超长输水隧洞衬砌混凝土测强曲线的建立与应用.pdf

2 0 1 0 年第 1 期 东北水利水电 规划设计 文章编号 1 0 0 2 -0 6 2 4 ( 2 0 1 0 ) 0 1 一o 0 O 9 一o 3 超长输水隧洞衬砌混凝土测强曲线的建立与应用 ： 基 曼 呈 望 曼 苯 口 3 ： 曩 妻 舌 翌 要 捷 曼 磊 在 声 葛 II 。 I,JA, 曼 ：羔 烹 篓 。曼 法 和 超 量 主 ，： 吴 。 试 韶 芝 皇 爨 譬 。 一 一一 建 立 曲 线 所 使 用 的 仪 器 设 备 主 要 有 ： 一 一一 。 一 2 1 回弹值试件测试 方法 测试采 用 1 5 0 n - t x 1 5 0 r n lT l 1 5 0 mm 的混凝 土试件建立回弹与抗压强度曲线。 在试件上选取 2 个相对的测试面 ， 每个测试面取 8 个测点 ， 测点距 试件边缘不小于 3 c m。将试件用 2 0 MP a 压力固 定在压 力机 中， 用回弹仪分别水 平对 准各测点 ， 测 定 回弹值。从 测区的 1 6个 回弹值 中 ， 舍弃 3个最 大值和 3 个最小值 ， 将余下的 1 0个值计算测区平 均 回弹值 。 回弹值测试时应注意：回弹值测试面要清洁 平整， 测点应避开气孔或外露石子， 一个测点只允 许弹击一次； 弹击时， 回弹仪的轴线应垂直于试件 3 1 回归分析确定 回弹法测 强 曲线 3 1 1 计 算线性回归方程 式 根据 实测的 回弹值 、 抗压 强度 以最小二乘 法 计算出 曲线 的方程式。 其计算公式 为 ： y =a +b x 其 中： 。，歹 善 。 为方便计算起见 引入符号 ： n ， ， 2 L = i =I 一 ) 一 ( 善 ) ； 1 、 扣 1 ， 9 规划设计 东北水利水 电 2 0 1 0年第 1 期 c撕 ，一 ( ) ( Y i) ； I 2 己 = i =l 一 _ ) = i =1 一 ( i=1 ) 。 J 、 ， 计算方式采用 C AS I O f x - 4 5 0 0 P A型计算器计 算：利用计算器中的回归计算 L R模式中的线性 回归计算 ，将 回弹值和 抗压强度值分别 以 和 Y 的格式输入计算器中， ( 毛代表回弹值 R ， 代表 抗压强度 R ) 计算结果分别为： 3 0 9 9 8 3 3 3 3 3 ； 己 。 = 1 8 5 9 9 ； 2 。 5 7 79 7 2 3； =7 7 2 8 8 5 5； I =l l y i= 2 4 9 0 7 ； Zy = 1 0 3 7 5 1 2 7 ； = 1 】 ( 喜 。) = 5 7 6 5 3 8 0 o 7 ；歹 ： 4 6 6 6 6 7 ； ( 喜 ， ) = 10 3 3 9 3 10 8 2 ； I I f i = x i) ( y i)= 7 7 2 0 7 5 4 8 8 3 ； L =1 4 3 4 2 9 8 3 ； L =3 5 8 1 6 1 8 1 7 ； L 8 1 0 0 1 1 7 。 通过 以上数据计算回归系数 b 。 以及 D和线性 回归方程式： 6： ：0 5 6 4 7 4 4 2 3 7， L 轴 a =y 一6 =2 4 0 0 5 5 3 6 5 7。 线性 回归方程式为 ： Y=2 4 0+0 56 5 X。 3 1 2 回归方程 式的相关系数及其检验 相关系数 r = = O 3 5 3 0 、 n 当前 数据 容量为 n = 6 0 ，对应 的相 关 系数 为 O 2 6 8 ( 混凝土强度检验可信度 = 5 ， 采用内差法 计算) 。 r 0 2 6 8 ， 因此配成此线性方程是有意义的。 3 1 3 线性 回归方程的精度 由于 Y 和 是相关关 系， 知道 了 的值还不能 精确地知道Y的值，但可以通过回归方程求出Y 的平均值。同一个 实测的Y 按正态分布波动， 算 1 0 出波动的标准差， 则回归的精度即可估计出来， 在 这里用剩余标准差表示配线的精度： s ：嚼 。 为了计算施改 2_ 1 5 9 8 0 如用回归方程来预报混凝土的抗压强度 ， 9 5 的机会不会超过 2 S = 3 1 9 6 MP a。 3 2 回归分析确定超声回弹综合法测强 曲线 3 2 1 计算回归方程式 将各试块测试所得 的声速值 、回弹值及抗压 强度汇总，进行多元回归分析。计算采用 C A S I O &一 4 5 0 0 P A型计算器 中回 归 L P 模式 的乘方 回归 计算 ， 计算公式及结果分别为： 三 2 2 l nv 。=79 9 8 4 7 9 9 2 4， =2 2 3 4 5 3 4 2 4 7， ( 1 ) z = 8 3 2 4 0 1 8 7 4 9 ， i = 1 ( 1 n z 】 ) 2 =- 1 0 6 7 8 9 2 7 4 7 ， I 1 户 ln v = 1 3 3 3 0 7 9 9 8 7 ， 凡 i =1 、 l n R =2 7 4 5 4 3 0 0 3 3， 1 1、 2- ln R 。= 2 0 5 9 6 0 7 4 5 6 ， i 1 ： 】 = 3 4 3 2 6 7 9 0 9 4 ， i =l 、 乞 2 9 7 8 5 9 4 5 ， 、 ( 1 n R ) = 7 0 7 1 4 8 3 2 4 6 ， 1 仁 l n l n” =3 7 2 4 2 2 3 7 4 5， = 7 6 7 1 0 8 1 2 5 。 扣 1 = 喜 !n ( 喜 ln v 。) 一 。 一 5 4 3 ， z ， 1n v h i一 ( i) ( ni =1 i ra1 ) 产 1 、 f 、 ， 2 0 1 0 年第 1 期 东北水利水电 规划设计 =-0 01 9 1 4 4 8 3 5， n f 2 (b ar )。 一 ln R i ) = 0 1 5 1 1 7 9 1 3 7 ， i= 1 ， 、 1 ， =喜 。 一 ( 喜 ) ( 喜 ) =一0 0 21 8 3 8 5 6 8， 扣 k n Ri f i = 1 ) ( i=1 l ) =0 0 6 4 2 2 5 7 ， t 2 L e- 卢 2 - i1 ( ) - o 2 1 3 2 4 7 3 4 。 将 以上各值代入正规方程 ： f L n B + C L 12 = L lr I L n B + C L 2 2 = L z e 联立求解得 ： B=-0 0 8 5 2 7 6 5 7 7 C=0 4 1 4 0 3 2 5 9 5 因为 I = A+ 最， + C K 铄 A= I B J C K= 2 4 1 6 8 6 5 2 1 5 经 e ， 转换 为 1 1 2 1 0 6 6 1 1 6 。 最后得回归方程式为 ： =1 1 21 0 6 61 1 6 t ， 6 嘶 研 。 。 3 2 2 相 关 系数 回归平方和 ： U = B L u+ C L c= O 0 2 8 4 5 3 8 5 = 、 - 0 3 6 6 9 。 3 2 3 相对标 准误差 e ， 计算 利用计算器的公式储存功能将所得的回归公 式储存 到计算器中 ，分别输入 声速值 和 回弹值 尺 i ， 计算出强度值 。 根据 G B J 1 0 7 ( 混凝土强度检验评定标准 回弹 法 的 平 均 代 表 值 3 4 4 MP a大 于 设 计 强 度 3 1 6 MP a ：超 声 回 弹法 的平 均 值 大 于设 计 强度 3 1 6 MP a ； 2种方法的最小值均符合要 求 ( 强度等级 的 9 5 ) 。 此部位混凝土强度符合标准要求。 根据两种 方法的标准差和离差 系数值 ，反 映出这一施工部 位的混凝土施 工水平优 良。 4 曲线方程在工程 中应用的意义 回弹法、超 声 回弹综合法与钻芯法进行结构 混凝 土强度检验各 有其优缺点 。回弹法和超声 回 弹综 合法具 有操作简单灵活 、 适 用范围广 、 费 用低 廉等优 点 ，但 因其 混凝土抗压强度与某些物理量 的相 关性 为基础 的 ，这种相关性往往受众 多因素 的影响其测强结果有时误差较大。建立测强曲线 是提 高回弹法和超 声回弹综合法检验结构混凝土 强度 质量 的重要保障。测强误差减小 ， 才能保证所 得到的结构混凝土强度接近于实际情况，并作为 处理 混凝 土质量问题 或结构性能鉴定 的一个主要 依据。 钻芯法直观可靠， 精确度高， 但其成本较高， 而且 会造成结构 或构件 的局部破坏 因此不能在 整个结构 上普遍使 用。以大伙房水库输水工程的 D&B 1 2号洞及 D& B 2标段主洞段结构混凝士强 度检验 为例 ， 将 回弹法 、 超 声回弹综合 法和钻芯法 的优 缺点做 比较 ， 见表 1 。D&B 1 - 2号洞及 D&B 2 标 段 主洞段 全 长 1 1 9 1 k m 衬砌 边顶 拱每 板 1 1 9 m 共 1 0 0 0板 ，每 l 0板为一个检验批次；仰拱每 1 0 0 m 作为一个 检验 批次 。共计 2 2 0批 。以上费 用 、 工时不包括路途 或某些现 场准备工作 。 表 1 钻芯 法 、 回弹法和超 声回弹综 合法检验 结构 检验方法 检 验精度 检验费 用 检验 工时 钻取苍样： 5 o 0 元 ， 芯样 每组3钻取芯 样：0 5 h 苍音 羊 每组3 个： 精 度 可 靠耋 船 黢 ， 组 合计： l 5 8 0 x 2 2 0 = M 7 6 o o ； 2 5 x L 0 = 5 5 0 h 回弹3 0 元， 测区 每组3 个测 回弹5 面l I， 测区 每组3 个酒 同瑾津 在误 差范匿内区 组费用3 0 x 3 - 元： 钻芯 区 每组工 时5 x 3 = 1 5 m |n ； 钻苍 m 符 合 精 度 要 求 。法 修 正1 5 8 0 x 6 - 9 4 8 D 元 洽计 修 正6 缉2 5 x 6 = 1 5 h ； 合 计： 9 0 x 2 2 0 + 9 4 8 0 = 2 9 2 8 0 元 1 5 x 2 2 0 f - 1 5 = 7 0 h 综合4 5 元 区 每组3 个测 综 合1 0 分钟 澳区 每组3 个测 超 芦回弹 在误 差范围内区； 每组费用4 5 x 3 = 1 3 5 元； 钻 区； 每组 工时1 0 x 3 = 3 0 ra i n ； 铂 综合法 符合 精度要 求。 芯法 修正I 5 8 0 x 6 = 9 4 8 0 元： 合 芯 修正6 组2 5 x 6 - 1 5 h ； 合计： 计1 3 5 x 2 2 0 + 9 4 8 0 = 3 9 1 8 0 元 3 0 x 2 2 0 6 0 + 1 5 = 1 2 5 b 测强 曲线 需要专建专用 ，它不具有普遍性和 代表性。随着试验仪器的科学 、 便携 、 简洁 、 实用， 也越来越多地应 用到工程检测 中。 参 考 文 献 1 DL T 5 1 5 0 - 2 0 0 1 ， 水工混凝土试验规程 s 2 C E CS 0 0 2 1 9 8 8 ， 超声回弹综合法检测混凝土强度技术 规程 f S 【 收稿 日期】 2 0 0 9 0 2 2 7 f 作者简介杨 胜( 1 9 6 9 - ) ， 男， 大连庄河人， 高级工程师， 现从事 水 利工程监 理 工作。