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儀感器儀表SENSOR

VWS型振弦式應(yīng)變計(jì)

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產(chǎn)品描述

VWS 型振弦式應(yīng)變計(jì)使用說明

本使用說明僅適用于本公司生產(chǎn)的 VWS 型振弦式應(yīng)變計(jì),其中包括有 VWS-10、VWS-15、VWS-10M、

VWS-15M(大彈模)等系列型號。

1、用途

VWS 型振弦式應(yīng)變計(jì)適用于長期埋設(shè)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(yīng)變

量,并可同步測量埋設(shè)點(diǎn)的溫度。

應(yīng)變計(jì)加裝配套附件可組成多向應(yīng)變計(jì)組、無應(yīng)力計(jì)、巖石應(yīng)變計(jì)等測量應(yīng)變的儀器。大彈模應(yīng)變

計(jì)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(yīng)變計(jì)具有參

數(shù)識別功能。

2、規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)

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3 結(jié)構(gòu)及工作原理

3.1 結(jié)構(gòu)

VWS 型振弦式應(yīng)變計(jì)由前后端座、不銹鋼護(hù)管、觀測電纜、振弦及激振電磁線圈等組成。

3.2 工作原理

當(dāng)被測結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的應(yīng)力發(fā)生變化時(shí),應(yīng)變計(jì)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(yīng)力的變化,從而改變振弦的振動(dòng)頻率。電磁線圈激振振弦并測量其振動(dòng)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(yīng)變量。同步測量埋設(shè)點(diǎn)的溫度值。

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3.3 計(jì)算方法

a) 當(dāng)外界溫度恒定應(yīng)變計(jì)僅受到軸向變形時(shí),其應(yīng)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 - F0 式中:ε—應(yīng)變計(jì)的測量值,單位為 10

-6;

k—應(yīng)變計(jì)的測量靈敏度,單位為 10

-6/F;

△F—應(yīng)變計(jì)實(shí)時(shí)測量值相對于基準(zhǔn)值的變化量,單位為 F;

F—應(yīng)變計(jì)的實(shí)時(shí)測量值,單位為 F;

F0—應(yīng)變計(jì)的基準(zhǔn)值,單位為 F。

b) 當(dāng)應(yīng)變計(jì)不受外力作用時(shí)(儀器兩端標(biāo)距不變),而溫度增加△T 時(shí),應(yīng)變計(jì)有輸出量△F′,這個(gè)

輸出量是由溫度變化而造成的,因此在計(jì)算時(shí)應(yīng)給以扣除。

實(shí)驗(yàn)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 - T0 式中:b—應(yīng)變計(jì)的溫度修正系數(shù),單位為 10

-6/℃;

△T—溫度實(shí)時(shí)測量值相對于基準(zhǔn)值的變化量,單位為℃;

T—溫度的實(shí)時(shí)測量值,單位為℃;

T0—溫度的基準(zhǔn)值,單位為℃。

c) 埋設(shè)在水工結(jié)構(gòu)物或其它混凝土結(jié)構(gòu)物中的應(yīng)變計(jì),受到的是變形和溫度的雙重作用,此時(shí)的溫

度修正系數(shù)為應(yīng)變計(jì)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(yīng)變計(jì)一般計(jì)算公式為:

εm = k×△F + b′×△T = k×(F - F0)+(b -α)×(T - T0)

式中:εm—被測結(jié)構(gòu)物的應(yīng)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(yīng)變計(jì)的計(jì)算工程值乘以被測物的彈模可得被測物的應(yīng)力。

σ=(k × (F-F?) + (b-α) × (T-T?)) × E

4、埋設(shè)與安裝

4.1 簡述

應(yīng)變計(jì)使用場合很廣,儀器經(jīng)加裝一些附件可以組成多向應(yīng)變計(jì)組、無應(yīng)力計(jì)、巖石應(yīng)變計(jì)等測量

應(yīng)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(shè)安裝方法有所不同。下面主要對單向

或雙向應(yīng)變計(jì)的埋設(shè)方法作一些簡述,其它類型應(yīng)變計(jì)的安裝埋設(shè)方法可參照本說明。

4.2 儀器的準(zhǔn)備

儀器到工地后即刻拆包,檢查儀器在運(yùn)輸過程中是否有損壞或丟失,并用讀數(shù)儀測讀校驗(yàn)。儀器表

面損壞影響使用的或測讀校驗(yàn)困難的儀器,將其單獨(dú)擺放,或退回廠家更換。

仔細(xì)記錄每只應(yīng)變計(jì)的出廠編號,并檢查各電纜頭上是否有編號標(biāo)記(沒有的補(bǔ)作編號標(biāo)記),以便

于在電纜引長后識別儀器。儀器電纜接長,應(yīng)嚴(yán)格按電纜接頭的規(guī)程操作。

4.3 埋設(shè)與安裝

4.3.1 埋設(shè)

每支應(yīng)變計(jì)都應(yīng)按設(shè)計(jì)要求的位置和方向定位,并要求埋設(shè)應(yīng)變計(jì)用的混凝土和被測結(jié)構(gòu)物所用的

混凝土標(biāo)號相同。埋設(shè)前必須對應(yīng)變計(jì)進(jìn)行一次檢測,發(fā)現(xiàn)問題可及時(shí)處理和更換,防止有故障的應(yīng)變

計(jì)被埋設(shè)。

回填混凝土?xí)r在應(yīng)變計(jì)附件剔除大于 8cm 的骨料,人工分層振搗密實(shí)。混凝土下料時(shí)距儀器 1.5cm

以上,振搗器距儀器大于半徑 0.5m。

也可采用預(yù)置埋設(shè)槽的方法,該法是預(yù)先在儀器埋設(shè)部位設(shè)置槽模板,待混凝土凝固前拆除埋設(shè)槽

模板,將儀器安裝在槽內(nèi),然后人工回填混凝土。埋設(shè)完成后應(yīng)做好標(biāo)記,以防施工中人為損壞儀器。

4.3.2 單向和多向應(yīng)變計(jì)(圖 1)

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(圖 1)單向和雙向應(yīng)變計(jì)埋設(shè)示意圖

單向應(yīng)變計(jì)埋設(shè)時(shí)應(yīng)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(shè)高程時(shí),

在該部位挖尺寸在 20×15×15Cm左右的坑(儀器測量標(biāo)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(shí)。

當(dāng)埋設(shè)部位有鋼筋時(shí)可以將應(yīng)變計(jì)(包括電纜)綁扎在鋼筋上, 固定儀器可采用膠帶、自鎖扎帶、細(xì)

鐵絲捆扎,捆扎要保證應(yīng)變計(jì)位置不易移動(dòng),但捆扎不能過緊,阻礙應(yīng)變計(jì)變形。觀測電纜同樣捆扎在

鋼筋上,但捆扎時(shí)也要松弛,靠近儀器的地方要打 8 回環(huán)。

埋設(shè)多向應(yīng)變計(jì)時(shí)要用多向應(yīng)變計(jì)安裝支座,以固定每個(gè)受力方向的應(yīng)變計(jì)。

應(yīng)變計(jì)埋設(shè)前要校對儀器的角度、方向、部位。規(guī)范要求:埋設(shè)儀器的角度誤差應(yīng)不超過 1°,位

置誤差應(yīng)不超過 2cm。

應(yīng)變計(jì)就位后用人工搗實(shí)應(yīng)變計(jì)周圍的混凝土,避免有過大的振動(dòng),以免擾動(dòng)應(yīng)變計(jì)放置的方位或

損傷電纜。埋設(shè)完成后及時(shí)測量應(yīng)變計(jì),如有損壞及時(shí)更換。電纜按規(guī)定的走向埋設(shè),并作好電纜的保

護(hù)。

儀器的埋設(shè)位置、設(shè)計(jì)編號、儀器編號、電纜長度、埋設(shè)前讀數(shù)、埋設(shè)后讀數(shù)、埋設(shè)時(shí)的溫度、濕

度、氣壓等填表記錄,并作好存檔。

4.3.3 基巖應(yīng)變計(jì)(圖 2)

基巖應(yīng)變計(jì)用以測量巖體內(nèi)部的變形,應(yīng)變計(jì)在巖體內(nèi)不應(yīng)跨越結(jié)構(gòu)斷面,安裝在節(jié)理發(fā)育的巖體

內(nèi),應(yīng)變計(jì)標(biāo)距可加長,使被測標(biāo)距擴(kuò)大。

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(圖 1)基巖應(yīng)變計(jì)埋設(shè)示意圖

在埋設(shè)位置造孔(槽),孔(槽)徑應(yīng)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(yīng)位于埋設(shè)孔中心,孔(槽)內(nèi)雜質(zhì)要沖洗干凈,排除積水。

埋設(shè)時(shí)用膨脹水泥填孔,為了防止膨脹水泥固結(jié)時(shí)對應(yīng)變計(jì)的影響,可在應(yīng)變計(jì)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(shí)的變形。

4.3.4 防滲墻中埋設(shè)應(yīng)變計(jì)(圖 3)

4.3.4.1 簡述

防滲墻中埋設(shè)應(yīng)變計(jì)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(yīng)變計(jì)綁扎在設(shè)計(jì)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(shè)應(yīng)變計(jì)的方法,鋼性籠的埋設(shè)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(gè)角上預(yù)埋鋼纜掛鉤);

b) 四根一樣長短的鋼纜;

c) 在固定應(yīng)變計(jì)的部位設(shè)置細(xì)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。

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(圖 3)防滲墻中埋設(shè)應(yīng)變計(jì)的方法示意圖

4.3.4.3 安裝埋設(shè)

沉重塊的比重應(yīng)遠(yuǎn)大于同標(biāo)號混凝土的比重,以免防滲墻混凝土澆筑時(shí)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(shè)前應(yīng)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(shí)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(xì)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(yīng)分段吊裝,分段吊裝時(shí)在分段處設(shè)置吊裝掛耳。邊往

槽下放吊籠,邊在設(shè)計(jì)高程位置固定應(yīng)變計(jì)和無應(yīng)力計(jì)。

應(yīng)變計(jì)用細(xì)鐵絲或扎繩固定在鋼纜上(按設(shè)計(jì)要求確定方向),無應(yīng)力計(jì)懸掛在籠的中央,應(yīng)變計(jì)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(shè)在防滲墻 10 米以下的

應(yīng)變計(jì)必須采用大彈模應(yīng)變計(jì)(VWS-10M 或 VWS-15M)。儀器的布置必須根據(jù)不同的埋設(shè)高程,設(shè)置不同彈

模和初始模數(shù)的應(yīng)變計(jì)(應(yīng)變計(jì)的彈模和初始模數(shù)由廠家根據(jù)埋設(shè)高程或設(shè)計(jì)圖設(shè)定)。

4.4 選取基準(zhǔn)值

應(yīng)變計(jì)的測量值為實(shí)時(shí)測量值相對于基準(zhǔn)值的變化量,所以基準(zhǔn)值選取的準(zhǔn)確與否,將直接影響到

測值的準(zhǔn)確性。

在外荷載變動(dòng)不大選取相同時(shí)間、穩(wěn)定氣溫的 3 次相近的讀數(shù),經(jīng)平均后做為基準(zhǔn)值,應(yīng)變計(jì)安裝

在混凝土中應(yīng)選取水化熱過后的測值?;鶞?zhǔn)值選定后應(yīng)做好記錄,作為計(jì)算的基準(zhǔn)值。

為使基準(zhǔn)值取的更準(zhǔn)確,可將以上操作重復(fù)進(jìn)行兩次,如果兩次測值基本相同(誤差≤0.5%F.S),

則證明基準(zhǔn)值取值正確。

應(yīng)變計(jì)的測量值出現(xiàn)偏差時(shí),可用以上方法重新校準(zhǔn)基準(zhǔn)值。

5、測量

現(xiàn)場測量應(yīng)變計(jì)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(yīng)連

接應(yīng)變計(jì)的輸出電纜, 黑、紅測頻率,白、綠測溫度。應(yīng)變計(jì)內(nèi)附有智能識別芯片,其內(nèi)存貯有該應(yīng)變

計(jì)的編號、標(biāo)定系數(shù) K、溫度修正系數(shù) b 等信息。用讀數(shù)儀測量時(shí)會(huì)自動(dòng)將識別信息讀出,順序存入讀

數(shù)儀內(nèi),通訊給計(jì)算機(jī),方便快速統(tǒng)計(jì)計(jì)算及查詢,使測量工作實(shí)現(xiàn)人工智能無紙化操作。

工程現(xiàn)場多支應(yīng)變計(jì)電纜被意外挖斷,僅用讀數(shù)儀測量一遍,就可自動(dòng)識別出每支應(yīng)變計(jì)所對應(yīng)的

編號及身份信息。

6、 應(yīng)變計(jì)故障檢查

當(dāng)應(yīng)變計(jì)測量出現(xiàn)故障時(shí),可用萬用表檢查應(yīng)變計(jì)電纜芯線間的電阻值,其正常狀況紅、黑芯線電

阻值通常為 300Ω左右;綠、白芯線電阻值在溫度 25℃時(shí)應(yīng)為 3kΩ左右;紅、黑線對綠、白線或?qū)ζ帘?/p>

線(裸線)間絕緣電阻值應(yīng)﹥50MΩ(測量絕緣電阻時(shí)可使用 100V 直流兆歐表,萬用表測量絕緣電阻應(yīng)用 M

Ω檔,其值應(yīng)為無窮大∞)。

7、電纜故障檢查

應(yīng)變計(jì)電纜接長用型號為 YSPT-4 水工專用觀測電纜,其電纜電阻值約為 45Ω/km 左右。

7.1 用萬用表測量(黑、紅芯線)的電阻值:正常情況為 300Ω左右,再加上電纜的電阻值。

a) 如果電阻測值正常,可能儀器損壞或進(jìn)水;

b) 如果電阻測值非常大或無窮大,電纜或接頭斷路;

c) 如果電阻測值非常小,電纜或接頭短路。

其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測量不出頻率值。

7.2 用萬用表測量(白、綠芯線)的電阻值:正常情況在溫度 25℃時(shí)應(yīng)為 3kΩ左右,再加上電纜的電

阻值。

a) 如果電阻測值正常,請檢查讀數(shù)儀及其測量連接線;

b) 如果電阻測值非常大或無窮大,電纜或接頭斷路;

c) 如果電阻測值非常小,電纜或接頭短路。

其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測量不出溫度值。

7.3 用 100V 直流兆歐表或萬用表測量應(yīng)變計(jì)電纜芯線(紅、黑線對地線,白、綠線對地線,紅、黑

線對白、綠線)的電阻值,其測值如果很小﹤5MΩ,可能電纜接頭進(jìn)水短路。

其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測量正常,MCU-32 型分布式模塊自動(dòng)測量單元測量頻率值可能會(huì)引起測值不穩(wěn),測

量溫度值將比正常值偏低 10~20℃左右。

8、讀數(shù)儀測值不穩(wěn)

a) 將屏蔽線并接到讀數(shù)儀測量線的黑線夾子上;

b) 可能電纜接頭處進(jìn)水,將其剪掉,重新連接;

c) 確定應(yīng)變計(jì)的頻率范圍,正確選擇讀數(shù)儀的激勵(lì)類型;

d) 確定應(yīng)變計(jì)的溫度電阻基值,正確選擇讀數(shù)儀的電阻基值;

e) 檢查附近是否有干擾源,如電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、天線或交流動(dòng)力電纜,遠(yuǎn)離上述干擾源。

9、注意事項(xiàng)

應(yīng)變計(jì)安裝就位前、后應(yīng)及時(shí)測量頻率和溫度值,根據(jù)應(yīng)變計(jì)編號和設(shè)計(jì)編號作好記錄并存檔,特

別注意保護(hù)應(yīng)變計(jì)信號引出電纜。

10、驗(yàn)收與保管

用戶開箱驗(yàn)收儀器,應(yīng)先檢查儀器的數(shù)量(包括附件)及出廠檢驗(yàn)合格證等是否與裝箱清單相符。開

箱后每支儀器應(yīng)先用 100V 兆歐表量測電路與密封殼體之間的絕緣電阻,其測值應(yīng)滿足絕緣電阻規(guī)定要

求。驗(yàn)收時(shí)每支儀器應(yīng)用讀數(shù)儀測量,檢查儀器是否正常。

儀器應(yīng)保管在干燥、通風(fēng)的房間中。

11、附言

VWS-S 型振弦式應(yīng)變計(jì)組自出廠之日起壹年內(nèi),如性能低于技術(shù)條件要求且系屬產(chǎn)品質(zhì)量問題,本

公司負(fù)責(zé)免費(fèi)維修或更換(若因現(xiàn)場防雷系統(tǒng)不完善遭遇強(qiáng)雷電等不可抗力所造成的損壞不在其例)。 


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