1、用途

　　VWS型振弦式應變計適用于長期埋設在水工結(jié)構(gòu)物或其它混凝土結(jié)構(gòu)物內(nèi)，測量結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的應變量，并可同步測量埋設點的溫度。

　　應變計加裝配套附件可組成多向應變計組、無應力計、巖石應變計等測量應變的儀器。大彈模應變計主要用于高倉位混凝土連續(xù)澆筑，如地下連續(xù)墻、防滲墻、灌注樁等工程場合。振弦式應變計具有參數(shù)識別功能。

　　2、規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)

　　注：頻率模數(shù)F=Hz²×10^-3

　　3結(jié)構(gòu)及工作原理

　　3.1結(jié)構(gòu)

　　VWS型振弦式應變計由前后端座、不銹鋼護管、觀測電纜、振弦及激振電磁線圈等組成。

　　3.2工作原理

　　當被測結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的應力發(fā)生變化時，應變計同步感受變形，變形通過前、后端座傳遞給振弦轉(zhuǎn)變成振弦應力的變化，從而改變振弦的振動頻率。電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率，頻率信號經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可測出被測結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的應變量。同步測量埋設點的溫度值。

　　3.3計算方法

　　a) 當外界溫度恒定應變計僅受到軸向變形時，其應變量ε與輸出的頻率模數(shù)△F具有如下線性關(guān)系：

　　ε= k×△F

　　△F = F - F?

　　式中：ε—應變計的測量值，單位為10^-6;

　　k—應變計的測量靈敏度，單位為10^-6/F;

　　△F—應變計實時測量值相對于基準值的變化量，單位為F;

　　F—應變計的實時測量值，單位為F;

　　F?—應變計的基準值，單位為F。

　　b) 當應變計不受外力作用時(儀器兩端標距不變)，而溫度增加△T時，應變計有輸出量△F′，這個輸出量是由溫度變化而造成的，因此在計算時應給以扣除。

　　實驗可知△F′與△T具有下列線性關(guān)系：

　　ε′= K×△F′+ b×△T = 0

　　k×△F′= -b×△T

　　△T = T - T?

　　式中：b—應變計的溫度修正系數(shù)，單位為10^-6/℃;

　　△T—溫度實時測量值相對于基準值的變化量，單位為℃;

　　T—溫度的實時測量值，單位為℃;

　　T?—溫度的基準值，單位為℃。

　　c) 埋設在水工結(jié)構(gòu)物或其它混凝土結(jié)構(gòu)物中的應變計，受到的是變形和溫度的雙重作用，此時的溫度修正系數(shù)為應變計的溫度修正系數(shù)與被測結(jié)構(gòu)物的線膨脹系數(shù)之差，因此應變計一般計算公式為：

　　εm = k×△F + b′×△T = k×(F - F?)+(b -α)×(T - T?)

　　式中：εm—被測結(jié)構(gòu)物的應變量，單位為10^-6;

　　α—被測結(jié)構(gòu)物的線膨脹系數(shù)，單位為10^-6/℃;

　　混凝土的線膨脹系數(shù)通常取值為：α≈8～12×10^-6/℃。

　　d) 應變計的計算工程值乘以被測物的彈?？傻帽粶y物的應力。

　　σ=(k × (F-F?) + (b-α) × (T-T?)) × E

　　4、埋設與安裝

　　4.1簡述

　　應變計使用場合很廣，儀器經(jīng)加裝一些附件可以組成多向應變計組、無應力計、巖石應變計等測量應變的儀器，這些儀器的工作情況及安裝條件各不相同，所以埋設安裝方法有所不同。下面主要對單向或雙向應變計的埋設方法作一些簡述，其它類型應變計的安裝埋設方法可參照本說明。

　　4.2儀器的準備

　　儀器到工地后即刻拆包，檢查儀器在運輸過程中是否有損壞或丟失，并用讀數(shù)儀測讀校驗。儀器表面損壞影響使用的或測讀校驗困難的儀器，將其單獨擺放，或退回廠家更換。

　　仔細記錄每只應變計的出廠編號，并檢查各電纜頭上是否有編號標記(沒有的補作編號標記)，以便于在電纜引長后識別儀器。儀器電纜接長，應嚴格按電纜接頭的規(guī)程操作。

　　4.3埋設與安裝

　　4.3.1埋設

　　每支應變計都應按設計要求的位置和方向定位，并要求埋設應變計用的混凝土和被測結(jié)構(gòu)物所用的混凝土標號相同。埋設前必須對應變計進行一次檢測，發(fā)現(xiàn)問題可及時處理和更換，防止有故障的應變計被埋設。

　　回填混凝土時在應變計附件剔除大于8cm的骨料，人工分層振搗密實?；炷料铝蠒r距儀器1.5cm以上，振搗器距儀器大于半徑0.5m。

　　也可采用預置埋設槽的方法，該法是預先在儀器埋設部位設置槽模板，待混凝土凝固前拆除埋設槽模板，將儀器安裝在槽內(nèi)，然后人工回填混凝土。埋設完成后應做好標記，以防施工中人為損壞儀器。

　　4.3.2單向和多向應變計(圖1)

　　(圖1)單向和雙向應變計埋設示意圖

　　單向應變計埋設時應首先根據(jù)力的方向在壩體或其它結(jié)構(gòu)物上定位，在混凝土澆筑到埋設高程時，在該部位挖尺寸在20×15×15Cm左右的坑(儀器測量標距不同)，清除混凝土中直徑大于8cm 的骨料，回填混凝土人工搗密實。

　　當埋設部位有鋼筋時可以將應變計(包括電纜)綁扎在鋼筋上, 固定儀器可采用膠帶、自鎖扎帶、細鐵絲捆扎，捆扎要保證應變計位置不易移動，但捆扎不能過緊，阻礙應變計變形。觀測電纜同樣捆扎在鋼筋上，但捆扎時也要松弛，靠近儀器的地方要打8回環(huán)。

　　埋設多向應變計時要用多向應變計安裝支座，以固定每個受力方向的應變計。

　　應變計埋設前要校對儀器的角度、方向、部位。規(guī)范要求：埋設儀器的角度誤差應不超過1°，位置誤差應不超過2cm。

　　應變計就位后用人工搗實應變計周圍的混凝土，避免有過大的振動，以免擾動應變計放置的方位或損傷電纜。埋設完成后及時測量應變計，如有損壞及時更換。電纜按規(guī)定的走向埋設，并作好電纜的保護。

　　儀器的埋設位置、設計編號、儀器編號、電纜長度、埋設前讀數(shù)、埋設后讀數(shù)、埋設時的溫度、濕度、氣壓等填表記錄，并作好存檔。

　　4.3.3基巖應變計(圖2)

　　基巖應變計用以測量巖體內(nèi)部的變形，應變計在巖體內(nèi)不應跨越結(jié)構(gòu)斷面，安裝在節(jié)理發(fā)育的巖體內(nèi)，應變計標距可加長，使被測標距擴大。

　　(圖2)基巖應變計埋設示意圖

　　在埋設位置造孔(槽)，孔(槽)徑應大于儀器的最大直徑4cm～5cm，以便留出回填固結(jié)料的空隙，儀器應位于埋設孔中心,孔(槽)內(nèi)雜質(zhì)要沖洗干凈，排除積水。

　　埋設時用膨脹水泥填孔，為了防止膨脹水泥固結(jié)時對應變計的影響，可在應變計中間嵌一層2mm厚的隔離材料(如橡皮和油毛氈)，以消除膨脹水泥固結(jié)時的變形。

　　4.3.4防滲墻中埋設應變計(圖3)

　　4.3.4.1簡述

　　防滲墻中埋設應變計一般采用兩種形式，即鋼性和柔性兩種，鋼性可用鋼筋或角鋼焊成籠骨架，柔性可用鋼絲繩加固定框和承重塊做成的吊籠。兩種方法都是依靠籠子將應變計綁扎在設計高程，將籠子放入防滲墻的槽中，向防滲墻槽中灌注混凝土。

　　下面介紹采用柔性籠埋設應變計的方法，鋼性籠的埋設方法基本相同。

　　4.3.4.2柔性籠構(gòu)成部件

　　a) 鑄鐵沉重塊(在四個角上預埋鋼纜掛鉤);

　　b) 四根一樣長短的鋼纜;

　　c) 在固定應變計的部位設置細鋼筋定位框;

　　d) 用鋼管做的吊裝架;

　　e) 吊裝架的上部留有吊裝鋼纜。

　　(圖3)防滲墻中埋設應變計的方法示意圖

　　4.3.4.3安裝埋設

　　沉重塊的比重應遠大于同標號混凝土的比重，以免防滲墻混凝土澆筑時發(fā)生漂移。沉重塊的寬度比防滲墻厚度小5～10mm，以免在下放過程中卡在槽壁上。

　　安裝埋設前應將鑄鐵沉重塊和吊裝架用四根一樣長短的￠10mm鋼纜組裝在一起，組裝時鋼纜扣要用雙扣扣緊。懸掛沉重塊的四根鋼絲繩，每隔5米左右布置細鋼筋定位框，以使鋼絲繩不纏繞。

　　柔性籠采用吊裝就位，若防滲墻槽比較深，應分段吊裝，分段吊裝時在分段處設置吊裝掛耳。邊往槽下放吊籠，邊在設計高程位置固定應變計和無應力計。

　　應變計用細鐵絲或扎繩固定在鋼纜上(按設計要求確定方向)，無應力計懸掛在籠的中央，應變計的觀測電纜匯集在一處松弛扎好引出。

　　防滲墻混凝土澆筑是連續(xù)的，在防滲墻槽中儀器的壓力是非常大的，所以埋設在防滲墻10米以下的應變計必須采用大彈模應變計(VWS-10M或VWS-15M)。儀器的布置必須根據(jù)不同的埋設高程，設置不同彈模和初始模數(shù)的應變計(應變計的彈模和初始模數(shù)由廠家根據(jù)埋設高程或設計圖設定)。

　　4.4選取基準值

　　應變計的測量值為實時測量值相對于基準值的變化量，所以基準值選取的準確與否，將直接影響到測值的準確性。

　　在外荷載變動不大選取相同時間、穩(wěn)定氣溫的3次相近的讀數(shù)，經(jīng)平均后做為基準值，應變計安裝在混凝土中應選取水化熱過后的測值?；鶞手颠x定后應做好記錄，作為計算的基準值。

　　為使基準值取的更準確，可將以上操作重復進行兩次，如果兩次測值基本相同(誤差≤0.5%F.S)，則證明基準值取值正確。

　　應變計的測量值出現(xiàn)偏差時，可用以上方法重新校準基準值。

　　5、測量

　　現(xiàn)場測量應變計用VW-102A型讀數(shù)儀，將測量線一頭連接讀數(shù)儀，測量線另一頭的各色夾子對應連接應變計的輸出電纜， 黑、紅測頻率，白、綠測溫度。應變計內(nèi)附有智能識別芯片，其內(nèi)存貯有該應變計的編號、標定系數(shù)K、溫度修正系數(shù)b等信息。用讀數(shù)儀測量時會自動將識別信息讀出，順序存入讀數(shù)儀內(nèi)，通訊給計算機，方便快速統(tǒng)計計算及查詢，使測量工作實現(xiàn)人工智能無紙化操作。

　　工程現(xiàn)場多支應變計電纜被意外挖斷，僅用讀數(shù)儀測量一遍，就可自動識別出每支應變計所對應的編號及身份信息。

　　6、 應變計故障檢查

　　紅/黑之間正常300多歐姆

　　綠/白之間測出阻值查表可以得出溫度

　　紅或黑或綠或白對地之間正常絕緣20兆歐姆以上

　　紅或黑對綠或白之間正常絕緣20兆歐姆以上

　　如果以上測量不正常說明傳感器或接頭待檢查，請與我司技術(shù)人員聯(lián)系

　　配套選購

　　·YSPT-4P 雙護套四芯屏蔽電纜

　　·VM-103 全功能讀數(shù)儀、MCU 系列自動化采集模塊

　　·峟思單機版軟件、峟思云平臺

　　遵循標準

　　·GB/T 3408.2-2008 《大壩監(jiān)測儀器應變計》

　　·GB/T 15406-2007 《巖土工程儀器基本參數(shù)及通用技術(shù)條件》

　　·GB/T 24105-2009 《巖土工程儀器基本環(huán)境試驗條件及方法》

　　·GB/T 13606-2007 《巖土工程儀器 振弦式傳感器通用技術(shù)條件》

　　·SL 530-2012 《大壩安全檢測儀器檢驗測試規(guī)程》

　　·DL/T 1271-2013 《鋼弦式監(jiān)測儀器鑒定技術(shù)規(guī)程》

　　·GB/T21029-2007《巖土工程儀器系列型譜》

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