DE3130101C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Spannkraftmessung an den Spannkabelköpfen eines vorgespannten Bauwerks, insbe­ sondere Reaktordruckbehälters, mittels Dehnmeßstreifen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannte Einrichtung so aus­ zubilden, daß der Ein- und Ausbau sowie die Reparatur der Ein­ richtung oder von Teilen der Einrichtung im gespannten Zustand der Spannkabel möglich sind, so daß ohne Beeinträchtigung der Spannkabel eine gute Meßgenauigkeit erzielt und die Überwachung des Bauwerks verbessert werden kann.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einrichtung aus einem mindestens aus zwei Teilschalen zusammen­ gefügten Hohlzylinder besteht, dessen Teilschalen jeweils mit eigenen Dehnmeßstreifen bestückt sind und hinsichtlich der auf­ gebrachten Kraft getrennt gemessen werden, und daß der Hohlzy­ linder zwischen einer sich an dem Bauwerk abstützenden Anker­ platte und dem Spannkabelkopf angeordnet ist.

Eine Demontage oder auch Reparatur der Einrichtung muß deshalb durchführbar sein, um bei Ausfall einzelner Dehnmeßstreifen zu verhindern, daß die Meßgenauigkeit herabgesetzt wird. Kann der Ein- oder Ausbau einer Einrichtung zur Spannkraftmessung nur bei entspanntem Spannkabel vorgenommen werden, so muß damit gerechnet werden, daß der Korrosionsschutz des Spannkabels beschädigt wird. Um in jedem Fall einen sicheren Kabelschutz zu gewährleisten, könnte es eventuell sogar erforderlich wer­ den, das gesamte Kabel auszubauen und den Korrosionsschutz zu erneuern bzw. auszutauschen. Dies würde zu aufwendigen Sanie­ rungsarbeiten und längeren Stillstandszeiten der in dem Bau­ werk angeordneten Komponente führen. Daher kommt der erfindungs­ gemäßen Einrichtung, die infolge ihrer besonderen Ausgestaltung bei gespanntem Spannkabel montiert und demontiert werden kann, beträchtliche Bedeutung zu.

Gemäß der Erfindung können nicht nur defekte Hohlzylinder aus­ getauscht, sondern es können auch zusätzliche Hohlzylinder zu den defekten eingebaut werden. Ferner können noch nachträglich Spannkabel im gespannten Zustand mit der erfindungsgemäßen Ein­ richtung versehen werden. Auch eine Eichung der Einrichtung ist dadurch möglich, daß die Einrichtung ohne Schwierigkeiten aus­ und wieder eingebaut werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Schrägstellungen und Bearbeitungsungenauigkeiten leicht ausgeglichen werden können. Zudem ist das Instandsetzen bzw. Auswechseln einer defekten Einrichtung mit wenig Zeit- und Kostenaufwand verbunden; die erneuerte bzw. reparierte Einrich­ tung wird einfach zwischen Ankerplatte und Spannkabelkopf des gespannten Kabels eingelegt.

Die Wandstärken und die Werkstoffgüte der Teilschalen werden so gewählt, daß die maximalen Spannungen mit Sicherheit unter der Proportionalitätsgrenze bzw. Fließgrenze des verwendeten Werk­ stoffs liegen. D.h. der Querschnitt des Hohlzylinders wird ent­ weder größer gewählt als derjenige des Spannkabelkopfes, oder es wird für ihn ein höherfester Werkstoff verwendet.

Jede Teilschale ist mit einer solchen Anzahl von Dehnmeßstrei­ fen bestückt, daß ein vernünftiger Mittelwert der Meßwerte ge­ wonnen und die aufgenommene Kraft somit bis auf wenige % ge­ nau gemessen wird. Das Minimum wird in vier Dehnmeßstreifen für jede Teilschale gesehen. Das Aufsummieren der in den ein­ zelnen Teilschalen gemessenen Kräfte erfolgt erst im Rahmen der Meßwertverarbeitung und nicht direkt an dem Hohlzylinder.

Vorteilhafterweise sind die Anschlüsse der Dehnmeßstreifen aus dem Hohlzylinder herausgeführt und erst außerhalb des Hohlzy­ linders zu Meßbrücken zusammengeschaltet. So können bei Ausfall einzelner Dehnmeßstreifen diese aus der betreffenden Meßbrücke weggeschaltet werden. Außerdem sind die Meßbrücken dann leicht zugänglich für Instandsetzungen. So läßt sich verhindern, daß die Meßbrücken durch defekte Dehnmeßstreifen zerstört werden; ferner können die noch intakten Dehnmeßstreifen untereinander neu verschaltet werden.

Für die Anordnung der Dehnmeßstreifen auf den Teilschalen gibt es verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise können die Dehn­ meßstreifen an der inneren und der äußeren Manteloberfläche je­ der Teilschale angebracht sein. Bei minimaler Bestückung sind zwei Dehnmeßstreifen innen und die beiden anderen außen ange­ ordnet. Sehr vorteilhaft kann es sein, die Dehnmeßstreifen in Bohrungen unterzubringen, die sich radial durch die Wandung der Teilschalen erstrecken. Bei dieser Anordnungsart sind alle Dehn­ meßstreifen für Instandsetzungen noch leichter zugänglich und außerdem besser geschützt als im ersten Fall.

Vorzugsweise sind die Teilschalen jeweils redundant mit Dehn­ meßstreifen bestückt. So kann bei Schadhaftwerden einzelner Dehnmeßstreifen auf andere Dehnmeßstreifen umgeschaltet werden, so daß die Meßgenauigkeit nicht unzulässig beeinträchtigt wird.

Um die Dehnmeßstreifen weitgehend gegen Störeinflüsse, die mit der Krafteinleitung zusammenhängen, abzuschirmen, ist es zweck­ mäßig, die Dehnmeßstreifen mit ausreichendem Abstand von den Krafteinleitungsflächen anzuordnen, d.h. in einem Bereich, in dem die genannten Störeinflüsse abgeklungen sind.

Vorteilhafterweise sind zwischen Hohlzylinder und Ankerplatte sowie zwischen Hohlzylinder und Spannkabelkopf geteilte Distanz­ ringe eingelegt. Sie ergeben zusammen mit dem Hohlzylinder die notwendige Distanz zwischen Ankerplatte und Spannkabelkopf, um die geplante Vorspannung im Spannkabel zu erzielen. Die geteil­ ten Distanzringe werden nach dem Spannen des Spannkabels mit dem Hohlzylinder in den Zwischenraum zwischen Ankerplatte und Spann­ kabelkopf eingefügt. Sie gewähren weitgehend eine gleichmäßige Belastung der Teilschalen.

Falls erforderlich, können die Teilstücke eines oder mehrerer der geteilten Distanzringe durch entsprechende spannabhebende Bearbeitung in ihrer Dicke derart abgestuft sein, daß ein un­ gleichmäßiges Tragen der Teilschalen noch besser ausgeglichen wird. So lassen sich Schrägstellungen zwischen der Ankerplatte und dem Spannkabelkopf vermeiden.

Eine weitere Möglichkeit, derartige Schrägstellungen auszuglei­ chen, besteht in der Verwendung von Ausgleichsblechen sehr ge­ ringer Dicke in Form von geteilten Ringen, die aus einem pla­ stisch verformbaren Material sind. Sie sind zwischen Hohlzylin­ der und Ankerplatte und/oder zwischen Hohlzylinder und Spannka­ belkopf eingelegt, entweder allein oder zusammen mit den oben beschriebenen Distanzringen. Die Beanspruchung über die Fließ­ grenze erfahren nur örtliche Bereiche mit über der mittleren Spannung liegenden Beanspruchungen. Durch die plastische Verfor­ mung wird eine infolge ungleichmäßiger Belastung auftretende Über- oder Spitzenbelastung abgebaut und damit die Belastung ausgeglichen. Für die Ausgleichsbleche wird eine so geringe Dicke gewählt, daß bei Fließvorgängen nur unwesentliche Spann­ kraftverluste in Dickenrichtung eintreten. Beispielsweise wird bei Spannwegen von ca. 20 cm eine Blechdicke von 1-2 mm gewählt. Eine vollständige plastische Verformung vorausgesetzt, würde dies lediglich einen Spannkraftverlust von 1-2% entsprechen. Dieser Wert liegt noch innerhalb der Meßgenauigkeit.

Als weitere Variante für den Ausgleich von Bearbeitungs- und Montageungenauigkeiten an Ankerplatte und Spannkabelkopf wird der Einsatz geteilter Ringe vorgeschlagen, deren eine Stirn­ fläche kugelig ausgebildet ist. Jeweils zwei geteilte Ringe sind -mit ihren kugeligen Oberflächen aufeinanderliegend- zwischen Hohlzylinder und Ankerplatte und/oder zwischen Hohlzylinder und Spannkabelkopf angeordnet. Das Austreiben der geteilten Ringe wird einmal durch Reibungskräfte verhindert und zum anderen durch die Wahl der Kugelradien, die bei gegebenen Spannkabel­ kopfabmessungen die Höhe der Horizontalkraft bestimmen.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der erfindungs­ gemäßen Einrichtung jeweils in zwei Varianten schematisch wie­ dergegeben; dabei ist die eine Variante jeweils in der rechten Hälfte und die andere Variante jeweils in der linken Hälfte der Figuren dargestellt. Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Einrichtung mit geteilten Distanzringen,

Fig. 2 eine Einrichtung wie in Fig. 1, jedoch zu­ sätzlich mit Ausgleichsblechen,

Fig. 3 eine Einrichtung mit geteilten Ringen mit einer kugeligen Stirnfläche.

Die Fig. 1 läßt einen Teil eines vorgespannten Betondruckbe­ hälters 1 mit einem in dem Beton verlegten Rohr 2 erkennen, in dem ein aus einer Vielzahl von Spanndrähten 3 bestehendes Spannkabel angeordnet ist. Das Spannkabel ist mit einem Korro­ sionsschutz versehen und wird durch eine das Rohr 2 durchströ­ mende Flüssigkeit gekühlt. Auf dem Betondruckbehälter 1 ist im Bereich der Rohrmündung eine Ankerplatte 4 aufgesetzt.

Die Befestigung der Spanndrähte 3 erfolgt mit Hilfe eines Spannkabelkopfes 5, der aus einer Lochplatte 6 und einer Stütz­ mutter 7 besteht. Die Enden der Spanndrähte 3 sind durch die Lochplatte 6 geführt und mit Verankerungen 8 an deren Stirn­ fläche festgehalten.

Die Einrichtung zur Spannkraftmessung besteht aus einem Hohl­ zylinder 9, der aus zwei halbzylindrischen Schalen 10 zusammen­ gefügt ist, und einer Anzahl von Dehnmeßstreifen 11. Die An­ schlüsse der Dehnmeßstreifen 11, die hinsichtlich der aufge­ brachten Kraft getrennt gemessen werden, sind aus dem Hohl­ zylinder 9 herausgeführt und dort zu Meßbrücken zusammenge­ schaltet (nicht dargestellt).

Bei der Variante 1 (rechts) sind vier Dehnmeßstreifen 11 für jede Schale 10 vorgesehen, von denen zwei an der inneren und zwei an der äußeren Manteloberfläche der betreffenden Schale 10 angeordnet sind. Bei der Variante 2 (links) sind in der Zylin­ derwand der halbzylindrischen Schalen 10 radiale Bohrungen 12 vorgesehen, in denen die Dehnmeßstreifen 11 untergebracht sind (in diesem Beispiel sechs Streifen). Die Schalen 10 können auch redundant bestückt sein (nicht dargestellt). Bei allen Dehnmeß­ streifen 11 beider Varianten ist der Abstand von den Kraftein­ leitungsflächen so groß gewählt, daß sich keine Störeinflüsse mehr bemerkbar machen können.

Zwischen dem Hohlzylinder 9 und der Ankerplatte 4 sowie zwi­ schen dem Hohlzylinder 9 und dem Spannkabelkopf 5 sind mehrere geteilte Distanzringe 13 eingelegt, die zusammen mit dem Hohl­ zylinder 9 die richtige Distanz zwischen Ankerplatte 4 und Spannkabelkopf 5 halten. Sie sorgen auch dafür, daß eine un­ gleichmäßige Belastung der einzelnen Schalen 10 infolge von Herstellungs- und Montageungenauigkeiten vermieden wird.

Falls ein stärkerer Ausgleich erforderlich ist, können die ein­ zelnen Teilstücke der Distanzringe 13 durch spanabhebende Bear­ beitung in ihrer Dicke abgestuft sein (nicht dargestellt).

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Querschnitt des Hohlzylin­ ders 9 größer gewählt als derjenige der Stützmutter 7 und der Distanzringe 13, so daß (bei dem gewählten Material) die maxi­ malen Spannungen in dem Hohlzylinder 9 mit Sicherheit unter der Material-Fließgrenze bleiben.

In den Fig. 2 und 3 sind gleiche Details mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in der Fig. 1.

In der Fig. 2 sind zusätzlich zu den geteilten Distanzringen 13 zwischen Ankerplatte 4 und Hohlzylinder 9 sowie zwischen Spann­ kabelkopf 5 und Hohlzylinder 9 geteilte Ausgleichsbleche 14 an­ geordnet, die eine sehr geringe Dicke aufweisen und aus plasti­ zierbarem Material bestehen. Hier werden Ungleichheiten in der Belastung der halbzylindrischen Schalen 10 durch plastische Ver­ formung der Ausgleichsbleche 14 kompensiert.

Bei der in der Fig. 3 gezeigten Einrichtung werden zum Aus­ gleich von Herstellungs- und Montageungenauigkeiten anstelle von Distanzringen oder Ausgleichsblechen geteilte Ringe 15 verwendet, die je eine kugelig ausgebildete Stirnfläche 16 aufweisen. Je zwei dieser Ringe 15 sind zwischen Ankerplatte 4 und Hohlzylinder 9 auf der einen Seite und Spannkabelkopf 5 und Hohlzylinder 9 auf der anderen Seite eingefügt, wobei die kugeligen Stirnflächen 16 jedes Ringpaares aufeinanderliegen. Durch die Reibungskräfte sowie durch die besondere Wahl der Kugelradien wird ein Austreiben der geteilten Ringe 15 ver­ hindert.

Claims (10)

1. Einrichtung zur Spannkraftmessung an den Spannkabelköpfen eines vorgespannten Bauwerks, insbesondere Reaktordruckbe­ hälters, mittels Dehnmeßstreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einem mindestens aus zwei Teil­ schalen (10) zusammengefügten Hohlzylinder (9) besteht, dessen Teilschalen (10) jeweils mit eigenen Dehnmeßstrei­ fen (11) bestückt sind und hinsichtlich der aufgebrachten Kraft getrennt gemessen werden, und daß der Hohlzylinder (9) zwischen einer sich an dem Bauwerk (1) abstützenden Ankerplatte (4) und dem Spannkabelkopf (5) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse der Dehnmeßstreifen (11) aus dem Hohlzylin­ der (9) herausgeführt und erst außerhalb des Hohlzylinders (9) zu Meßbrücken zusammengeschaltet sind.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dehnmeßstreifen (11) an der inneren und äußeren Manteloberfläche jeder Teilschale (10) angeordnet sind.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dehnmeßstreifen innerhalb radialer Boh­ rungen (12) in den Teilschalen (10) angeordnet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilschalen (10) jeweils redundant mit Dehnmeßstrei­ fen (11) bestückt sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnmeßstreifen (11) mit hinreichendem Abstand von Krafteinleitungsflächen angeordnet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Hohlzylinder (9) und Ankerplatte (4) sowie zwi­ schen Hohlzylinder (9) und Spannkabelkopf (5) geteilte Distanzringe (13) eingelegt sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstücke eines oder mehrerer der geteilten Distanz­ ringe (13) durch entsprechende spanabhebende Bearbeitung in ihrer Dicke derart abgestuft sind, daß die Teilschalen (10) des Hohlzylinders (9) gleichmäßig belastet werden.

9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Hohlzylinder (9) und Ankerplatte (4) und/oder zwischen Hohlzylinder (9) und Spannkabelkopf (5) Aus­ gleichsbleche (14) sehr geringer Dicke in Form von geteil­ ten Ringen vorgesehen sind, die aus plastisch verformbarem Material bestehen.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Hohlzylinder (9) und Ankerplatte (4) und/oder zwi­ schen Hohlzylinder (9) und Spannkabelkopf (5) jeweils zwei geteilte Ringe (15) angeordnet sind, deren aufeinanderlie­ gende Stirnflächen kugelig ausgebildet sind.