(cè)得振動(dòng)時(shí)壩體上游面的動(dòng)水壓力值。這其中存在的問題是，在進(jìn)行壩體-庫(kù)水耦合地震動(dòng)力模型試驗(yàn)時(shí)為滿足試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c原型壩體的相似比尺要求，一般采用的壩體模型材料的彈性模量及強(qiáng)度均較低，而僅含有少量膠凝材料的模型材料存在防水性較差弊端，不能像原型壩體那樣獨(dú)立用于阻擋上游庫(kù)水。這種情況下要保證低強(qiáng)度模型壩體既能夠擋水，又能夠順利地安裝水壓力傳感器測(cè)得壩體上游面動(dòng)水壓力值是很難做到的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了壩體-庫(kù)水耦合動(dòng)力模型試驗(yàn)中水壓力傳感器的安裝方法，本試驗(yàn)的方法能夠解決了試驗(yàn)過程中模型材料及壩體模型與水箱接觸面的漏水及測(cè)得壩體上游面動(dòng)水壓力值的問題。
[0004]本發(fā)明壩體-庫(kù)水耦合動(dòng)力模型試驗(yàn)中水壓力傳感器的安裝方法是這樣實(shí)現(xiàn)的:所述安裝方法的具體步驟如下:
Stepl、當(dāng)現(xiàn)澆的試驗(yàn)壩體模型I初凝拆模后，組裝水庫(kù)-壩體耦合作用模擬系統(tǒng)；將水庫(kù)的模擬裝置，采用水箱2，吊裝至壩體模型I上游側(cè)；把水箱2靠壩體模型I 一側(cè)的側(cè)壁取消然后以壩體模型I上游側(cè)代替水箱2 —側(cè)側(cè)壁來擋水，使水箱2內(nèi)隔水塑料袋與壩體模型I上游面緊密接觸，以保證水箱2內(nèi)水體能夠模擬出原型壩體上游庫(kù)水的作用，如圖1所示；
St印2、當(dāng)步驟St印I的水庫(kù)-壩體耦合作用模擬系統(tǒng)組裝完成后，對(duì)壩體模型I上游迎水面的隔水塑料薄膜3穿孔，使布置于壩體模型I上游表面水壓力傳感器4的測(cè)壓膜片與水箱2中的水體充分接觸，以測(cè)得不同試驗(yàn)工況下壩體模型I不同部位的壓力值，如圖2和圖3所示。
[0005]所述步驟St印I中，壩體模型I與上游水庫(kù)即水箱2采用軟件連接方式模擬，使得地震動(dòng)力試驗(yàn)時(shí)能夠使壩體-庫(kù)水系統(tǒng)耦合起來，模擬出地震時(shí)上游庫(kù)水對(duì)壩體的相互作用，如圖1所示。
[0006]所述步驟Step2中，為使預(yù)埋在模型壩體上游表面的水壓力傳感器4的傳感器測(cè)頭6能夠準(zhǔn)確測(cè)得數(shù)據(jù)，則對(duì)附在壩體上游表面的隔水塑料薄膜3穿孔即小洞5并用螺絲8固定，加橡皮墊7以防漏水，如圖2和圖3所示。
[0007]本發(fā)明的工作原理是:采用在內(nèi)部放置薄塑料袋的水箱2作為模擬裝置來模擬壩體上游水庫(kù)，解決了試驗(yàn)時(shí)模型材料及模型壩體與水箱連接處漏水的問題，用壩體模型I上游面取代水箱2 —端側(cè)壁擋水，模擬上游庫(kù)水對(duì)壩體的作用；在測(cè)量動(dòng)水壓力時(shí)，隔水塑料薄膜3在相應(yīng)測(cè)點(diǎn)位置穿一個(gè)小洞5，使傳感器測(cè)頭6由小洞5穿出，墊上橡皮墊7，用螺絲8擰緊，保證水壓力傳感器4測(cè)點(diǎn)邊緣不漏水，又能測(cè)得數(shù)據(jù)。
[0008]本發(fā)明可將模型壩體上游側(cè)放置一個(gè)長(zhǎng)度為3.5倍模型壩高的矩形鋼架木箱，水箱內(nèi)放置一個(gè)與其內(nèi)部尺寸相一致的特制薄塑料袋，以保證水箱內(nèi)充滿水時(shí)不漏水；將模型壩體和模擬水庫(kù)裝置的水箱組裝完畢之后，對(duì)模型壩體上游迎水面的塑料薄膜穿孔，將水壓力傳感器的測(cè)試頭穿過塑料薄膜并以防水橡膠墊和螺絲旋緊固定，既保證水壓力傳感器被固定于壩體上游面相應(yīng)部位，又使其測(cè)壓膜片與水箱中的水體充分接觸，以測(cè)得不同試驗(yàn)工況下模型壩體上游面不同部位的壓力值。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明施工工藝簡(jiǎn)單，無需在模型壩體與水箱連接處采用專門防漏水裝置。采用內(nèi)附薄塑料袋的木箱模擬壩體上游的水庫(kù)，解決了模型材料及模型壩體與水箱連接處漏水的問題，以及測(cè)得模型壩體上游面的動(dòng)水壓力值的難題。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明中動(dòng)力試驗(yàn)壩體-水庫(kù)耦合系統(tǒng)模型；
圖2為本發(fā)明中水壓力傳感器安裝完成效果圖；
圖3為本發(fā)明中水壓力傳感器安裝分解結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明中試驗(yàn)實(shí)例測(cè)得模型壩體上游面最大動(dòng)水壓力分布。
[0011 ] 圖1-3中標(biāo)號(hào):1-壩體模型，2-水箱，3-隔水塑料薄膜，4-水壓力傳感器，5_小洞，6-傳感器測(cè)頭，7-橡皮墊，8-螺絲。
【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例1:如圖1-3所示，壩體-庫(kù)水耦合動(dòng)力模型試驗(yàn)中水壓力傳感器的安裝方法，Stepl、當(dāng)現(xiàn)澆的試驗(yàn)壩體模型I初凝拆模后，組裝水庫(kù)-壩體耦合作用模擬系統(tǒng)；將水庫(kù)的模擬裝置，采用水箱2，吊裝至壩體模型I上游側(cè)；把水箱2靠壩體模型I 一側(cè)的側(cè)壁取消然后以壩體模型I上游側(cè)代替水箱2 —側(cè)側(cè)壁來擋水，使水箱2內(nèi)隔水塑料袋與壩體模型I上游面緊密接觸，以保證水箱2內(nèi)水體能夠模擬出原型壩體上游庫(kù)水的作用；
St印2、當(dāng)步驟St印I的水庫(kù)-壩體耦合作用模擬系統(tǒng)組裝完成后，對(duì)壩體模型I上游迎水面的隔水塑料薄膜3穿孔，使布置于壩體模型I上游表面水壓力傳感器4的測(cè)壓膜片與水箱2中的水體充分接觸，以測(cè)得不同試驗(yàn)工況下壩體模型I不同部位的壓力值。
[0013]所述步驟St印I中，壩體模型I與上游水庫(kù)即水箱2采用軟件連接方式模擬，使得地震動(dòng)力試驗(yàn)時(shí)能夠使壩體-庫(kù)水系統(tǒng)耦合起來，模擬出地震時(shí)上游庫(kù)水對(duì)壩體的相互作用。
[0014]所述步驟Step2中，為使預(yù)埋在模型壩體上游表面的水壓力傳感器4的傳感器測(cè)頭6能夠準(zhǔn)確測(cè)得數(shù)據(jù)，則對(duì)附在壩體上游表面的隔水塑料薄膜3穿孔即小洞5并用螺絲8固定，加橡皮墊7以防漏水。
[0015]實(shí)施例2:如圖1-3所示，壩體-庫(kù)水耦合動(dòng)力模型試驗(yàn)中水壓力傳感器的安裝方法，Stepl、當(dāng)現(xiàn)澆的試驗(yàn)壩體模型I初凝拆模后，組裝水庫(kù)-壩體耦合作用模擬系統(tǒng)；將水庫(kù)的模擬裝置，采用水箱2，吊裝至壩體模型I上游側(cè)；把水箱2靠壩體模型I 一側(cè)的側(cè)壁取消然后以壩體模型I上游側(cè)代替水箱2 —側(cè)側(cè)壁來擋水，使水箱2內(nèi)隔水塑料袋與壩體模型I上游面緊密接觸，以保證水箱2內(nèi)水體能夠模擬出原型壩體上游庫(kù)水的作用；
St印2、當(dāng)步驟St印I的水庫(kù)-壩體耦合作用模擬系統(tǒng)組裝完成后，對(duì)壩體模型I上游迎水面的隔水塑料薄膜3穿孔，使布置于壩體模型I上游表面水壓力傳感器4的測(cè)壓膜片與水箱2中的水體充分接觸，以測(cè)得不同試驗(yàn)工況下壩體模型I不同部位的壓力值。
[0016]所述步驟St印I中，壩體模型I與上游水庫(kù)即水箱2采用軟件連接方式模擬，使得地震動(dòng)力試驗(yàn)時(shí)能夠使壩體-庫(kù)水系統(tǒng)耦合起來，模擬出地震時(shí)上游庫(kù)水對(duì)壩體的相互作用。
[0017]所述步驟Step2中，為使預(yù)埋在模型壩體上游表面的水壓力傳感器4的傳感器測(cè)頭6能夠準(zhǔn)確測(cè)得數(shù)據(jù)，則對(duì)附在壩體上游表面的隔水塑料薄膜3穿孔即小洞5并用螺絲8固定，加橡皮墊7以防漏水。
[0018]具體的，水箱2由角鋼和槽鋼做的骨架，鑲上木板側(cè)壁，特制薄塑料袋附在木板內(nèi)壁上防止漏水，具體尺寸為7000mm (長(zhǎng))X800mm (寬)X2200mm (高)。
[0019]本實(shí)例為某最大壩高為203m的碾壓混凝土重力壩，根據(jù)承載能力10t，尺寸為3X3m的三向振動(dòng)臺(tái)的特性，確定本實(shí)例試驗(yàn)原型與模型的幾何相似比尺為1:100 ;
本實(shí)例測(cè)得模型壩體上游面沿壩高的動(dòng)水壓力分布，如圖4。可以看出，地震過程中彈性壩體上游面動(dòng)水壓力最大值出現(xiàn)在約1/3壩高位置，這與我國(guó)現(xiàn)行水工抗震規(guī)范所使用的附加質(zhì)量法計(jì)算結(jié)果是相同的。
[0020]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.壩體-庫(kù)水耦合動(dòng)力模型試驗(yàn)中水壓力傳感器的安裝方法，其特征在于:所述安裝方法的具體步驟如下: Stepl、當(dāng)現(xiàn)澆的試驗(yàn)壩體模型(I)初凝拆模后，組裝水庫(kù)-壩體耦合作用模擬系統(tǒng)；將水庫(kù)的模擬裝置，采用水箱(2)，吊裝至壩體模型(I)上游側(cè)；把水箱(2)靠壩體模型(I) 一側(cè)的側(cè)壁取消然后以壩體模型(I)上游側(cè)代替水箱(2 ) 一側(cè)側(cè)壁來擋水，使水箱(2 )內(nèi)隔水塑料袋與壩體模型(I)上游面緊密接觸，以保證水箱(2)內(nèi)水體能夠模擬出原型壩體上游庫(kù)水的作用； St印2、當(dāng)步驟St印I的水庫(kù)-壩體耦合作用模擬系統(tǒng)組裝完成后，對(duì)壩體模型(I)上游迎水面的隔水塑料薄膜(3)穿孔，使布置于壩體模型(I)上游表面水壓力傳感器(4)的測(cè)壓膜片與水箱(2)中的水體充分接觸，以測(cè)得不同試驗(yàn)工況下壩體模型(I)不同部位的壓力值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壩體-庫(kù)水耦合動(dòng)力模型試驗(yàn)中水壓力傳感器的安裝方法，其特征在于:所述步驟Stepl中，壩體模型(I)與上游水庫(kù)即水箱(2)采用軟件連接方式模擬，使得地震動(dòng)力試驗(yàn)時(shí)能夠使壩體-庫(kù)水系統(tǒng)耦合起來，模擬出地震時(shí)上游庫(kù)水對(duì)壩體的相互作用。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壩體-庫(kù)水耦合動(dòng)力模型試驗(yàn)中水壓力傳感器的安裝方法，其特征在于:所述步驟Step2中，為使預(yù)埋在模型壩體上游表面的水壓力傳感器(4)的傳感器測(cè)頭(6)能夠準(zhǔn)確測(cè)得數(shù)據(jù)，則對(duì)附在壩體上游表面的隔水塑料薄膜(3)穿孔即小洞(5)并用螺絲(8)固定，加橡皮墊(7)以防漏水。
【專利摘要】本發(fā)明涉及壩體-庫(kù)水耦合動(dòng)力模型試驗(yàn)中水壓力傳感器的安裝方法，屬水工結(jié)構(gòu)工程與模型試驗(yàn)研究領(lǐng)域。本發(fā)明當(dāng)現(xiàn)澆的試驗(yàn)壩體模型初凝拆模后，組裝水庫(kù)-壩體耦合作用模擬系統(tǒng)；將水庫(kù)的模擬裝置，即水箱，吊裝至壩體模型上游側(cè)；將水箱靠壩體模型一側(cè)的側(cè)壁取消以壩體模型上游面代替水箱一側(cè)側(cè)壁擋水，使水箱內(nèi)隔水塑料袋與壩體模型上游面緊密接觸；對(duì)壩體模型上游迎水面的隔水塑料薄膜穿孔，使布置于壩體模型上游表面水壓力傳感器的測(cè)壓膜片與水箱中的水體充分接觸，以測(cè)得不同試驗(yàn)工況下壩體模型不同部位的水壓力值。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工工藝簡(jiǎn)單、便于操作，能夠準(zhǔn)確地測(cè)出地震時(shí)壩體上游表所承受的動(dòng)水壓力值。
【IPC分類】E02B1/02
【公開號(hào)】CN105040633
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510407608
【發(fā)明人】王銘明, 王海軍, 閆毅志, 武亮
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年7月13日