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水库岸坡安全监测布置及锚杆应力计和多点位移计仪器安装说明
来源:四川葛南仪器有限公司 | 作者:水利监测人张工 13990298835 | 发布时间: 2024-01-06 | 1569 次浏览 | 分享到:
水库左岸边坡和右岸边坡，主要安装锚杆应力计和多点位移计，监测其岸坡滑动变化情况。
水库左岸边坡和右岸边坡，主要安装锚杆应力计和多点位移计，监测其岸坡滑动变化情况。

1 VWRF型锚杆应力计规格及主要技术参数

规格代号

F-16

F-18

F-20

F-22

F-25

F-28

F-32

F-36

F-40


连接杆直径d，  mm

16

18

20

22

25

28

32

36

40

尺寸参数

钢套截面积A，  cm2

2.01

2.55

3.14

3.80

4.91

6.16

8.04

10.2

12.6


钢套长度L，    mm

120


应力测

拉伸， MPa

300


量范围

压缩， MPa

200


最小读数k，    MPa/F

≤0.10

性能参数

温度测量范围， ℃

-25～+80


温度测量精度， ℃

±0.5


温度修正系数b，MPa/℃

≤0.10


绝缘电阻，     MΩ

≥50

注：频率模数F=Hz2×10-3

2 计算方法：

  a) 当外界温度恒定锚杆应力计仅受到轴向应力时，其应力σ与输出的频率模数△F具有如下线性关系：

           σ= k△F

          △F = F - F0

     式中：k — 锚杆应力计测量应力值的最小读数，单位为MPa/F；

             △F — 锚杆应力计实时测量值相对于基准值的变化量，单位为F；

               F — 锚杆应力计的实时测量值，单位为F；

              F0 — 锚杆应力计的基准值，单位为F。

  b) 当锚杆应力计不受外力作用时，而温度增加△T时，锚杆应力计有一个输出量△F´，这个输出量仅仅是由温度变化而造成的，因此在计算时应给以扣除。

       实验可知△F´与△T具有如下线性关系：

         σ´= k△F´+ b△T = 0

         k△F´= -b△T

        △T = T - T0

     式中：b — 锚杆应力计的温度修正系数，单位为MPa /℃；

             △T — 温度实时测量值相对于基准值的变化量，单位为℃；

               T — 温度的实时测量值，单位为℃；

              T0 — 温度的基准值，单位为℃。

  c) 埋设在水工结构物或其它混凝土结构物内的锚杆应力计，受到的是应力和温度的双重作用，因此锚杆应力计一般计算公式为：

               σm = k△F + b△T = k (F - F0) + b (T - T0)

      式中：σm — 被测结构物钢筋所受的应力值，单位为MPa 。

     注： 

           SWRF型振弦式锚杆应力计的温度修正系数很小，一般可直接用a)中公式计算。 

3埋设与安装

    3.1概述

     锚杆应力计由传感器和连接钢套两部分组成，传感器用于测量，两个连接钢套用于传感器与被测钢筋的连接，从而完成力的传递。

     锚杆应力计是测量受力物体应力的仪器，仪器经加装一些附件可以组成锚杆测力计、基岩应力计等，这些仪器的工作情况及安装条件各不相同，所以埋设安装方法有所不同。下面主要对埋设在混凝土内的锚杆应力计的安装方法作一些简述，其他场合的埋设安装方法可参照进行。

     3.2 锚杆应力计与被测钢筋的连接方法

     锚杆应力计与被测钢筋的连接常用方法有两种：

     3.2.1方法1

    3.2.1.1 当工地上有剥肋直螺纹滚丝机设备，被测钢筋网未绑扎完，将两根被测钢筋滚丝后直接与锚杆应力计两端的连接钢套旋紧，形成一根长钢筋后将其就位到被测钢筋网中。

    3.2.1.2 当工地上有剥肋直螺纹滚丝机设备, 被测钢筋网已绑扎完，在钢筋网准备安装锚杆应力计的部位截取0.8～1m 米长钢筋(长度视配筋大小)，将其一裁二根，将两根被测截筋滚丝后直接与锚杆应力计两端的连接钢套旋紧，形成一根长钢筋后将其焊接到被截部位。

    焊接可采用对焊或搭焊在钢筋网上，搭焊长度要大于10倍的锚杆应力计直径，焊接时要给传感器的部位浇水冷却，使传感器温度不要太高，温度过高将会使传感器造成永久损坏，但不得在焊缝处浇水。

    3.2.1方法2

    3.2.1.1当工地上没有剥肋直螺纹滚丝机设备，被测钢筋网未绑扎完，将两根被测钢筋焊接在连接钢套上，焊接前先将锚杆应力计两端的连接钢套拧下，分别与长筋焊接在一起，焊接可采用高频对焊、接口倒角电焊和熔槽焊，焊接一定要在同一轴线上焊接牢靠，焊好后变形要小。角度大了要调整，使其尽量保持在同一轴线上。冷却后与锚杆应力计旋紧，形成一根长钢筋后将其就位到被测钢筋网中。

    3.2.1.1当工地上没有剥肋直螺纹滚丝机设备，被测钢筋网已绑扎完，在钢筋网准备安装锚杆应力计的部位截取0.8～1m 米长钢筋(长度视配筋大小)，将其一裁二根，将两根被测截筋与锚杆应力计的两头连接钢套焊接。焊接前先将锚杆应力计两端的连接钢套拧下，分别与截筋焊接在一起，焊接可采用高频对焊、接口倒角电焊和熔槽焊，焊接一定要在同一轴线上焊接牢靠，焊好后变形要小。角度大了要调整，使其尽量保持在同一轴线上。

    3.2.1.1截筋与连接钢套焊接好后，用管丝钳拧紧，拧紧时不得将管丝钳作用在锚杆应力计的传感器出线嘴部位上，否则锚杆应力计会造成永久损坏。将接长截筋的锚杆应力计搭焊在钢筋网上，搭焊长度要大于10倍的锚杆应力计直径，焊接时要给传感器的部位浇水冷却，使传感器温度不要太高，温度过高将会使传感器造成永久损坏，但不得在焊缝处浇水。

    3.3锚杆应力计的选型

     正常情况下根据设计要求按被测钢筋的直径选配相应规格的锚杆应力计。当所选用的锚杆应力计规格与被测钢筋不匹配(或要求测量的应力范围大于所配锚杆应力计的测量范围时)，此时可采用锚杆应力计标号大于被测钢筋直径的方法，但计算时K值要乘比例面积的换算系数。

    4测量

     测量振弦式传感器应先将测量线快速插头插入VW-102型读数仪的左边插座上，将测量线的各色夹子对应连接上传感器的输出电缆， 黑、红测频率，白、绿测温度。振弦式传感器内附有智能识别芯片，其内存贮有该传感器的编号、系数K、温度修正系数b等信息。用读数仪测量时会自动将识别信息读出，可顺序存入读数仪内，通讯给计算机，方便快速统计计算及查询，使测量实现人工智能无纸化操作。

    工程现场多支传感器电缆被意外挖断，仅用读数仪测量一遍，就可自动识别出每支传感器所对应的编号及身份信息。

    5 传感器故障检查

     当传感器测量出现故障时，可用万用表检查传感器芯线间的电阻值，其正常状况红、黑芯线电阻值通常为200～450左右；绿、白芯线电阻值在温度25℃时应为3k左右；红、黑线对绿、白线或对屏蔽线(裸线)间绝缘电阻值应﹥50M (测量绝缘电阻时可使用100V直流兆欧表，万用表测量绝缘电阻应用M档，其值应为无穷大∞)。


VWM型多点位移计规格及主要技术参数

规格型号

VWM-50()

VWM-100()

VWM-200()

仪器外径mm

30

24

仪器长度mm

330

300

430

测量范围mm

0～50

0～100

0～200

灵敏度mm

≤0.02

≤0.04

≤0.08

拟合精度

≈0.1%F.S/0.5%F.S

测温范围

-40℃～+80℃

灵敏度

±0.1℃

测温精度

±0.5℃

修正系数b


≈0.969 F/℃

耐水压

≥1MPa

绝缘电阻

≥50MΩ

储存温度

-30℃～+70℃

注：频率模数F=Hz2×10-3



    1计算方法

    a) 当外界温度恒定多点位移计仅受到轴向位移时，其位移量L与输出的频率模数△F具有如下线性关系：

                      L = K×△F

                    △F = F - F0

     式中：L—多点位移计的测量值，单位为mm；

               k—多点位移计的测量灵敏度，单位为mm/F；

              △F—多点位移计实时测量值相对于基准值的变化量，单位为F；

                F—多点位移计的实时测量值，单位为F；

               F0—多点位移计的基准值，单位为F。

     b) 当多点位移计不受外力作用时(仪器两端标距不变)，而温度增加△T时，多点位移计有输出量△F´，这个输出量是由温度变化而造成的，因此在计算时应给以扣除。实验可知△F´与△T具有如下线性关系：

                  L´= k×△F´+(b – h×α)×△T = 0

             K×△F´= -(b – h×α)×△T 

                △T = T - T0

     式中：b—多点位移计的温度修正系数，单位为mm/℃；

            △T—温度实时测量值相对于基准值的变化量，单位为℃；

              T—温度的实时测量值，单位为℃；

            T0—温度的基准值，单位为℃；

             h—测杆长度，单位为mm；

              α—测杆的线膨胀系数，单位为10-6/℃。

     注：测杆材料为不锈钢，不锈钢的线膨胀系数通常为:α=16.5×10-6/℃。

      c) 埋设在岩土结构物或其它结构物内的多点位移计，受到的是变形和温度的双重作用，因此多点位移计的一般计算公式为：

       Lm = k×△F+(b - h×α)×△T = k×(F - F0)+(b - h×α)×(T - T0)

             式中：Lm—被测结构物的位移量，单位为mm。

     注：VWM型振弦式多点位移计有温度自动补偿功能，温度修正系数小于最小读数，使用中不需要温度修正，计算用公式为：

          Lm = k×△F – h×α×△T = k×(F - F0)–h×α×(T - T0)

      向下埋设

      多点位移计整体组装好后，放入测孔内位移计测杆处于悬挂状态，接长测杆的自重将会使位移计测杆(Y)拉出在满量程的位置(测杆拉出最大)。

      多点位移计入孔，确认就位正常可灌浆(一般岩体结构用混凝土砂浆，土体结构用膨润土)，固结后，及时调整位移计的拉压范围。方法：取下安装基座保护罩，将固定每支位移计的契块螺栓(基座面上位移计旁)松开，推动位移计到设定的位置(调整位移计的拉压范围)，此时X和Y同步变化，调整完毕后拧紧契块螺栓固定位移计，完成位移计测量范围的调整。

      整体向上埋设

      向上埋设：多点位移计整体组装好后，推入测孔内位移计测杆处于受压状态，接长测杆的自重将会使位移计测杆(Y)收于在最小量程的位置。

     向上推入前首先将位移计在基座面上的部分推到底位(X=0)，位移计测杆也收到最小量程的位置(Y=0)，调整后拧紧契块螺栓固定位移计即可推入。多点位移计入孔，确认就位正常可灌浆(一般岩体结构用混凝土砂浆，土体结构用膨润土)，固结后，及时调整位移计的拉压范围，松开契块螺栓向后拉动位移计调整到合适的位置(调整位移计的拉压范围)，此时X和Y同步变化，调整完毕后再拧紧契块螺栓固定位移计，完成位移计测量范围的调整。

     拼接安装埋设

    在空间狭小的高边坡，或多点位移计无法事先整体组装的施工现场，入孔必须从锚头开始，1件件向孔中传递，安装时需要附加拼接附件：

    1)100mm长不锈钢正反牙测杆，用于接长测杆与正反牙接头的连接；

    2)不锈钢正反牙六方接头，用于接长测杆与位移计测杆的连接；

     3) 0.5米内径18mm PVC护管，用于最后护管封口，在连接最后1节接长测杆时，将18mm PVC护管先套在护管上，在接长测杆与位移计测杆用反牙六方接头连接上后，套上18mm PVC护管封口，两头用胶密封。

    通气管和灌浆管

    多点位移计向下埋设：排气管从多点位移计安装基座旁边插入，排气管伸进孔内0.5～1米处。灌浆管也在多点位移计安装基座的旁边插入，深达测杆锚头的下部(孔底灌浆)。

    多点位移计向上埋设：排气管与接长测杆绑扎在一起，其长度应比最长的测杆锚头长出20cm以上，以保证注浆时空气能全部排出。灌浆管在多点位移计安装基座旁边插入，深度伸进孔内0.5～1米处(孔口灌浆)。

    排气管采用小口径无接头能承受一定压力的长塑料硬管为宜。

    选取基准值

    多点位移计的测量值为实时测量值相对于基准值的变化量，所以基准值选取的准确与否，将直接影响到测值的准确性。

    在外荷载变动不大选取相同时间、稳定气温的3次相近的读数，经平均后做为基准值，多点位移计安装在混凝土中应选取水化热过后的测值。基准值选定后应做好记录，作为计算的基准值。 

    为使基准值取的更准确，可将以上操作重复进行两次，如果两次测值基本相同(误差≤0.5％F.S)，则证明基准值取值正确。

    多点位移计的测量值出现偏差时，可用以上方法重新校准基准值。

    测量

     测量多点位移计用VW-102型读数仪，用测量线一头连接读数，测量线另一头多点线共有6个红色夹子，将其中某1个连接上测力计观测电缆两两同色中的一根，两两同色中另一根连黑色共用线，即此测量频率。白、绿线测温度。