本使用說(shuō)明僅適用于四川葛南儀器有限公司生產(chǎn)的VWRF型振弦式錨桿應(yīng)力計(jì)，其中包括有VWRF-16、VWRF-18、VWRF-20、VWRF-22、VWRF-25、VWRF-28、VWRF-32、VWRF-36、VWRF-40等型號(hào)。

1用途
VWRF型振弦式錨桿應(yīng)力計(jì)適用于長(zhǎng)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(cè)量結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的鋼筋應(yīng)力、錨桿的錨固力、拉拔力等，并可同步測(cè)量埋設(shè)點(diǎn)的溫度。加裝配套附件可組成錨管測(cè)力計(jì)、基巖應(yīng)力計(jì)等測(cè)量應(yīng)力的儀器。
振弦式錨桿計(jì)有溫度自動(dòng)補(bǔ)償功能，經(jīng)試驗(yàn)溫度修正系數(shù)甚小，使用中不需要溫度修正。

2規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)

3結(jié)構(gòu)及工作原理
3.1結(jié)構(gòu)
VWRF型振弦式錨桿應(yīng)力計(jì)由前后連接拉桿、錨桿應(yīng)力計(jì) (鋼筋計(jì))、信號(hào)傳輸電纜等組成。
3.2工作原理
錨桿應(yīng)力計(jì)與所要測(cè)量的錨桿(鋼筋作錨桿)連接可采用螺紋接頭或焊接方式，當(dāng)被測(cè)結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的鋼筋發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，錨桿計(jì)將受到拉伸或壓縮而產(chǎn)生變形，振弦式應(yīng)變計(jì)輸出的信號(hào)頻率發(fā)生變化使內(nèi)部振弦的應(yīng)力變化，從而改變振弦的振動(dòng)頻率。電磁線圈激振振弦并測(cè)量其振動(dòng)頻率，頻率信號(hào)經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可測(cè)出被測(cè)結(jié)構(gòu)物內(nèi)鋼筋所受的應(yīng)力。并可同步測(cè)量埋設(shè)點(diǎn)的溫度值。
3.3計(jì)算方法：

a) 當(dāng)外界溫度恒定錨桿應(yīng)力計(jì)僅受到軸向應(yīng)力時(shí)，其應(yīng)力σ與輸出的頻率模數(shù)△F具有如下線性關(guān)系：

σ= k△F

△F = F - F0

式中：k — 錨桿應(yīng)力計(jì)測(cè)量應(yīng)力值的最小讀數(shù)，單位為MPa/F；

△F — 錨桿應(yīng)力計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量值相對(duì)于基準(zhǔn)值的變化量，單位為F；

F — 錨桿應(yīng)力計(jì)的實(shí)時(shí)測(cè)量值，單位為F；

F0 — 錨桿應(yīng)力計(jì)的基準(zhǔn)值，單位為F。

b) 當(dāng)錨桿應(yīng)力計(jì)不受外力作用時(shí)，而溫度增加△T時(shí)，錨桿應(yīng)力計(jì)有一個(gè)輸出量△F′，這個(gè)輸出量?jī)H僅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具有如下線性關(guān)系：

σ′= k△F′+ b△T = 0

k△F′= -b△T

△T = T - T0

式中：b — 錨桿應(yīng)力計(jì)的溫度修正系數(shù)，單位為MPa /℃；

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

T — 溫度的實(shí)時(shí)測(cè)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)物內(nèi)的錨桿應(yīng)力計(jì)，受到的是應(yīng)力和溫度的雙重作用，因此錨桿應(yīng)力計(jì)一般計(jì)算公式為：

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

式中：σm — 被測(cè)結(jié)構(gòu)物鋼筋所受的應(yīng)力值，單位為MPa 。

注：

VWRF型振弦式錨桿應(yīng)力計(jì)的敏感測(cè)量元件，其與測(cè)力鋼套的材料線膨脹系數(shù)極為接近，振弦式錨桿計(jì)具有溫度自動(dòng)補(bǔ)償功能，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得其溫度修正系數(shù)小于最小
讀數(shù)，實(shí)際使用中不需要溫度修正，一般計(jì)算時(shí)可用公式a。

4 埋設(shè)與安裝

4.1 按鋼筋或空心錨桿直徑選配相應(yīng)規(guī)格的錨桿計(jì),如果規(guī)格不符, 應(yīng)及早與我公司聯(lián)系,進(jìn)行調(diào)換適合要求的鋼筋計(jì).

4.2 錨桿計(jì)電纜接長(zhǎng)時(shí).應(yīng)按要求進(jìn)行,接線完成后檢查錨桿計(jì)的絕緣電阻和頻率初值是否正常.要求焊接可靠,穩(wěn)定且接頭的防水性能須達(dá)到規(guī)定的耐水壓要求.做好鋼筋計(jì)的編號(hào)和存檔工作.

4.3錨桿計(jì)可在鋼筋加工場(chǎng)預(yù)先與鋼筋焊好,焊接時(shí)應(yīng)將鋼筋與錨桿計(jì)的連接桿對(duì)中之后采用對(duì)接法焊接在一起.如果在現(xiàn)場(chǎng)焊接,可在埋設(shè)錨桿計(jì)的位置上將鋼筋截下相應(yīng)的長(zhǎng)度,之后將錨桿計(jì)焊上,為了保證焊接強(qiáng)度,在焊接處需加焊條,并涂瀝青,包上麻布,以便與混凝土脫開(kāi).為了避免焊接時(shí)儀器溫度過(guò)高而損壞儀器,焊接時(shí)儀器要包上濕麻布并不斷在棉紗上澆冷水,直到焊接完畢后鋼筋冷卻到一定溫度為止

4.4一般直徑小于25mm的儀器才能使用對(duì)焊機(jī)對(duì)焊,直徑大于25mm的儀器不宜采用對(duì)焊焊接，現(xiàn)場(chǎng)電焊安裝前應(yīng)先將儀器及鋼筋或空心錨桿焊接處按電焊要求,并在接頭下方墊上10厘米略大于鋼筋的角鋼,以盛熔池中的鋼液,焊縫的焊接強(qiáng)度應(yīng)得到保證.

4.5巖土體錨桿應(yīng)力計(jì)安裝埋設(shè):

鋼筋計(jì)用于測(cè)錨桿應(yīng)力時(shí)，稱為錨桿應(yīng)力計(jì)。裝上錨桿應(yīng)力計(jì)的錨桿稱為觀測(cè)錨桿。觀測(cè)錨桿的安裝埋設(shè)，應(yīng)根據(jù)觀測(cè)設(shè)計(jì)的安裝時(shí)機(jī)進(jìn)行埋設(shè)。具體步驟如下：

4.5.1根據(jù)設(shè)計(jì)的要求造孔。鉆孔直徑應(yīng)大于錨桿應(yīng)力計(jì)直徑。鉆孔方位應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，孔彎應(yīng)小于鉆孔半徑。鉆孔應(yīng)沖洗干凈并嚴(yán)防孔壁沾油污。

4.5.2按照觀測(cè)設(shè)計(jì)的要求截裁錨桿長(zhǎng)度。選用螺紋連接的錨桿應(yīng)力計(jì)，需要在裁截后的錨桿上先焊接螺紋接頭，然后再與錨桿應(yīng)力計(jì)用螺紋連接，接頭與錨桿應(yīng)保持同軸。

4.5.3觀測(cè)錨桿的組裝。將錨桿應(yīng)力計(jì)按設(shè)計(jì)深度與裁截的錨桿對(duì)接，同時(shí)安裝好排氣管。需要對(duì)焊的錨桿應(yīng)力計(jì)，應(yīng)在冷卻下進(jìn)行對(duì)焊，錨桿應(yīng)力計(jì)與錨桿應(yīng)保持同軸。

4.5.4組裝檢測(cè)合格后，將組裝的觀測(cè)錨桿緩慢地送入鉆孔內(nèi)。安裝時(shí)，應(yīng)確保錨桿應(yīng)力計(jì)不產(chǎn)生彎曲，電纜和排氣管不受損壞，錨桿根部應(yīng)與孔口平齊。

4.5.5錨桿應(yīng)力計(jì)入孔后，引出電纜和排氣管，裝好灌漿管，用水泥砂漿封閉孔口。

4.5.6安裝檢測(cè)合格后，進(jìn)行灌漿埋設(shè)。一般水泥砂漿配合比宜為灰砂比為1:1~1:2，水灰比為0.38~0.40。灌漿時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)規(guī)定的壓力下進(jìn)行，灌至孔內(nèi)停止吸漿時(shí)，持續(xù)10分鐘，即可結(jié)束。砂漿固化后，測(cè)其初值。

4.6 預(yù)應(yīng)力錨桿測(cè)力計(jì)安裝埋設(shè):

錨桿測(cè)力計(jì)用于觀測(cè)預(yù)應(yīng)力錨桿預(yù)應(yīng)力的形成與變化。當(dāng)前，預(yù)應(yīng)力錨桿廣泛地應(yīng)用于巖土工程的錨固結(jié)構(gòu)中，通過(guò)安裝測(cè)力計(jì)觀測(cè)錨桿，可以了解錨固力的形成與變化，從而保證監(jiān)測(cè)工程的質(zhì)量與安全。測(cè)力計(jì)的安裝包括安裝測(cè)力計(jì)和觀測(cè)錨桿的張拉鎖定，即測(cè)力計(jì)安裝后加載的過(guò)程。具體步驟如下：

4.6.1觀測(cè)錨桿張拉前，將測(cè)力計(jì)安裝在孔板上。帶專用傳力板的測(cè)力計(jì)，先將傳力板安裝在孔板上，使測(cè)力計(jì)或傳力板與孔軸垂直，偏斜應(yīng)小于0.5°，偏心應(yīng)不大于5mm。

4.6.2安裝張拉機(jī)具和錨具，同時(shí)對(duì)測(cè)力計(jì)的位置進(jìn)行校驗(yàn)，合格后，開(kāi)始預(yù)緊和張拉。

4.6.3只作施工監(jiān)測(cè)的測(cè)力計(jì)，應(yīng)安裝在外錨板的上部。

4.6.4觀測(cè)錨桿應(yīng)與其有影響的其他工作錨桿張拉之前進(jìn)行張拉加荷。張拉程序一般應(yīng)與工作錨桿的張拉程序相同。有特殊需要時(shí)，可另行設(shè)計(jì)張拉程序。

4.6.5測(cè)力計(jì)安裝就位后，加荷張拉前，應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)得初始值和環(huán)境溫度。反復(fù)測(cè)讀，三次讀數(shù)差小于1%（F.?S），取其平均值作為觀測(cè)基準(zhǔn)值。

4.6.6基準(zhǔn)值確定后，分級(jí)加荷張拉，逐級(jí)進(jìn)行張拉觀測(cè)。一般每級(jí)加荷載測(cè)讀一次，級(jí)荷載進(jìn)行穩(wěn)定觀測(cè)，以5分鐘測(cè)一次，連續(xù)三次讀數(shù)差小于1%（F.?S）為穩(wěn)定。張拉荷載穩(wěn)定后，應(yīng)及時(shí)測(cè)讀鎖定荷載。張拉結(jié)束之后，根據(jù)荷載變化速率確定觀測(cè)時(shí)間間隔，進(jìn)行鎖定后的穩(wěn)定觀測(cè)。

4.6.7長(zhǎng)期觀測(cè)錨桿測(cè)力計(jì)及電纜線路應(yīng)設(shè)保護(hù)裝置。
4.6 邊坡鉆孔安裝方法
4.6.1按照設(shè)計(jì)施工要求，錨桿應(yīng)力計(jì)安裝埋沒(méi)時(shí)須要鉆孔，鉆孔可采用鉆機(jī)造孔，而鉆孔的孔徑大小是根據(jù)孔內(nèi)的錨桿應(yīng)力計(jì)直徑（含儀器電纜引出端）及儀器支數(shù)而定。孔徑約估￠90～120㎜，孔斜不得超過(guò)1％?？自旌冕?，檢查鉆孔直徑和孔深，須采用高壓水沖孔，直至孔內(nèi)水變清。
4.6.2桿應(yīng)力計(jì)是在孔內(nèi)安裝，錨桿做傳遞桿，傳遞桿長(zhǎng)度是取決于設(shè)計(jì)圖中孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)的位置，傳遞桿始終是一頭接錨頭，另一頭接傳感器（錨桿應(yīng)力計(jì)），接頭處是采用電焊連接或螺紋連接(螺紋擰緊時(shí)要用厭氧膠粘結(jié))。
4.6.3采用電焊連接時(shí)，應(yīng)將錨桿與錨桿計(jì)的連接桿對(duì)中之后采用對(duì)接法焊接在一起。為了保證焊接強(qiáng)度,在焊接處需加焊條,并涂瀝青,包上麻布,以便與混凝土脫開(kāi)。為了避免焊接時(shí)儀器溫度過(guò)高而損壞儀器,焊接時(shí)儀器要包上濕麻布并不斷在棉紗上澆冷水,直到焊接完畢后鋼筋冷卻到一定溫度為止。焊接過(guò)程中儀器的溫度要保持低于60oC 。
4.6.4將接好錨頭和儀器的鋼筋傳遞桿、灌漿管一起插入鉆孔中，錨桿一頭固定在錨固板上，一頭灌漿(40～50㎝)固定住錨頭，經(jīng)測(cè)量確認(rèn)儀器工作是正常，理順電纜，用特制的帶活塞送漿管，將砂漿推送到孔底，直至孔口灌滿。

錨桿測(cè)力計(jì)安裝埋設(shè)時(shí)，錨桿測(cè)力計(jì)和墊板的接觸面不允許有異物存在，墊板與測(cè)力計(jì)的接觸面緊密。測(cè)力計(jì)和墊板與埋設(shè)孔的軸線的垂直度、傾斜度和偏心值應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)范控制。錨桿測(cè)力計(jì)安裝后，安裝錨桿測(cè)力計(jì)時(shí)，檢查孔板座的平整度，然后把測(cè)力計(jì)墊板套在錨桿上，并保證在錨桿的中心位置，然后施加預(yù)應(yīng)力。安裝錨桿測(cè)力計(jì)見(jiàn)安裝示意圖。加荷后，準(zhǔn)確測(cè)量其初始值和環(huán)境溫度，連續(xù)測(cè)讀三次，取其平均值作為監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)值。
5 操作與使用方法
5.1 測(cè)量
測(cè)量振弦式錨桿計(jì)先將測(cè)量線連接VW-102型振弦讀數(shù)儀，將各色夾子對(duì)應(yīng)連接上錨桿計(jì)的輸出電纜， 黑、紅測(cè)頻率，白、綠測(cè)溫度。振弦式錨桿計(jì)內(nèi)附有智能識(shí)別芯片，其內(nèi)存貯有該錨桿計(jì)的編號(hào)、系數(shù)K、溫度修正系數(shù)b等信息。用讀數(shù)儀測(cè)量時(shí)會(huì)自動(dòng)將識(shí)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(cè)量實(shí)現(xiàn)人工智能無(wú)紙化操作。
工程現(xiàn)場(chǎng)多支錨桿計(jì)電纜被意外挖斷，用讀數(shù)儀測(cè)量一遍，自動(dòng)識(shí)別出每支錨桿計(jì)所對(duì)應(yīng)的編號(hào)及身份信息。
5.2 錨桿計(jì)故障排查
當(dāng)振弦式錨桿計(jì)測(cè)量出現(xiàn)故障時(shí)，可用萬(wàn)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(shí)應(yīng)為3kΩ左右；紅、黑線對(duì)綠、白線或?qū)ζ帘尉€(裸線)間絕緣電阻值應(yīng)﹥50MΩ(測(cè)量絕緣電阻時(shí)可使用100V 直流兆歐表，萬(wàn)用表測(cè)量絕緣電阻應(yīng)用MΩ檔，其值應(yīng)為無(wú)窮大∞)。
5.3 電纜故障排查
振弦式錨桿計(jì)電纜接長(zhǎng)通常用型號(hào)為YSPT－4水工專用觀測(cè)電纜，其電纜電阻值約為45Ω/km左右。
5.4 用萬(wàn)用表測(cè)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(cè)值正常，可能儀器損壞或進(jìn)水；
b) 如果電阻測(cè)值非常大或無(wú)窮大，電纜可能斷路；
c) 如果電阻測(cè)值非常小，電纜可能是短路。
其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測(cè)量不出頻率值。
5.5 用萬(wàn)用表測(cè)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。
a) 如果電阻測(cè)值正常，請(qǐng)檢查讀數(shù)儀及其測(cè)量連接線；
b) 如果電阻測(cè)值非常大或無(wú)窮大，電纜可能是斷路；
c) 如果電阻測(cè)值非常小，電纜可能短路。
其表現(xiàn)為讀數(shù)儀測(cè)量不出溫度值。
5.7 用100V 直流兆歐表或萬(wàn)用表測(cè)量鋼筋計(jì)芯線(紅、黑線對(duì)地線，白、綠線對(duì)地線，紅、黑線對(duì)白、綠線)的電阻，其測(cè)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(cè)量正常，MCU-32自動(dòng)測(cè)量單元測(cè)量頻率值可能會(huì)引起測(cè)值不穩(wěn)，測(cè)量溫度值將比正常值偏低10～20℃左右。
5.8 讀數(shù)儀測(cè)值不穩(wěn)
a) 將屏蔽線并接到讀數(shù)儀測(cè)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) 確定錨桿計(jì)的頻率范圍，正確選擇讀數(shù)儀的激勵(lì)類型；
d) 確定錨桿計(jì)的電阻基值，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。
5.9 其它
振弦式錨桿計(jì)安裝就位前、后應(yīng)及時(shí)測(cè)量頻率和溫度值，根據(jù)錨桿計(jì)編號(hào)和設(shè)計(jì)編號(hào)作好記錄并存檔，特別注意保護(hù)錨桿計(jì)信號(hào)引出電纜。
安全監(jiān)測(cè)儀器術(shù)語(yǔ)定義
頻率模數(shù)：振弦式傳感器的測(cè)量單位之一，為輸出信號(hào)頻率平方的千分之一（f2/1000），以kHz2表示。
起始值：儀器在現(xiàn)場(chǎng)零荷載下的測(cè)值。
初始值：儀器安裝后，在既定荷載下，安裝影響消除后的測(cè)值。
基準(zhǔn)值：相對(duì)于荷載條件的計(jì)算起點(diǎn)的測(cè)值。
滿量程：儀器標(biāo)稱范圍兩極限之差的模，以FS表示。例如，對(duì)從－10V～＋10V的標(biāo)稱范圍，其量程為20V。
振弦式傳感器工作特性所決定的輸出頻率的平方和最小輸出頻率的平方的代數(shù)差。
以頻率模數(shù)（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輸出頻率模數(shù)和最小輸出頻率模數(shù)的代數(shù)差。
分辨力：在測(cè)量范圍內(nèi)，振弦式傳感器所能感測(cè)的被測(cè)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(shí)，對(duì)于同一輸入量，傳感器的正、反行程輸出量的偏差，以滿量程輸出百分比表示。
不重復(fù)度：振弦式傳感器在一段時(shí)間間隔內(nèi)，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(dá)同一校準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)所測(cè)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(shí)際平均特性曲線相對(duì)于參比直線的偏差，用滿量程輸出的百分比來(lái)表示。
綜合誤差：振弦式傳感器進(jìn)程平均校準(zhǔn)曲線和回程平均校準(zhǔn)曲線二者與工作直線的偏差，用滿量程輸出的百分比來(lái)表示；該誤差是反映振弦式傳感器的綜合性能指標(biāo)。