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        振弦式鋼筋計
            發布時間: 2017-12-04 22:10    

        VWR 型振弦式鋼筋計適用于長期埋設在水工結構物或其它混凝土結構物內,測量結構物內部的鋼筋應力,并可同步測量埋設點的溫度。加裝配套附件可組成錨桿測力計、基巖應力計等測量應力的儀器。振弦式鋼筋計具有智能識別功能。

        振弦式鋼筋計

          本使用說明僅適用于四川葛南儀器有限公司生產的VWR型振弦式鋼筋計,其中包括有VWR-16、VWR-18、VWR-20、VWR-22、VWR-25、VWR-28、VWR-32、VWR-36、VWR-40多種型號。

          1用途
         
        VWR型振弦式鋼筋計適用于長期埋設在水工結構物或其它混凝土結構物內,測量結構物內部的鋼筋應力,并可同步測量埋設點的溫度。加裝配套附件可組成錨桿測力計、基巖應力計等測量應力的儀器。振弦式鋼筋計具有智能識別功能。
         
        振弦式鋼筋計有溫度自動補償功能,經試驗溫度修正系數甚小,使用中不需要溫度修正。

          2規格及主要技術參數

        規格代號

        R-16

        R-18

        R-20

        R-22

        R-25

        R-28

        R-32

        R-36

        R-40

        尺寸

        參數

        連接桿直徑d,  mm

        16

        18

        20

        22

        25

        28

        32

        36

        40

        鋼套截面積A,  cm2

        2.01

        2.55

        3.14

        3.80

        4.91

        6.16

        8.04

        10.2

        12.6

        鋼套長度L,    mm

        120/標準連接絲套

        性能

        參數

        應力測

        量范圍

        拉伸, MPa

        300/400G系列)

        壓縮, MPa

        200/250G系列)

        最小讀數K,   MPa/F

        0.10

        分辨力,     %F.S

        0.05

        溫度測量范圍,  

        -25+80

        溫度測量精度,   

        ±0.5

        溫度修正系數b,MPa/

        ≈0.10

        耐水壓,     MPa

        1

        絕緣電阻,    MΩ

        ≥50

        執行

        行標 DL/T 1136-2009

        非直線度≤1.0%F.S;不重復度≤0.5%F.S;滯后≤1.0%F.S;綜合誤差≤0.5%F.S;

          注:頻率模數F=Hz2×10-3

          3結構及工作原理

          3.1結構

          VWR 型振弦式鋼筋計由應力傳感器、前后連接鋼套(標準件)、振弦及激振電磁線圈、觀測電纜等組成。

          3.2工作原理

          當被測結構物內部的鋼筋發生應力變化時,鋼筋計將受到拉伸或壓縮,鋼套同步產生變形,變形使鋼筋計感受拉伸或壓縮的變形,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內鋼筋所受的應力。同時可同步測量埋設點的溫度值。

          3.3計算方法

          a) 當外界溫度恒定鋼筋計僅受到軸向應力時,其應力σ與輸出的頻率模數△F具有如下線性關系:

                 σ= kF

               △F = F - F0

             式中: k — 鋼筋計的測量靈敏度,單位為MPa/F;

                △F — 鋼筋計實時測量值相對于基準值的變化量,單位為F;

                 F — 鋼筋計的實時測量值,單位為F;

                 F0 — 鋼筋計的基準值,單位為F。

          b) 當鋼筋計不受外力作用時,而溫度增加△T時,鋼筋計有一個輸出量△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:

                σ′= kF+ bT = 0

               kF= -bT

               △T = T - T0

             式中: b — 鋼筋計的溫度修正系數,單位為MPa /℃;

                 △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) 埋設在水工結構物或其它混凝土結構物內的鋼筋計,受到的是應力和溫度的雙重作用,因此鋼筋計一般計算公式為:

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

             式中:σm — 被測結構物鋼筋所受的應力值,單位為MPa 。

          注:VWR型振弦式鋼筋計的敏感測量元件,其與測力鋼套的材料線膨脹系數極為接近,振弦式鋼筋計具有溫度自動補償功能,經試驗測得其溫度修正系數小于最小
        讀數,實際使用中不需要溫度修正,一般計算時可用公式a。
         4 埋設與安裝
          4.1  概述
          鋼筋計由應力傳感器和連接鋼套兩部分組成,傳感器用于測量,兩個連接鋼套用于傳感器與被測鋼筋的連接,從而完成力的傳遞。
          鋼筋計是測量鋼筋應力的儀器,儀器經加裝一些附件可以組成錨桿測力計、基巖應力計等,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。下面主要對埋設在混凝土內的鋼筋計的安裝方法作一些簡述,其他場合的埋設安裝方法可參照進行。
          4.2  鋼筋計與被測鋼筋的連接方法
          鋼筋計與被測鋼筋的連接常用方法有兩種:

          4.2.1 當工地上有剝肋直螺紋滾絲機設備,被測鋼筋網未綁扎完成,將兩根鋼筋滾絲后直接與鋼筋計兩端的連接鋼套旋緊,形成一整根鋼筋將其就位到被測鋼筋網中。
          4.2.2 當工地上有剝肋直螺紋滾絲機設備, 被測鋼筋網已綁扎完成,在鋼筋網準備安裝鋼筋計的部位截取 0.8~1m 米長鋼筋(長度視配筋大小),將其一裁為二,將 2 截筋滾絲后直接與鋼筋計兩端的連接鋼套旋緊,形成一整根鋼筋后將其焊接到被截部位。
          焊接可采用對焊或搭焊在鋼筋網上,搭焊長度要大于 10 倍的鋼筋計直徑,焊接時要給鋼筋計的部位澆水冷卻,使鋼筋計溫度不要太高,溫度過高將會使鋼筋計造成永久損壞,但不得在焊縫處澆水。
          4.3  鋼筋計的選型
          正常情況下根據設計要求按被測鋼筋的直徑選配相應規格的鋼筋計。當所選用的鋼筋計規格與被測鋼筋不匹配(或要求測量的應力范圍大于所配鋼筋計的測量范圍時),此時可采用鋼筋計標號大于被測鋼筋直徑的方法,但計算時 K 值要乘比例面積的換算系數。
          5 操作與使用方法
         5.1 測量
         測量振弦式鋼筋計先將測量線連接VW-102型振弦讀數儀,將各色夾子對應連接上鋼筋計的輸出電纜, 黑、紅測頻率,白、綠測溫度。振弦式鋼筋計內附有智能識別芯片,其內存貯有該鋼筋計的編號、系數K、溫度修正系數b等信息。用讀數儀測量時會自動將識別信息讀出,順序存入讀數儀內,通訊給計算機,方便快速統計計算及查詢,使測量實現人工智能無紙化操作。
         工程現場多支鋼筋計電纜被意外挖斷,用讀數儀測量一遍,自動識別出每支鋼筋計所對應的編號及身份信息。
          5.2 鋼筋計故障排查
         當振弦式鋼筋計測量出現故障時,可用萬用表檢查傳感器芯線間的電阻值,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℃時應為3kΩ左右;紅、黑線對綠、白線或對屏蔽線(裸線)間絕緣電阻值應﹥50MΩ(測量絕緣電阻時可使用100V 直流兆歐表,萬用表測量絕緣電阻應用MΩ檔,其值應為無窮大∞)。
         5.3 電纜故障排查
         振弦式鋼筋計電纜接長通常用型號為YSPT-4水工專用觀測電纜,其電纜電阻值約為45Ω/km左右。
         5.4 用萬用表測量(黑、紅芯線)的電阻值:正常情況為300Ω左右,再加上電纜電阻值。
           a) 如果電阻測值正常,可能儀器損壞或進水;
           b) 如果電阻測值非常大或無窮大,電纜可能斷路;
           c) 如果電阻測值非常小,電纜可能是短路。
             其表現為讀數儀測量不出頻率值。
         5.5 用萬用表測量(白、綠芯線)的電阻值:正常情況在溫度25℃時應為3kΩ左右,再加上電纜的電阻。
           a) 如果電阻測值正常,請檢查讀數儀及其測量連接線;
           b) 如果電阻測值非常大或無窮大,電纜可能是斷路;
           c) 如果電阻測值非常小,電纜可能短路。
             其表現為讀數儀測量不出溫度值。
         5.7 用100V 直流兆歐表或萬用表測量鋼筋計芯線(紅、黑線對地線,白、綠線對地線,紅、黑線對白、綠線)的電阻,其測值如果很小(﹤5MΩ),可能電纜接頭進水短路。
             其表現為讀數儀測量正常,MCU-32自動測量單元測量頻率值可能會引起測值不穩,測量溫度值將比正常值偏低10~20℃左右。
          5.8 讀數儀測值不穩
           a) 將屏蔽線并接到讀數儀測量線的黑線夾子上;
           b) 可能電纜接頭處進水,將其剪掉,重新連接;
           c) 確定鋼筋計的頻率范圍,正確選擇讀數儀的激勵類型;
           d) 確定鋼筋計的電阻基值,正確選擇讀數儀的電阻基值;
           e) 檢查附近是否有干擾源,如電機、發電機、天線或交流動力電纜,遠離上述干擾源。
          5.9 其它
          振弦式鋼筋計安裝就位前、后應及時測量頻率和溫度值,根據鋼筋計編號和設計編號作好記錄并存檔,特別注意保護鋼筋計信號引出電纜。
        安全監測儀器術語定義
         頻率模數:振弦式傳感器的測量單位之一,為輸出信號頻率平方的千分之一(f2/1000),以kHz2表示。
          起始值:儀器在現場零荷載下的測值。
         初始值:儀器安裝后,在既定荷載下,安裝影響消除后的測值。
         基準值:相對于荷載條件的計算起點的測值。
         滿量程:儀器標稱范圍兩極限之差的模,以FS表示。例如,對從-10V~+10V的標稱范圍,其量程為20V。
               振弦式傳感器工作特性所決定的最大輸出頻率的平方和最小輸出頻率的平方的代數差。
               以頻率模數(輸出頻率的平方除以1000)為輸出量的振弦式傳感器,其滿量程輸出可表征為其最大輸出頻率模數和最小輸出頻率模數的代數差。
         分辨力:在測量范圍內,振弦式傳感器所能感測的被測量的最小變化值,以滿量程輸出百分比表示。
         滯后:振弦式傳感器在輸入量作滿量程變化時,對于同一輸入量,傳感器的正、反行程輸出量的最大偏差,以滿量程輸出百分比表示。
         不重復度:振弦式傳感器在一段時間間隔內,在相同的工作條件下,輸入量從同一方向作滿量程變化,多次趨近并到達同一校準點時所測量的一組輸出量之間的分散程度,以滿量程輸出百分比表示。
         非線性度:振弦式傳感器正 、反行程實際平均特性曲線相對于參比直線的最大偏差,用滿量程輸出的百分比來表示。
         綜合誤差:振弦式傳感器進程平均校準曲線和回程平均校準曲線二者與工作直線的最大偏差,用滿量程輸出的百分比來表示;該誤差是反映振弦式傳感器的綜合性能指標。









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