一种模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置，包括套设在混凝土试件外的整体钢框、橡胶圈、法兰盖、夹具、出气管、注水管、非接触式观测窗口；整体钢框上端面和下端面分别连通设有出气管和注水管，前后端面设有透明的非接触式观测窗口；橡胶圈一端由法兰盖固定于整体钢框的侧壁，另一端套于混凝土试件上，并通过夹具夹紧；形成过盈配合，密封中不使用环氧树脂胶，直接采用夹具对角夹紧，耗时短；在试验过程中，整体钢框中形成水腔，不与混凝土试件直接接触，可实现动水压的加载，不产生额外摩擦力，可消除传统装置中摩擦力对裂缝扩展的影响；结构简单，操作方便，密封安全可靠，可重复利用。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及一种模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置，属于水工混凝土劈裂模拟实验


技术介绍

近年来，一大批高坝的设计建设和安全运行标志着我国坝工技术整体上达到了国际先进水平，如小湾混凝土拱坝（坝高292m），二滩双曲拱坝（坝高240m），水布垭面板堆石坝（坝高233m）等。这些水利工程在我国经济发展、社会公共安全及生态环境等方面都发挥着巨大的作用，但随着筑坝技术的提升，大坝坝高的增加，高水压下的水力劈裂问题也显得日益严峻。一系列由于水力劈裂发生的重大事故还历历在目，如意大利的瓦伊昂拱坝(Vaiont)、美国的特顿坝(Teton)、法国的马尔帕赛拱坝(Malpasset)、英国的巴德海特坝(Balderhead)等。
经过多年来的运行，在高混凝土坝上均已存在不同程度的裂缝，甚至有的大坝在施工期间就已出现了各式的裂缝。这些裂缝处于高水压作用下，极易促使水力劈裂的发生。这不仅减少建筑物的使用寿命，影响到工程效益的充分发挥，而且严重危及下游人民的生命财产安全。因此，深入研究高水压下混凝土结构的水力劈裂问题势在必行。
进行混凝土构件水力劈裂问题试验模拟，其关键在于水压的密封问题。目前，一方面有学者在楔入式紧凑拉伸试件表面预制裂缝，采用环氧树脂胶将橡胶板对称粘贴于裂缝端面，然后用薄钢板将橡胶紧压于试件表面；另一方面，有学者将裂缝完全预制于试件内部，由两根细导管与外部连接，通过细导管向内部裂缝中充水或高压氮气的方法实现混凝土劈裂。前者密封效果受环氧树脂胶强度的影响，高水压作用下，密封效果欠佳，且由于钢板直接紧压橡胶于裂缝端面，所产生的摩擦力也必定影响试件的水力劈裂的过程；而后者虽然解决了试验的密封问题，但由于裂缝完全处于试件内部，无法施加动水荷载，只能测得试件发生劈裂时的静水压力和劈裂结束后裂缝的最终扩展路径，无法观测试件的劈裂过程。本专利技术提供了一种既可施加动水压，又可消除摩擦力影响，且能够观测到裂缝扩展实时路径，也能够测得缝间水压力分布的试验密封装置。

技术实现思路

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置。
技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
一种模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置，其特征在于：包括套设在混凝土试件外的整体钢框、橡胶圈、法兰盖、夹具、出气管、注水管、非接触式观测窗口；
混凝土试件中有一预制裂缝，整体钢框中套入混凝土试件且整体钢框位于预制裂缝相对应的位置；橡胶圈一端由法兰盖固定于整体钢框的侧壁，另一端套于混凝土试件上，并通过夹具夹紧；整体钢框上端面和下端面分别连通设有出气管和注水管，前后端面设有透明的非接触式观测窗口。
作为优选方案，所述的模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置，其特征在于：所述整体钢框以混凝土试件的预制裂缝为中心对称设置；橡胶圈、法兰盖、夹具以整体钢框为中心两侧各一套对称设置。
所述的模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置，其特征在于：所述的整体钢框内截面尺寸大于混凝土试件的截面，不与混凝土试件直接接触；所述整体钢框侧向可动。
作为优选方案，所述的模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置，其特征在于：所述的橡胶圈的截面为“L”形，内截面尺寸小于混凝土试件的截面，将橡胶圈底端套于混凝土试件上，形成过盈配合。
作为优选方案，所述的模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置，其特征在于：所述夹具为对角夹紧夹具，可实现橡胶圈与混凝土试件四边均压紧密封。
作为优选方案，所述的模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置，其特征在于：所述整体钢框的前后端面有贯穿凹槽，贯穿凹槽通过有机玻璃密封固定，组成两个透明的非接触式观测窗口。
作为优选方案，所述的模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置，其特征在于：所述预制裂缝位于混凝土试件上端面中心处，预制裂缝宽度为1~3mm，深度为150~200mm；混凝土试件中下段线性阵列均匀分布多个预留的水压测压孔。
作为优选方案，所述的模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置，其特征在于：所述整体钢框的内截面尺寸为500×500mm，大于混凝土试件的截面。
有益效果：本专利技术提供的模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置，与现有密封装置相比，该装置的整体钢框中形成水腔，可实现动水压的加载；该装置的整体钢框不与混凝土试件直接接触，不产生额外摩擦力，可消除传统装置中摩擦力对裂缝扩展的影响；橡胶圈的内截面尺寸小于试件截面尺寸，形成过盈配合，密封中不使用环氧树脂胶，直接采用夹具对角夹紧，耗时短；在试验过程中，整体钢框中形成水腔，不与混凝土试件直接接触，可实现动水压的加载，不产生额外摩擦力，可消除传统装置中摩擦力对裂缝扩展的影响；通过非接触式观测窗口可记录下整个劈裂过程中裂缝扩展的实时状况，由水压测压孔测得缝间水压力分布。本专利技术提供的所述密封装置，结构简单，操作方便，密封安全可靠，可重复利用。
附图说明
图1为本专利技术的结构示意图；
图2为图1中a部局部放大图；
图3为本专利技术实施时的剖面示意图；
图4为夹具的结构示意图。
图中：水压测压孔1、混凝土试件2、橡胶圈3、夹具4，法兰盖5、第整体钢框6、出气管7、M10螺栓孔8、M8螺栓孔9、非接触式观测窗口10、注水管11、预制裂缝12。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本专利技术作更进一步的说明。
如图1至图3所示，一种模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置，包括套设在混凝土试件外的整体钢框6、橡胶圈3、法兰盖5、夹具4、出气管7、注水管11、非接触式观测窗口10；混凝土试件2中有一预制裂缝12，整体钢框6中套入混凝土试件2且整体钢框6位于预制裂缝12相对应的位置；橡胶圈3一端由法兰盖5固定于整体钢框6的侧壁，另一端套于混凝土试件2上，并通过夹具夹紧；整体钢框6上端面和下端面分别连通设有出气管7和注水管11；前后端面设有透明的非接触式观测窗口10。
所述的整体钢框6内截面尺寸大于混凝土试件2的截面，不与混凝土试件直接接触；由于橡胶圈3的可延展性，所述整体钢框6侧向可动，不对混凝土试件产生额外的作用力。
作为优选，所述整体钢框6的前后端面有贯穿凹槽，贯穿凹槽通过有机玻璃密封固定，组成两个透明的非接触式观测窗口10。
作为优选，所述整体钢框6以混凝土试件2的预制裂缝12为中心对称设置；橡胶圈3、法兰盖5、夹具4以整体钢框6为中心两侧各一套对称设置。
如图3所示，所述的橡胶圈3的截面为“L”形，内截面尺寸小于混凝土试件2的截面，将橡胶圈3底端套于混凝土试件上，形成过盈配合。
所述预制裂缝12位于混凝土试件2上端面中心处，预制裂缝宽度为1~3mm，深度为150~200mm；混凝土试件2中下段线性阵列均匀分布多个预留的水压测压孔1。
如图4所示，所述夹具4为对角夹紧夹具，可实现橡胶圈3与混凝土试件2四边均压紧密封。
本实施例中，所述的混凝土试件2为全级配混凝土试件，尺寸为450×450×450mm；预留的水压测压孔1线性阵列分布于裂缝下侧，直径2mm；预制裂缝12宽2mm，深200mm，位于混凝土试件中心线处。为了使得对装置中加水压有一参考范围，应同时浇筑一批同样配比的无裂缝试件，并测定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置，其特征在于：包括套设在混凝土试件外的整体钢框、橡胶圈、法兰盖、夹具、出气管、注水管、非接触式观测窗口；混凝土试件中有一预制裂缝，整体钢框中套入混凝土试件且整体钢框位于预制裂缝相对应的位置；橡胶圈一端由法兰盖固定于整体钢框的侧壁，另一端套于混凝土试件上，并通过夹具夹紧；整体钢框上端面和下端面分别连通设有出气管和注水管，前后端面设有透明的非接触式观测窗口。

【技术特征摘要】
1.一种模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置，其特征在于：包括套设在混凝土试件外的整体钢框、橡胶圈、法兰盖、夹具、出气管、注水管、非接触式观测窗口；
混凝土试件中有一预制裂缝，整体钢框中套入混凝土试件且整体钢框位于预制裂缝相对应的位置；橡胶圈一端由法兰盖固定于整体钢框的侧壁，另一端套于混凝土试件上，并通过夹具夹紧；整体钢框上端面和下端面分别连通设有出气管和注水管，前后端面设有透明的非接触式观测窗口。
2.根据权利要求1所述的模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置，其特征在于：所述整体钢框以混凝土试件的预制裂缝为中心对称设置；橡胶圈、法兰盖、夹具以整体钢框为中心两侧各一套对称设置。
3.根据权利要求1所述的模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置，其特征在于：所述的整体钢框内截面尺寸大于混凝土试件的截面，不与混凝土试件直接接触；所述整体钢框侧向可动。
4.根据权利要求1所述的模拟全级配混凝土构件水力劈裂的密封装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉泉，赵文虎，杜成斌，游茂源，李开春，李润璞，章鹏，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32