本使用說(shuō)明僅適用于四川葛南儀器有限公司生產(chǎn)的VWES型振弦式混凝土應(yīng)力計(jì)，其中包括有VWE-1S、VWE-2S、VWE-4S、VWE-6S、 VWE-10S、VWE-16S、VWE-25S等系列型號(hào)。
1用途
VWES型振弦式混凝土應(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)的受壓狀態(tài)，并可同步測(cè)量埋設(shè)點(diǎn)的溫度。振弦式混凝土應(yīng)力計(jì)具有智能識(shí)別功能。
2規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)
| 規(guī)格代號(hào) | VWE-1S | VWE-2S | VWE-4S | VWE-6S | VWE-10S | VWE-16S | VWE-25S | |
| 尺寸 參數(shù) | 外徑 D： mm | 156 | 156 | 156 | 156 | 156 | 156 | 156 |
| 承壓盤(pán)高 H： mm | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | |
| 性能 參數(shù) | 測(cè)量范圍： KPa | 0～160 | 0～250 | 0～400 | 0～600 | 0～1000 | 0～1600 | 0～2500 |
| 靈敏度k： KPa/F | ≤0.08 | ≤0.125 | ≤0.2 | ≤0.3 | ≤0.5 | ≤0.8 | ≤1.25 | |
| 測(cè)量精度： F.S | ±0.1% | ±0.1%0 | ±0.1% | ±0.1% | ±0.1% | ±0.1% | ±0.1% | |
| 溫度測(cè)量范圍： ℃ | -40～+150 | -40～+150 | -40～+150 | -40～+150 | -40～+150 | -40～+150 | -40～+150 | |
| 溫度測(cè)量精度： ℃ | ±0.5 | ±0.5 | ±0.5 | ±0.5 | ±0.5 | ±0.5 | ±0.5 | |
| 溫度修正系數(shù)b： KPa/℃ | ≈0.15 | ≈0.15 | ≈0.15 | ≈0.15 | ≈0.15 | ≈0.15 | ≈0.15 | |
| 耐水壓：測(cè)量范圍 MPa | 1.2倍 | 1.2倍 | 1.2倍 | 1.2倍 | 1.2倍 | 1.2倍 | 1.2倍 | |
| 絕緣電阻： MΩ | ≥50 | ≥50 | ≥50 | ≥50 | ≥50 | ≥50 | ≥50 | |
注：頻率模數(shù)F=Hz2×10-3
3結(jié)構(gòu)及工作原理
3.1結(jié)構(gòu)
VWES型振弦式應(yīng)力計(jì)由背板、感應(yīng)板、信號(hào)傳輸電纜、振弦及激振電磁線圈等組成。
3.2工作原理
當(dāng)被測(cè)結(jié)構(gòu)物內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生變化時(shí)，混凝土應(yīng)力計(jì)感應(yīng)板同步感受應(yīng)力的變化，感應(yīng)板將會(huì)產(chǎn)生變形，變形傳遞給振弦轉(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(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)物的壓應(yīng)力值。同時(shí)可同步測(cè)出埋設(shè)點(diǎn)的溫度值。
3.3計(jì)算方法：
a)當(dāng)外界溫度恒定，應(yīng)力計(jì)僅受到壓應(yīng)力時(shí)，其壓應(yīng)力值P與輸出的頻率模數(shù)△F具有如下線性關(guān)系：
P = k △ F
△F = F - F0
式中： k — 應(yīng)力計(jì)的測(cè)量靈敏度，單位為KPa/F ；
△F — 應(yīng)力計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量值相對(duì)于基準(zhǔn)值相的變化量，單位為F；
F — 應(yīng)力計(jì)的實(shí)時(shí)測(cè)量值，單位為F；
F0 — 應(yīng)力計(jì)的基準(zhǔn)值，單位為F。
b)當(dāng)作用在應(yīng)力計(jì)上的壓應(yīng)力恒定時(shí)，而溫度增加△T，此時(shí)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：
P′= k△F′+ b△T = 0
k△F′= -b△T
△T = T - T0
式中： b — 應(yīng)力計(jì)的溫度修正系數(shù)，單位為KPa /℃；
△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)當(dāng)應(yīng)力計(jì)受到應(yīng)力和溫度的雙重作用時(shí)，應(yīng)力計(jì)的一般計(jì)算公式為：
Pm = k△F + b△T = k (F - F0) + b (T - T0)
式中：Pm — 被測(cè)結(jié)構(gòu)物的壓應(yīng)力值，單位為KPa。
4埋設(shè)與安裝
4.1概述
混凝土應(yīng)力計(jì)根據(jù)用途不同分為：用于測(cè)量不同介質(zhì)接觸面(界面)垂直壓力的界面混凝土應(yīng)力計(jì)，和用于測(cè)量土體本身內(nèi)部應(yīng)力變化的土中混凝土應(yīng)力計(jì)。如測(cè)量混凝土建筑物基礎(chǔ)與土基接觸面的壓應(yīng)力；測(cè)量地下遂洞、隧道土體對(duì)混凝土護(hù)壁的壓應(yīng)力；測(cè)量各種場(chǎng)合的護(hù)坡、護(hù)壁、抗滑樁土體對(duì)其的壓應(yīng)力；測(cè)量土石壩、路基等內(nèi)部土體的應(yīng)力的變化值等等。
混凝土應(yīng)力計(jì)測(cè)量的是壓應(yīng)力值，在安裝埋設(shè)當(dāng)中如果方法不正確，混凝土應(yīng)力計(jì)容易發(fā)生脫空卸載現(xiàn)象，從而影響觀測(cè)的準(zhǔn)確性。因此，混凝土應(yīng)力計(jì)安裝埋設(shè)的正確性顯得尤其重要。
混凝土應(yīng)力計(jì)是否處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，幾乎*取決于儀器受壓面與土體間是否*接觸，因此埋設(shè)中必須注意混凝土應(yīng)力計(jì)受壓面與土體之間是否會(huì)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(yīng)力計(jì)可測(cè)量與受壓面相垂直的正應(yīng)力，多只混凝土應(yīng)力計(jì)互成角度安裝可測(cè)量出埋設(shè)點(diǎn)受力的空間狀態(tài)。
4.2界面混凝土應(yīng)力計(jì)
混凝土應(yīng)力計(jì)在工業(yè)、民用建筑工程中安裝埋設(shè)，通常是為了測(cè)量建筑物與土體接觸的界面土壓力值，一般都埋設(shè)在界面上，因此稱在這種情況下應(yīng)用的土壓力為界面式混凝土應(yīng)力計(jì)。
為了解土體對(duì)結(jié)構(gòu)物的作用力，或結(jié)構(gòu)物對(duì)地基土體的正壓力，應(yīng)在結(jié)構(gòu)物或地基上選擇幾個(gè)斷面進(jìn)行測(cè)點(diǎn)的布設(shè)。斷面應(yīng)選擇結(jié)構(gòu)物與土體承受的壓力處，同時(shí)也是最需要了解結(jié)構(gòu)物與土體受力狀態(tài)的地方。
界面混凝土應(yīng)力計(jì)的具體的埋設(shè)方法如下：
a)傳感器的埋設(shè)位置在建筑物還沒(méi)有建造基礎(chǔ)時(shí)，可利用土基礎(chǔ)平面上直接制備埋設(shè)基床面的方法安放傳感器并壓實(shí)固定，安排好觀測(cè)電纜的接長(zhǎng)和敷設(shè)引出后，再澆筑建筑物的混凝土基礎(chǔ)。
制備基床的表面必須平整、均勻、密實(shí)，有時(shí)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(shè)一層細(xì)砂。
b)傳感器的埋設(shè)位置在建筑物基礎(chǔ)已建造時(shí)，可采用挖洞坑的方法安放傳感器。這種方法又分為：預(yù)埋模盒法，模盒尺寸應(yīng)為混凝土應(yīng)力計(jì)直徑尺寸的1.1倍；開(kāi)鑿坑槽埋設(shè)法。洞坑的大小以能放下整個(gè)混凝土應(yīng)力計(jì)并略有富余即可，深度以露出土體面為準(zhǔn)。
在洞坑內(nèi)制備基床面的要求同上，安放混凝土應(yīng)力計(jì)后，壓重力固定，接長(zhǎng)觀測(cè)電纜并敷設(shè)引出。最后回填混凝土填滿洞坑。
c)混凝土應(yīng)力計(jì)在混凝土防滲墻中埋設(shè)，應(yīng)把先混凝土應(yīng)力計(jì)固定在汽缸或氣筒設(shè)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(yīng)力計(jì)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(yīng)力計(jì)固定在防滲墻與土體接觸的界面上。
4.3.4觀測(cè)電纜的敷設(shè)及填方要求
觀測(cè)電纜的埋設(shè)采用挖溝埋設(shè)為好，溝深不小于0.3m，堆石壩溝深不小于0.6m。堆石壩內(nèi)埋設(shè)觀測(cè)電纜還應(yīng)加穿鋼管保護(hù)。
連接電纜在敷設(shè)時(shí)必須留有余量，匯集再一起時(shí)禁止相互交繞。傳感器出線口處電纜應(yīng)打回環(huán),盡量避免出線口處電纜張力過(guò)大。觀測(cè)電纜以上的填方安全覆蓋厚度，在粘性土填方中應(yīng)不小于0.6m，在堆石填方中應(yīng)不小于1.2m。
4.4混凝土應(yīng)力計(jì)組的安裝埋設(shè)
組成各混凝土應(yīng)力計(jì)的中心位置高程，應(yīng)符合設(shè)計(jì)埋設(shè)高程。
混凝土應(yīng)力計(jì)組的埋設(shè)，依成組混凝土應(yīng)力計(jì)的數(shù)量，可采用就地分散埋設(shè)法。分散的各混凝土應(yīng)力計(jì)之間的距離不應(yīng)超過(guò)1m。其水平向以外的混凝土應(yīng)力計(jì)的定位、定向，可借助模板或成型體進(jìn)行施工。
混凝土應(yīng)力計(jì)組內(nèi)每只傳感器的觀測(cè)電纜敷設(shè)時(shí)應(yīng)匯集到一點(diǎn)或多點(diǎn)統(tǒng)一引出，只要條件許可應(yīng)盡量減少電纜的引出點(diǎn)。
4.5初始讀數(shù)的選取
混凝土應(yīng)力計(jì)安裝埋設(shè)完成后應(yīng)及時(shí)測(cè)讀傳感器的讀數(shù)，選取穩(wěn)定的讀數(shù)作為初始讀數(shù)。澆注混凝土埋設(shè)的儀器要選取水化熱過(guò)后，不同天連續(xù)測(cè)讀3次讀數(shù)基本相同后的平均值。初始讀數(shù)選定后應(yīng)記錄在案，作為今后計(jì)算和分析的基本參數(shù)使用。
4.6注意事項(xiàng)
埋設(shè)前應(yīng)首先檢查混凝土應(yīng)力計(jì)確保儀器完好，按設(shè)計(jì)要求接長(zhǎng)電纜，做好編號(hào)。
在建筑物基礎(chǔ)底面上埋設(shè)混凝土應(yīng)力計(jì)時(shí)，可將混凝土應(yīng)力計(jì)先埋設(shè)在預(yù)制的混凝土塊內(nèi)，在基底表面平整好后，將部分混凝土塊壓入埋設(shè)部位的土體中，也可在澆筑前先將混凝土應(yīng)力計(jì)放在土體上，用重物將其緊壓在被測(cè)土體上，再澆筑混凝土。
采用預(yù)埋模盒法埋設(shè)時(shí)，混凝土澆筑到位后，應(yīng)移去預(yù)埋模盒。開(kāi)鑿坑槽埋設(shè)時(shí)，應(yīng)先將放入混凝土應(yīng)力計(jì)放入坑槽內(nèi)，混凝土應(yīng)力計(jì)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(shí)后回填混凝土。
埋設(shè)界面式混凝土應(yīng)力計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意：水泥沙漿不能包裹住混凝土應(yīng)力計(jì)的受力感應(yīng)板。
埋設(shè)安裝就位后的混凝土應(yīng)力計(jì)初測(cè)值應(yīng)大于埋設(shè)前自由狀態(tài)讀數(shù)，即就位后的混凝土應(yīng)力計(jì)埋設(shè)完成后受壓膜應(yīng)在受壓狀態(tài)下。
混凝土應(yīng)力計(jì)安裝就位后應(yīng)及時(shí)測(cè)量?jī)x器初值，根據(jù)儀器編號(hào)和設(shè)計(jì)編號(hào)作好記錄并存檔，嚴(yán)格保護(hù)好儀器的引出電纜。
