無應力計

一、用途

  GR-WYLB無應力計適用于長期埋設在水工結構物或其它混凝土結構物內，測量結構物內部混凝土自身體積變化的應變量，并可同步測量埋設點的溫度。振弦式無應力計由應變計和無應力桶組成，振弦式無應變計具有智能識別功能。

二、規格及主要技術參數

標距 L：150 mm

尺寸參數 、有效直徑：22mm、 22mm

端部直徑 D： mm 33 33

應變測 拉伸：10-6  1500  1500

量范圍 壓縮：10-6  1500   1500

靈敏度 k： 10-6／F ≤0.5 ≤0.5

測量精度： F.S ±0.1% ±0.1%

性能參數 溫度測量范圍： ℃ -40～+150   - 40～+150

溫度測量精度： ℃ ±0.5  ±0.5

溫度修正系數 b：10-6／℃ ≈13.5  ≈13.5

彈性模量 Eg： MPa 300～800  300～800

耐水壓： MPa ≥1 ≥1

絕緣電阻： MΩ ≥50 ≥50

注：頻率模數 F=Hz2×10-3

三 、結構及工作原理 

3.1 結構

  無應力計由應變計、無應力桶組成。無應力桶是用薄鐵皮制做的雙層(夾層 8～10mm)有底無蓋的圓形桶或截頭錐形桶，該桶用來隔離應變計所在的混凝土不受由外荷載引起的應變影響，但能測量由于混凝土的自生體積變化而引起的應變量。 外形尺寸：小口 110mm，大口 220mm，高度 320mm。

3.2 工作原理

  當被測結構物內部的應力發生變化時，應變計同步感受變形，變形通過前、后端座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部混凝土自身體積變化的應變量。同時可同步測出埋設點的溫度值。

3.3 計算方法 

  a)、當外界溫度恒定應變計僅受到軸向變形時，其應變量ε與輸出的頻率模數△F 具有如下線性關系：

ε= k△F

△F = F - F0

式中： k — 應變計的測量靈敏度，單位為 10-6/F；

△F — 應變計實時測量值相對于基準值的變化量，單位為 F；

F — 應變計的實時測量值，單位為 F；

F0 — 應變計的基準值，單位為 F。

  b)、當應變計不受外力作用時(儀器兩端標距不變)，而溫度增加△T 時，應變計有一個輸出量△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 具有下列線性關系：

ε′= b△F′+ b△T = 0

k△F′= -b△T

△T = T - T0

式中： b — 應變計的溫度修正系數，單位為 10-6/℃；

△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中的應變計，受到的是變形和溫度的雙重作用，此時的溫度修正系數應為應變計的溫度修正系數與被測結構物的線膨脹系數之差，因此應變計一般計算公式為：

εm = k△F + b′△T = k (F - F0)+ (b -α)(T - T0)

式中：εm — 被測結構物的應變量，單位為 10-6；

α— 被測結構物的線膨脹系數，單位為 10-6／℃。

四 、埋設與安裝

4.1 、準備

    首先檢查應變計是否完好，將儀器接上讀數儀，用手握住儀器兩頭的凸圓，輕輕從兩頭拉或壓看讀數儀測值是否正常。當確認應變計完好后，將儀器電纜一頭向上裝在無應力桶的中間，用無應力桶上附帶的鐵絲梆扎牢靠。應變計在無應力桶中的位置上下﹑左右都應居中。 裝好儀器后即可向桶內澆滿混凝土, 人工振搗密實。 混凝土應為無應力計安裝部位的同標號的混凝土及配比。無應力計澆筑混凝土應在安裝埋設就位前的 48 小時以上完成，使無應力計在安裝時已經初凝, 以使入倉時的混凝土壓力及沖擊力對無應力計影響甚小。

4.2 、安裝埋設

無應力計澆筑混凝土 48 小時后，此時所填混凝土已初凝，再將無應力計桶埋設在設計要求的測量點。 埋設時，應將無應力計桶的開口向上或向下擺放(視被測結構物而定)，四周澆筑混凝土。無應力計位置靠近壩面時，應盡量使無應力計桶的軸線與等溫面垂直擺放。