岩体地基不同边界条件底板的约束系数测定方法技术

本发明专利技术提出一种岩体地基不同边界条件底板的约束系数测定方法，属于工程建筑领域，能够解决现有技术中约束系数在坚硬碎石土和岩石混凝土之间存在部分空白，没有工程上常用的岩体地基防水层和抗浮锚杆做法下的约束系数取值的技术问题。该测定方法包括：测定超长混凝土底板中部的应变和温度变化、计算超长混凝土底板的弹性模量、利用约束系数C

The determination method of the restraint coefficient of the floor under different boundary conditions of the rock foundation

【技术实现步骤摘要】
岩体地基不同边界条件底板的约束系数测定方法
本专利技术属于工程建筑领域，尤其涉及一种岩体地基不同边界条件底板的约束系数测定方法。
技术介绍
目前，超长混凝土底板结构下多采用防水层或抗浮锚杆做法进行，计算这两种常用情况下的超长混凝土底板约束应力需要准确对应的约束系数，在《工程结构裂缝控制》(王铁梦)一书中记载了各种地基约束系数Cx推荐值，其中坚硬碎石土和岩石混凝土的Cx推荐值分别为(6～10)×10-2N/mm3、(60～150)×10-2N/mm3，但现有约束系数Cx的取值在坚硬碎石土和岩石混凝土之间存在部分空白，没有工程上常用的岩体地基防水层和抗浮锚杆做法下的约束系数取值，如按照上述取值范围的小值计算设计超长混凝土结构可能存在开裂风险，如采用大值计算设计超长混凝土结构则会大幅提高建筑成本。由此可见，如何提供一种准确度更高的、数据更为可靠的岩体地基不同边界条件底板的约束系数测定方法是本领域亟待解决的一项课题。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中约束系数在坚硬碎石土和岩石混凝土之间存在部分空白，没有工程上常用的岩体地基防水层和抗浮锚杆做法下的约束系数取值的技术问题，提出一种具有准确度更高、数据更为可靠的岩体地基不同边界条件底板的约束系数测定方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：岩体地基不同边界条件底板的约束系数测定方法，所述不同边界条件为防水层条件和抗浮锚杆条件；所述方法具体为：在超长混凝土底板浇筑前预埋设应变计，用于测定浇筑完成后超长混凝土底板中部在一设定时间内的应变和温度变化，并整理数据；利用超长混凝土底板任意龄期弹性模量E(t)公式，计算得到所述超长混凝土底板的任意龄期的弹性模量E(t)；将所述超长混凝土底板的任意龄期的弹性模量E(t)代入超长混凝土底板的弹性模量En加权平均公式，求出所述超长混凝土底板第n天的En加权平均；将所述第n天的En加权平均代入超长混凝土底板中部的约束系数Cx的变形公式，计算得到所述超长混凝土底板中部在不同边界条件下的约束系数Cx，公式为：Cx＝β2HEn加权平均(1)；式中：β为与约束系数Cx、超长混凝土底板高度、弹性模量有关的参数；H为超长混凝土底板高度。作为优选，所述超长混凝土底板的弹性模量E(t)是通过以下方法得到的：利用所述超长混凝土底板任意龄期弹性模量E(t)公式，计算得到超长混凝土底板的弹性模量E(t)，公式为：E(t)＝E0×(1-e-0.09t)(2)；式中：E(t)为任意龄期的弹性模量；E0为混凝土最终的弹性模量；t为混凝土浇筑后到计算时的天数。作为优选，所述超长混凝土底板第n天的En加权平均是根据以下方法计算得到的，公式为：式中：En为第n天的加权平均弹性模量；Ei为按公式(2)算出的第i天的弹性模量；ΔTi为第i天的温度增量。作为优选，所述超长混凝土底板约束系数Cx的变形公式(1)是通过以下方法得到的：利用超长混凝土底板中部最大约束应变公式(4)和β参数计算公式(5)共同推算得出的，所述公式(4)和(5)具体为：式中：εxmax为超长混凝土底板最大约束应变；α超长混凝土底板线膨胀系数，取1×10-5；T为超长混凝土底板综合降温温差(℃)；L为超长混凝土底板长度(mm)；式中：β为与约束系数、超长混凝土底板高度、弹性模量有关的参数；Cx为约束系数(N/mm3)；H为混凝土结构高度(mm)；E为混凝土弹性模量(N/mm2)。6、作为优选，所述超长混凝土底板约束系数Cx的变形公式(1)进一步通过所述公式(4)和(5)得到的公式(6)，具体为：根据公式(6)可以推出所述约束系数Cx的变形公式(1)。作为优选，所述应变计为振弦式混凝土应变计，用于测定所述超长混凝土底板中部的应变和温度变化；所述超长混凝土底板的应变和温度变化是通过自动综合采集仪采集得到的。作为优选，计算得到超长混凝土底板岩体地基防水层边界条件下、温度为0～70℃条件下的约束系数Cx的取值范围为(8.3～10.6)×10-2N/mm3。作为优选，计算得到超长混凝土底板岩体地基抗浮锚杆边界条件下、温度为0～70℃条件下的约束系数Cx的取值范围为(9.9～12.2)×10-2N/mm3。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：本专利技术提供的测定方法所得的约束系数位于已有约束系数取值表坚硬碎石土和岩石混凝土之间，填补了该部分的空白之处，可以更加准确的计算超长混凝土底板结构在岩体地基防水层和抗浮锚杆做法下的约束应力，为底板设计提供更为准确、可靠的依据。本专利技术提供的测定方法既能有效避免过量设计，降低工程成本，又能有效避免结构开裂，造成不必要的损失。附图说明图1为本专利技术实施例所提供的超长混凝土底板防水层做法的示意图；图2为本专利技术实施例所提供的超长混凝土底板抗浮锚杆做法的示意图；图3为本专利技术实施例所提供的振弦式混凝土应变计埋设示意图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种岩体地基不同边界条件底板的约束系数测定方法，所述不同边界条件为防水层条件和抗浮锚杆条件；所述方法具体为：在超长混凝土底板浇筑前预埋设应变计，用于测定浇筑完成后超长混凝土底板中部在一设定时间内的应变和温度变化，并整理数据；利用超长混凝土底板任意龄期弹性模量E(t)公式，计算得到所述超长混凝土底板的任意龄期的弹性模量E(t)；将所述超长混凝土底板的任意龄期的弹性模量E(t)代入超长混凝土底板的弹性模量En加权平均公式，求出所述超长混凝土底板第n天的En加权平均；将所述第n天的En加权平均代入超长混凝土底板中部的约束系数Cx的变形公式，计算得到所述超长混凝土底板中部在不同边界条件下的约束系数Cx，公式为：Cx＝β2HEn加权平均(1)；式中：β为与约束系数Cx、超长混凝土底板高度、弹性模量有关的参数，通过将试验测得超长混凝土底板的温度、应变和长度带入公式(6)可求得对应的β值；H为超长混凝土底板高度；E为所述超长混凝土底板第n天的En加权平均。在上述测定方法中，浇筑超长混凝土底板后监测一设定时间内的底板的应变和温度变化，此处需要说明的是所述“设定时间”并非一个定值，具体是指约束应变和温度随时间变化时，数据波动处于相对稳定时的数据，用于后续的约束系数Cx的计算。在本专利技术中并未对“设定时间”进行具体限定的原因在于：不同混凝土浇筑条件下，不同超长混凝土底板的约束应变和温度随时间变化时，数值波动处于稳定所需的时间也不尽相同，如本专利技术在测定应变和温度数据时，持续监测了3个月以上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.岩体地基不同边界条件底板的约束系数测定方法，其特征在于，所述不同边界条件为防水层条件和抗浮锚杆条件；/n所述测定方法具体为：/n在超长混凝土底板浇筑前预埋设应变计，用于测定浇筑完成后超长混凝土底板中部在一设定时间内的应变和温度变化，并整理数据；/n利用超长混凝土底板任意龄期弹性模量E(t)公式，计算得到所述超长混凝土底板的任意龄期的弹性模量E(t)；/n将所述超长混凝土底板的任意龄期的弹性模量E(t)代入超长混凝土底板的弹性模量E

【技术特征摘要】
1.岩体地基不同边界条件底板的约束系数测定方法，其特征在于，所述不同边界条件为防水层条件和抗浮锚杆条件；
所述测定方法具体为：
在超长混凝土底板浇筑前预埋设应变计，用于测定浇筑完成后超长混凝土底板中部在一设定时间内的应变和温度变化，并整理数据；
利用超长混凝土底板任意龄期弹性模量E(t)公式，计算得到所述超长混凝土底板的任意龄期的弹性模量E(t)；
将所述超长混凝土底板的任意龄期的弹性模量E(t)代入超长混凝土底板的弹性模量En加权平均公式，求出所述超长混凝土底板第n天的En加权平均；
将所述第n天的En加权平均代入超长混凝土底板中部的约束系数Cx的变形公式，计算得到所述超长混凝土底板中部在不同边界条件下的约束系数Cx，公式为：Cx＝β2HEn加权平均(1)；
式中：β为与约束系数Cx、超长混凝土底板高度、弹性模量有关的参数；H为超长混凝土底板高度。


2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述超长混凝土底板的弹性模量E(t)是通过以下方法得到的：
利用所述超长混凝土底板任意龄期弹性模量E(t)公式，计算得到超长混凝土底板的弹性模量E(t)，公式为：E(t)＝E0×(1-e-0.09t)(2)；
式中：E(t)为任意龄期的弹性模量；E0为混凝土最终的弹性模量；t为混凝土浇筑后到计算时的天数。


3.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述超长混凝土底板第n天的En加权平均是根据以下方法计算得到的，公式为：



式中：En为第n天的加权平均弹性模量；Ei为按公式(2)算出的第i天的弹性模量；ΔTi为第i天的温度增量。


4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶林，张同波，李翠翠，许卫晓，
申请(专利权)人：青建集团股份公司，青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37