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                四川葛南儀器

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                振弦式脫空計
                    發布時間: 2017-12-05 21:13    

                VWJV 型振弦式脫空計適用于長期測量面板壩的混凝土面板與墊層料,或其它混凝土結構物與地基之間因變形造成的脫空,同步測量埋設點的溫度和智能識別功能。

                    本使用說明僅適用于本公司(四川葛南儀器有限公司)生產的 VWJV型振弦式脫空計,其中包括有 VWJV-50、VWJV-100兩種型號。
                1 用途
                  
                VWJV型振弦式脫空計適用于長期測量面板壩的混凝土面板與墊料層間,及其它混凝土結構物與地基之間因變形造成的脫空,并可同步測量埋設點的溫度。
                 
                振弦式脫空計的傳感器采用的是VWJV型振弦式位移計,由其加裝配套附件而組成。振弦式位移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。振弦式脫空計具有智能識別功能。
                2 規格及主要技術參數

                規格代號

                VWJV-50

                VWJV-100

                尺寸

                參數

                最大外徑D,       mm

                30.5

                30.5

                長度L,             mm

                340

                400

                性能

                參數

                測量范圍,         KPa

                050

                0100

                最小讀數k,       KPa/F

                0.02

                0.04

                測量精度,         %F.S

                ±0.1

                分辨力,           %F.S

                0.1

                溫度測量范圍,     

                -25+80

                溫度測量精度,     

                ±0.5

                溫度修正系數b, KPa/

                ≈0.12

                耐水壓

                1MPa

                絕緣電阻,        MΩ

                ≥50

                執行

                國標GB/T 3410.2-2008

                非直線度≤2.0%F.S;不重復度≤0.5%F.S;滯后≤1.0%F.S;綜合誤差≤2.5%F.S

                   注:頻率模數F=Hz2×10-3
                3 結構及工作原理

                3.1結構

                VWJV型振弦式位移計由脫空計專用支架、萬向連軸節、不銹鋼護管、二級機械負放大機構、信號傳輸電纜、振弦及激振電磁線圈等組成。

                3.2工作原理
                 由于混凝土面板堆石壩的墊層料與面板間存在脫空現象,但過量的脫空位移勢必惡化面板的運行,監測其脫空間距對壩體的安全顯得尤為重要。
                 
                當面板壩的混凝土面板與墊層料之間發生位移變形時(脫空),將會帶動位移計的測桿伸縮,經萬向節傳遞給位移計,位移計內的二級機械負放大機構將變形傳遞給振弦,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,即可計算出被測結構物的變形量。同時可同步測出埋設點的溫度值。


                   脫空計布置在面板與墊層料之間,兩支位移傳感器分別固定在ACBC邊上。為計算方便,面板上的兩個錨固點A、B與埋設在墊層料內的錨固點C形成等邊三角形兩個邊,其組成的平面與面板垂直,兩支位移計分別固定在面板與墊層料的錨固點之間。C點與面板間的法線垂直距離位移即為面板的脫空變化量,通過計算三角形ΔABC的高OC的變化,即AC、BC變化到A C′、B C′的高OC′,便可計算出面板與墊層料之間的脫空變化量。
                計算方法

                4.1位移計計算方法

                位移計受到的是變形和溫度的雙重作用,位移計的一般計算公式為:

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

                式中:Lm—被測結構物的變形量,單位為mm。

                K —位移計的測量靈敏度,單位為mm/F;

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

                F —位移計的實時測量值,單位為F;

                F0—位移計的基準值,單位為F。

                b —位移計的溫度修正系數,單位為mm/℃;

                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℃。

                注:VWJV型振弦式位移計的敏感測量元件,其與固定機架的材料線膨脹系數極為接近,試驗所得其溫度修正系數小于最小讀數,由此一般計算可用公式。

                        Lm= kF = k (F - F0)

                4.2脫空位移計算方法

                計算的方法很多,可參照用計算三角形高的方法算出脫空的位移量。設面板兩個錨頭之間的距離為常數AB,兩只位移計測量出相應邊的增量,各增量加上初始邊長即為變化后的各邊長,以此可計算出頂點(0)到面板的垂直距離(即高OC),變化后三角形的高與初始之比即為實際脫空位移量。
                 
                5 安裝與埋設
                 5.1儀器的安裝
                 
                5.1.1預埋沉降網
                  沉降網是用于固定墊層料錨頭,當墊層料發生沉降位移時將帶動沉降網,沉降網帶動位移傳感器,即可測量出其沉降量。
                  沉降網的安裝是在壩體填筑達到設計高程時(即圖中C點),將制做好的沉降網固定于設計部位,并在墊層料上做出標記,完成后再繼續填筑。
                  5.1.2當墊層料全部填筑完成后,在將要埋設儀器位置挖坑,直挖到沉降網為止,并焊上墊層料錨頭。
                  5.1.3 組裝儀器:將位移計連接上讀數儀,用手拉壓測桿,確認讀數正常后開始組裝儀器。將位移計測桿與傳遞桿用傳遞桿接頭連接起來,套上保護管,保護管套在位移計上的一端有密封圈,以防泥沙進入。位移計裝入保護管中時應預留出壓縮量(大小根據設計或現場情況確定),儀器組裝完成后應再用讀數儀復測。在保護管的另一端裝上端蓋,端蓋一頭連著傳遞桿、一頭連著萬向節。
                  5.1.4 安裝儀器:在墊層料錨頭裝上兩支萬向節,在萬向節后裝上組裝好的儀器,將連著儀器另一頭的萬向節擰在面板錨頭上。面板錨頭固定在面板鋼筋上,用鋼尺量取AB點的距離L(AB點為兩萬向節之間距離)。安裝好的脫空計應是一個等邊三角形,面板錨頭處的兩個萬向節為三角形的AB點,墊層料錨頭處的兩個萬向節為三角形的C點(近似為三角形的頂點)。
                  5.1.5 精確量取所形成三角形各個邊長(精確到0.1mm)作為邊長的初始值,同時將傳感器編號和所在的邊等數據記錄下來以備計算用。
                  5.1.6 埋設
                  儀器安裝就位后,在回填之前應作好電纜的牽引,特別是在靠近傳感器根部的電纜應呈彎曲狀,預留足夠的伸縮量?;靥顣r傳感器及測桿周圍可采用人工夯實,夯實時不能過分沖擊,避免損壞電纜和儀器,待埋設安裝完成后即可進行初始讀數的測量。

                    5.2 儀器的安裝
                    5.2.1 錨桿在壩體填筑達到設計高程時(即圖2中橫向錨桿的高程),應該在墊層料填筑過程中的設計位置預埋錨桿并做標記,錨桿為φ25mm螺紋鋼,其長度為1.5~2m,分別為垂直與水平布置并交叉,在交叉點焊接,此后再進行填筑。
                    5.2.2 當砼面板澆筑達到儀器的埋設高程時,應將該儀器位置的預埋的錨桿挖出來,并在錨桿與面板間形成一塊不小于 1.5×1.5M 的工作面,以便于儀器器的安裝。
                    5.2.3 在儀器埋設處的面板鋼筋幫扎完畢后,用一鋼尺量取900mm,在錨桿的交會處固定其一端,然后在面板澆筑混凝土的內側面位置找出面板錨頭的固定位置。注意應該留足夠的調整范圍。待初步確定后,應該先安裝面板錨頭,面板錨頭焊接在面板的鋼筋網上,并保證錨頭的連接端部露出澆筑后的內側,特別是萬向節不可埋入混凝土內,在焊接時應保證兩個萬向節的中心距離為900mm為佳。
                   5.2.4 上述步驟完成后,開始安裝墊層料錨頭,應根據等腰三角形的原則,確定墊層料錨頭的實際位置,使該錨頭的兩個連接空的交叉點在等腰三角形的一個頂點上,然后進行焊接,焊接要穩固結實。
                    5.2.5 安裝傳感器及傳遞桿:將兩個傳感器用相應的萬向節連接在錨桿的安裝孔上,然后連接傳遞桿。在預留傳感器的預拉量(大小根據設計或現場情況確定)的同時,應該照顧到連接各自到面板錨頭的具體長度,如果傳遞桿過長,可進行截斷多余部分進行調節,待長度符合要求后,在傳感器及測桿表面涂抹足夠厚度的黃油,分別套入PVC波紋管(波紋管應壓縮后套入,以便伸長時有足夠的保護長度),再連接到各自的面板錨頭。用螺絲上緊。
                    5.2.6 精確量取所形成三角形各個邊長(精確到0.1mm)作為邊長的初始值,同時將傳感器編號等數據記錄下來以備計算
                儀器安裝到位后,在回填之前應作好電纜的牽引,特別是在靠近傳感器根部的電纜應呈彎曲狀,預留足夠的活動量。
                    5.2.7 回填
                    回填的材料一般為細紗,也可根據設計要求及相應規范確定回填。傳感器及測桿周圍采用人工夯實,夯實時不能沖擊,避免損壞電纜和儀器,待埋設安裝完成后再進行初始讀數,以確定傳感器是否損壞計算的方法很多,按照三角形高的計算方法,來計算脫空位移量。此時面板兩個錨頭之間的距離為常數(如900mm),兩只位移傳感器即反映相應邊的當前增量變化,根據量取的初始邊長與相應增量相加,即得實際邊長,再計算該頂點到面板的垂直距離(即高),得到最終的變化值。如果需要計算與面板相平行的錯動位移,可參照有關方法進行。
                    5.2.8  數據處理
                    計算的方法很多,按照三角形高的計算方法,來計算脫空位移量。此時面板兩個錨頭之間的距離為常數(如900mm),兩只位移傳感器即反映相應邊的當前增量變化,根據量取的初始邊長與相應增量相加,即得實際邊長,再計算該頂點到面板的垂直距離(即高),得到最終的變化值。如果需要計算與面板相平行的錯動位移,可參照有關方法進行。












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