应力应变监测设计的主要目标和优化原则

时间：2023-12-21

应力应变监测的成功与否，很大程度上取决于监测仪器的设计布置。现行混凝土坝监测规范中的9.2.1条对应力和应变监测布置的要求，与总则4.0.1的要求存在一定差距。

现行规范指出为了准确测量应力分布，需要在整个断面布置大量的仪器。这样可能会增加测点和仪器的数量，从而增加设计优化的难度。为了减少测点和仪器数量，可能会考虑删除一些对应力分布影响较小但对监测仍具有一定作用的测点或仪器。有学者提出“少而精”的布置要求，但这样的理解可能导致一些必要的仪器也被删除，使得设计变得“少而不精”。

我们认为，应力应变监测仪器的布置应以大坝监测为要目标，而不是单纯地验证设计计算成果。验证计算成果只能是次要目标。事实上，计算成果和实测成果之间存在很大差异。这是因为计算中使用的荷载是可能承受的大主要荷载的叠加，而不是实际承受的荷载;坝体边界条件是设计坝体的轮廓线，而不是真实的坝体边界条件;筑坝材料的徐变特性、自生体积变形和基岩的各向异性一般也不考虑;施工期间不断变化的温度应力等等都不可能反映到计算成果中，而实测应力成果却真实地反映了测点的实际应力。

从国内外对分缝施工重力坝的实测应力成果可以看到纵缝两侧的应力是不连续的，和计算成果大相径庭，钢筋计实测成果证实钢筋中的实际应力主要是温度应力而不是外荷载应力，由此可见“验证计算成果”作为监测目标是不合适的，有可能事倍功半。

因此，我们强调应力应变监测仪器布置也应以监测大坝作为目标，设计优化也应以保证有足够监测的仪器为目标。为此，就深入了解高混凝土坝的结构设计和施工方法(包括施工期混凝土的温度控制)，针对大坝在施工和运行时的破坏风险，选择关键部位合理进行仪器布置。这样以监测为目标的设计布置的仪器，其测点位置和仪器数量都会比较少而合理，而在工程施工、蓄水和运行期都能有足够的仪器监测大坝。

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