SXM型振弦式锚索测力计.doc

SXMS系列型振弦式锚索测力计使用说明书 水利部南京水利水文自动化研究所南京达捷大坝安全技术发展公司地址：南京市雨花区铁心桥街95号 电话编：210012 传真网址： 电邮：dam 1 概述SXMS型振弦式锚索测力计主要用来监测各种锚杆、锚索、岩石螺栓、支柱、隧道与地下洞室中的支架以及大型预应力钢筋混凝土结构的荷载。该仪器已取得国家质量技术监督局颁发的生产产品许可证，生产许可证号为：XK07-003-00005。1.1 测量原理SXMS型振弦式锚索测力计的敏感部件为振弦式应变计。在测力钢筒上均布着多支振弦式应变计，当荷载使承重筒产生轴向变形时，应变计与承重筒产生同步变形，变形引起应变计振弦的张弛，使振弦应力发生变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激拨振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出引起受力承重筒变形的应变量，代入标定系数可得出锚索测力计所感受物理量的变化量。 SXMS型振弦式锚索测力计中的每支应变计为一个测量单元。单支仪器可测出测力计的受力状况,以此可计算出测力计受力的偏心方向及大小。由多支振弦式应变计的平均测值可算出测力计的整体受力状况。测力计测量值由一根多芯电缆线引出。同时由锚索测力计中的热敏电阻可同步测出埋设点的温度值。 振弦式仪器的量测量采用频率模数 F来度量，其定义为： 式中 f为振弦式仪器中钢丝的自振频率。锚索测力计一般计算公式为： 1) 当外界温度恒定，锚索测力计仅受到轴向载荷时，其承受载荷 P与输出的频率模数变化量F具有如下线性关系： P=F F = F-F0式中：锚索测力计的最小读数，单位为 kN/kHz2； F实时测量的锚索测力计输出值相对于基准值的变化量，单位为 kHz2； F实时测量的锚索测力计输出值，单位为 kHz2； F0锚索测力计的基准值，单位为 kHz2。 2）当锚索测力计不受外力作用时，若温度增加T时，锚索测力计有一个输出量F，这个输出量仅仅是由温度变化而造成的，因此在计算时应给以扣除。通过实验可知：F与T具有下列线性关系： F= -TT = T-T0式中：锚索测力计的温度修正系数，单位为kN/；由制造商给出。 T温度实时测量值相对于基准值的变化量，单位为； T温度的实时测量值，单位为； T0温度的基准值，单位为。 3）锚索测力计在使用时受到的是载荷 P和温度的双重作用，因此锚索测力计一般计算公式为： P= F+ T =（F-F0）（T-T0）1.2 仪器结构 SXMS型振弦式锚索测力计主要由承重筒、保护桶、弦式敏感部件及激振线圈等组成，敏感部件为振弦式应变计。在测力钢筒上均布着36支振弦式应变计，当荷载使承重筒产生轴向变形时，应变计与承重筒产生同步变形，变形引起应变计振弦的张弛，使振弦力发生变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出引起受力承重筒变形的应变量，代入标定系数可得出锚索测力计所感受力的变化量。弦式应变计可测出作用在锚索测力计上的总荷载，同时通过测读每支应变计，还可以测出不均匀荷载或偏心荷载。可同步测量埋设点的温度值。 2 安装埋设 2.1 验收与保管（1）仪器到达施工现场后，应开箱检查。用户开箱验收仪器时，应先检查仪器的数量（包括仪器附件）及检验合格证与装箱单是否相符；（2）对于箱内每台仪器，先用 100V兆欧表及万用表，分别检查常温绝缘电阻及线圈电阻值，绝缘电阻不应低于 50M；（3）仪器存放环境，应保持干燥通风，搬运时应小心轻放，切忌剧烈震动；（4）如经检测有不正常读数的仪器，请返回厂家，不可在现场打开仪器检修。 2.2 仪器安装根据设计要求， SXMS型振弦式锚索测力计可以配置不同的附件进行不同方式的安装： n 作为锚索测力计永久性安装在锚具上；n 安装在锚具上供施工时临时检测用； n 作为工程现场加压试验的监测设备。 2.2.1 锚索测力计安装 永久性锚索测力计（1）完成预应力锚索施工准备工作后，将预应力锚索穿入仪器的承压钢筒，并将测力计安装在工作锚和钢垫座之间；（2）锚索测力计在安装时应尽可能对中，以避免过大的偏心荷载。为了使测力计受力均匀，应在测力计承载钢筒的上下面设置专门加工的承载垫板。承载垫板应保证足够的厚度，表面必须加工平整光滑，不得有任何疤痕异物。依据经验，350T以下建议厚度不小于45mm，400T以上厚度不小于60mm。如现场加工有困难，可在设备购买时一并订购；（3）为了进一步消除锚索测力计可能的偏心受压，宜在结构物垫座和测力计承载垫块之间设置一个钢制腰板（如图所示）；（4）为防止锚索测力计在张拉过程中在垫板上产生滑移、测值偏小或测值失真，必须保证锚索测力计的安装基面与锚束的中心轴线垂直，偏差应在 1.5以内。对于偏斜孔必须在孔口处采取必要的纠偏处理措施。（5）上、下承载垫板应可靠地压在测力计钢筒上，锚固垫板与测力承载钢筒之间不应有间隙。安装过程中对仪器进行监测，使承压钢筒均匀受压。加载时应从中间锚索开始向周围锚索逐步加载，以免仪器偏心受力或过载。应在荷载稳定后测取读数，同时注意各支传感器反映的荷载是否一致。如发现几何偏心过大（仪器分测不等值，即为有几何偏心），应即时予以调整。（6）安装完成后，即可按照预加应力施工程序进行施工，在锚索张拉和锚固全过程中进行监测，以测定预应力大小及预应力损失，确定超拉值。预加应力施工完成后，可利用测力计进行长期安全监测。同时根据仪器编号和设计编号作好记录并存档，严格保护好仪器的引出电缆。 临时性锚索测力计当锚索测力计仅供锚索张拉施工时监测其拉力变化过程，而不作为长期监测时，测力计应安装在工作锚之后（如图所示）。当张拉完成后，工作锚锁定，其后的测力计即可拆除。锚索测力计的安装方法和要求与永久性锚索测力计相同。 现场试验用测力计锚索测力计可以用于作为现场工程结构物的压力试验监测设备，如桩基的承载试验。为使荷载传递均匀，测力计的承压垫座应采用球形支座（如图所示）。其安装方法和要求与永久性锚索测力计相同。2.2.2 电缆安装 SXMS型振弦式锚索测力计封装电缆为 8芯或 10芯，芯线颜色为 2根紫色、 2根兰色、 2根绿色、(2根白色)、2根黄色。当 SXMS型振弦式锚索测力计封装六根弦式仪器时，封装电缆为 9芯（芯线颜色为 2根紫色、2根蓝色、2根绿色、1根白色、2根黄色）。 可采用专用 8芯、10芯或 9芯电缆按照相同颜色芯线将仪器电缆接长，电缆接头可采用热缩管密封电缆接头技术。仪器电缆布置时不得与交流电缆一同敷设，电缆走线应尽量避免受到移动设备、尖锐材料等的伤害。埋入坝体混凝土中的仪器电缆应详细记录埋设部位，使灌浆钻孔时避开缆线。 3 数据读取 SXMS型振弦式锚索测力计可以人工测读和自动化采集两种方式进行量测。 3.1 人工测量 人工方式量测时，可采用PSM-V型振弦式仪器检测仪进行测量。 3.1.1 仪器与振弦式仪器检测仪的连接 SXMS型振弦式锚索测力计仪器电缆分别与接入检测仪的对应颜色的接线柱连接。 3.1.2 操作按照PSM-V型振弦式仪器检测仪使用说明书进行测量并记录测值。 3.2 自动测量 SXMS型振弦式锚索测力计安装完毕，可接入“DG-2000型分布式大坝安全监测数据采集系统”进行测量，该系统能实现自动定时监测，自动存储数据及数据处理，并能实现远距离监控和管理。具体使用方法请参阅相关资料。附件A 型号、规格及技术指标型号规格SXMS-1000SX