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振弦式混凝土應力計
    發布時間: 2017-12-04 22:08    

VWES 型振弦式混凝土應力計適用于長期埋設在水工結構物或其它混凝土結構物內,測量結構物內的受壓狀態,并可同步測量埋設點的溫度。振弦式混凝土應力計具有智能識別功能。

本使用說明僅適用于四川葛南儀器有限公司生產的VWES型振弦式混凝土應力計,其中包括有VWE-1S、VWE-2S、VWE-4S、VWE-6S、 VWE-10S、VWE-16S、VWE-25S等系列型號。

1用途    

VWES型振弦式混凝土應力計適用于長期埋設在水工結構物或其它混凝土結構物內,測量結構物內的受壓狀態,并可同步測量埋設點的溫度。振弦式混凝土應力計具有智能識別功能。

 2規格及主要技術參數

規格代號

VWE-1S

VWE-2S

VWE-4S

VWE-6S

VWE-10S

VWE-16S

VWE-25S

尺寸

參數

最大外徑 D mm

156

156

156

156

156

156

156

承壓盤高 H mm

20

20

20

20

20

20

20

性能

參數

測量范圍: KPa

0160

0250

0400

0600

01000

01600

02500

靈敏度k KPa/F

0.08

0.125

0.2

0.3

0.5

0.8

1.25

測量精度: F.S

±0.1%

±0.1%0

±0.1%

±0.1%

±0.1%

±0.1%

±0.1%

溫度測量范圍: ℃

-40+150

-40+150

-40+150

-40+150

-40+150

-40+150

-40+150

溫度測量精度: ℃

±0.5

±0.5

±0.5

±0.5

±0.5

±0.5

±0.5

溫度修正系數b KPa/

0.15

0.15

0.15

0.15

0.15

0.15

0.15

耐水壓:測量范圍 MPa

1.2

1.2

1.2

1.2

1.2

1.2

1.2

絕緣電阻: MΩ

50

50

50

50

50

50

50

注:頻率模數F=Hz2×10-3

3結構及工作原理

3.1結構

VWES型振弦式應力計由背板、感應板、信號傳輸電纜、振弦及激振電磁線圈等組成。

3.2工作原理

當被測結構物內部應力發生變化時,混凝土應力計感應板同步感受應力的變化,感應板將會產生變形,變形傳遞給振弦轉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,頻率信號經電纜傳輸至讀數裝置,即可測出被測結構物的壓應力值。同時可同步測出埋設點的溫度值。

3.3計算方法:

a)當外界溫度恒定,應力計僅受到壓應力時,其壓應力值P與輸出的頻率模數△F具有如下線性關系:

P = k F

F = F - F0

式中: k 應力計的測量靈敏度,單位為KPa/F ;

F 應力計實時測量值相對于基準值相的變化量,單位為F;

F 應力計的實時測量值,單位為F;

F0 應力計的基準值,單位為F。

b)當作用在應力計上的壓應力恒定時,而溫度增加△T,此時應力計有一個輸出量

F′,這個輸出量僅僅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具有如下線性關系:

P= kF+ bT = 0

kF= -bT

T = T - T0

式中: b 應力計的溫度修正系數,單位為KPa /℃;

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℃;

T0 溫度的基準值,單位為℃。

c)當應力計受到應力和溫度的雙重作用時,應力計的一般計算公式為:

Pm = kF + bT = k (F - F0) + b (T - T0)

式中:Pm 被測結構物的壓應力值,單位為KPa。
4埋設與安裝
4.1概述
混凝土應力計根據用途不同分為:用于測量不同介質接觸面(界面)垂直壓力的界面混凝土應力計,和用于測量土體本身內部應力變化的土中混凝土應力計。如測量混凝土建筑物基礎與土基接觸面的壓應力;測量地下遂洞、隧道土體對混凝土護壁的壓應力;測量各種場合的護坡、護壁、抗滑樁土體對其的壓應力;測量土石壩、路基等內部土體的應力的變化值等等。
混凝土應力計測量的是壓應力值,在安裝埋設當中如果方法不正確,混凝土應力計容易發生脫空卸載現象,從而影響觀測的準確性。因此,混凝土應力計安裝埋設的正確性顯得尤其重要。
混凝土應力計是否處于良好的運行狀態,幾乎完全取決于儀器受壓面與土體間是否完全接觸,因此埋設中必須注意混凝土應力計受壓面與土體之間是否會形成空隙,并盡量消除儀器下面由土壤析水引起的積水。
單只混凝土應力計可測量與受壓面相垂直的正應力,多只混凝土應力計互成角度安裝可測量出埋設點受力的空間狀態。
4.2界面混凝土應力計
混凝土應力計在工業、民用建筑工程中安裝埋設,通常是為了測量建筑物與土體接觸的界面土壓力值,一般都埋設在界面上,因此稱在這種情況下應用的土壓力為界面式混凝土應力計。
為了解土體對結構物的作用力,或結構物對地基土體的正壓力,應在結構物或地基上選擇幾個斷面進行測點的布設。斷面應選擇結構物與土體承受的壓力最大處,同時也是最需要了解結構物與土體受力狀態的地方。
界面混凝土應力計的具體的埋設方法如下:

a)傳感器的埋設位置在建筑物還沒有建造基礎時,可利用土基礎平面上直接制備埋設基床面的方法安放傳感器并壓實固定,安排好觀測電纜的接長和敷設引出后,再澆筑建筑物的混凝土基礎。
制備基床的表面必須平整、均勻、密實,有時為了使傳感器的受壓面與土體能充分接觸還要在基床表面均勻敷設一層細砂。
b)傳感器的埋設位置在建筑物基礎已建造時,可采用挖洞坑的方法安放傳感器。這種方法又分為:預埋模盒法,模盒尺寸應為混凝土應力計直徑尺寸的1.1倍;開鑿坑槽埋設法。洞坑的大小以能放下整個混凝土應力計并略有富余即可,深度以露出土體面為準。
在洞坑內制備基床面的要求同上,安放混凝土應力計后,壓重力固定,接長觀測電纜并敷設引出。最后回填混凝土填滿洞坑。
c)混凝土應力計在混凝土防滲墻中埋設,應把先混凝土應力計固定在汽缸或氣筒設備上,再一起固定在鋼筋籠上。鋼筋籠下槽定位后,給汽缸或氣筒通氣加壓,將混凝土應力計的受力膜面與槽壁的土體充分接觸頂緊,然后灌注混凝土把混凝土應力計固定在防滲墻與土體接觸的界面上。
4.3.4觀測電纜的敷設及填方要求
觀測電纜的埋設采用挖溝埋設為好,溝深不小于0.3m,堆石壩溝深不小于0.6m。堆石壩內埋設觀測電纜還應加穿鋼管保護。
連接電纜在敷設時必須留有余量,匯集再一起時禁止相互交繞。傳感器出線口處電纜應打回環,盡量避免出線口處電纜張力過大。觀測電纜以上的填方安全覆蓋厚度,在粘性土填方中應不小于0.6m,在堆石填方中應不小于1.2m。
4.4混凝土應力計組的安裝埋設
組成各混凝土應力計的中心位置高程,應符合設計埋設高程。
混凝土應力計組的埋設,依成組混凝土應力計的數量,可采用就地分散埋設法。分散的各混凝土應力計之間的距離不應超過1m。其水平向以外的混凝土應力計的定位、定向,可借助模板或成型體進行施工。
混凝土應力計組內每只傳感器的觀測電纜敷設時應匯集到一點或多點統一引出,只要條件許可應盡量減少電纜的引出點。
4.5初始讀數的選取
混凝土應力計安裝埋設完成后應及時測讀傳感器的讀數,選取穩定的讀數作為初始讀數。澆注混凝土埋設的儀器要選取水化熱過后,不同天連續測讀3次讀數基本相同后的平均值。初始讀數選定后應記錄在案,作為今后計算和分析的基本參數使用。
4.6注意事項
埋設前應首先檢查混凝土應力計確保儀器完好,按設計要求接長電纜,做好編號。
在建筑物基礎底面上埋設混凝土應力計時,可將混凝土應力計先埋設在預制的混凝土塊內,在基底表面平整好后,將部分混凝土塊壓入埋設部位的土體中,也可在澆筑前先將混凝土應力計放在土體上,用重物將其緊壓在被測土體上,再澆筑混凝土。
采用預埋模盒法埋設時,混凝土澆筑到位后,應移去預埋模盒。開鑿坑槽埋設時,應先將放入混凝土應力計放入坑槽內,混凝土應力計的受壓面與土體充分接觸后,四周縫隙用水泥沙漿填充搗實后回填混凝土。
埋設界面式混凝土應力計時應特別注意:水泥沙漿不能包裹住混凝土應力計的受力感應板。
埋設安裝就位后的混凝土應力計初測值應大于埋設前自由狀態讀數,即就位后的混凝土應力計埋設完成后受壓膜應在受壓狀態下。
混凝土應力計安裝就位后應及時測量儀器初值,根據儀器編號和設計編號作好記錄并存檔,嚴格保護好儀器的引出電纜。









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