差阻式钢板计作业指导书.doc

差阻式钢板计作业指导书HY-D-03-2010第1页 共2页第一版 第0次修改颁布日期:2010-1-1广州市瀚源建设工程 质量检测有限公司 目录1、适用范围及依据21.1适用范围21.2标准及依据22、测量原理及仪器结构22.1测量原理：22.2仪器结构：43、安装埋设53.1验收与保管53.2仪器安装63.3 电缆安装73.3.1 仪器电缆接长73.3.2 电缆的接长74、 数据读取与计算84.1 人工测量与计算84.1.1 仪器与差阻式仪器检测仪的连接94.1.2 数据读取与记录94.2 自动测量104.2.1 自动测量的计算105、 注意事项106、安全与环保106.1安全施工106.2环境保护117、附件11钢板计作业指导书1、适用范围及依据1.1适用范围钢板计：差阻式钢板计用于监测岩土工程中钢板结构物的应变，适用于长期安装在水工建筑物或其它建筑物的钢板、钢管上，测量钢结构中的应变和应力。钢板计也可以安装在钢筋、钢缆上量测其应变和应力。1.2标准及依据DL/T 5178-2003 混凝土大坝安全监测技术规范SL 60-1994 土石坝安全监测技术规范GB/T 3408-1994 差动电阻式应变计2、测量原理及仪器结构2.1测量原理：差阻式钢板计安装于钢板上，钢板的变形将通过夹具和凸缘盘引起仪器内电阻感应组件发生相对位移，从而使其组件上的两根电阻丝电阻值发生变化（如图），其中一根R1减小（增大），另一根R2增大（减小），相应电阻比发生变化，通过差动电阻数字仪测量其电阻比变化而得到钢板的应变变化量。钢板计可同时测量电阻值的变化，经换算即为测点的温度测值。（1）当仪器温度不变而轴向受到应变量为的变形时，电阻比Z=R1R2将有增量Z的变化。 与Z有如下线性关系：= (Z-Z0)=Z 常数为仪器的最小读数，单位为10-6/0.01%.（2）当仪器两端标距不变而温度增加t 时，这时电阻比亦将有Z 的变化， 表现为仪器存在一个应变量 = f Z ，这个应变量仅仅是温度变化造成的，而仪器并没有变形（仪器两端标距不变），因此在计算仪器应变量时，必须加以扣除。 通过实验可知，、Z 与t 具有下列线性关系：=fZ=bt常数 b称为仪器的温度修正系数，单位为 10-6/C（3）埋设在结构物钢板上的钢板计，受着变形和温度的双重作用，因此钢板计的一般计算公式为：=fZ+bt式中： 总应变量（10-6）； f 钢筋计最小读数（MPa /0.01%）由厂家所附卡片给出b 钢筋计的温度修正系数（ MPa /C ）由厂家所附卡片给出Z 电阻比相对于基准值的变化量，温度升高为正，压缩为负，单位（0.01%）t 温度相对于基准值的变化量，温度升高为正，降低为负，单位（C ）(4)仪器内部的总电阻值Rt =（ R1 + R2 ），与仪器t具有如下关系：当60Ct0C时t= a(R1-R0)当0Ct-25C时t= a(R1-R0)式中：t 埋设点的温度（C ）Rt 仪器的总电阻值（ ）R0 仪器计算零度电阻值（ ），由厂家所附卡片给出 仪器零上温度系数（ C / ）由厂家所附卡片给出 仪器零下温度系数（ C / ）由厂家所附卡片给出（5）当进行应力计算时，仅需要由荷载和约束引起的工作应力，故须从总应变中扣除钢板的非应力应变（通常认为钢板的非应力应变仅为自由温度变形） 即： w= E（-0 ）= E fZ+（b-）t式中：w 工作应力（MPa）； E 钢板的弹性模量（MPa）； 总应变量（10-6）； 0 非应力应变（10-6）； f 应变计最小读数（10-6/0.01%），由厂家所附卡片给出； Z 电阻比相对于基准值的变化量，拉伸为正，压缩为负； b 应变计的温度修正系数（10-6/C），由厂家所附卡片给出； 钢板的温度线膨胀系数（10-6/C），由厂家所附卡片给出； t 温度相对于基准值的变化量，温度升高为正，降低为负，单位为C。 2.2仪器结构：差阻式钢板计由三个主要部分构成：差阻式应变计、电缆及夹具，下图为钢板计结构示意图。2.3仪器规格、技术指标：（例如南瑞NZGS系列）3、安装埋设3.1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总电阻值，绝缘电阻不应低于 50M，总电阻值与常温电阻值相比较不应有大的变化。 （3）仪器各项系数的检查验收方法，可参照 GB/T3408-94 第六章的实验方法进行。 （4）应变计自由状态的电阻比，随温度变化和波纹管的变形等因素而变化，仪器内部中性变压器油，当温升时，体积增大产生轴向拉伸。对于大应变计，每升高 1C 时，电阻比约增加 20.01%，小应变计每升高 1C 时，电阻比约增加 10.01%，仪器零度电阻比若有变化，表明波纹管由于某些原因产生永久变形。考核仪器稳定性的指标是零度实测电阻值，仪器零度实测电阻值不应有较大的变化。 （5）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。 （6）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。 3.2仪器安装差阻式钢板计主要有以下安装方式： 焊装于结构物的钢板上； 卡装于钢筋或锚索上。 3.2.1 钢板计安装 （1） 在结构钢板上安装 1）差阻式钢板计在安装前必须对已率定好的小应变计逐一进行检测，当確认仪器正常，并按规范要求检查加长电缆达到规定的技术条件，方可按设计要求将小应变计接长电缆。应特别注意，仪器电缆的一端必须将保护罩套上後，才能联接加长电缆。联接电缆方法除了硫化外还可以进行热缩。做好仪器编号和存档工作，同时考虑适当的仪器备用量。 2）根据施工进度，確定埋设安装方法。首先要在钢结构上放样定点，在钢板计的夹具置于测点位置上与钢结构进行焊接时，为保证夹具的同心度，应以模具代替仪器安装在夹具中定位。 3）夹具焊接定位后，应冷却至常温，然后从夹具中取出模具，再安装小应变计。夹具上紧时要对角线逐个均匀上紧，并在上紧过程中用数字电桥量测，仪器的电阻比变化不得大于 200.01。在夹具上紧时可根据需要调整测量范围。 4）小应变计夹紧后，经测量认为仪器工作为正常，然后将保护罩扣上去，沿保护罩周边焊接，做到密封固定在钢板上，防止浇筑混凝土时水泥砂浆进入。 5）在安装前后要测量，记录仪器的电阻、电阻比和绝缘电阻。如发现仪器不正常应立即返工。 钢板计安装示意如下图。 （2） 在钢缆（锚索）或钢筋上安装 1）在钢缆或钢筋上进行应变和应力监测可采用应变计，其安装方法与钢板计类似。但因钢缆或钢筋为非平面物体，通常不允许进行焊接，故宜采用 U 型卡环连接。卡环内径需视钢缆或钢筋实际情况专门加工。 2）安装在钢缆或钢筋上的应变计同样应予以防护，保护罩应专门加工，并也宜采用U型卡环连接。 应变计的连接和安装方法如图所示。3.3 电缆安装 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。 3.3.1 仪器电缆接长 差阻式钢板计采用专用水工五芯电缆将仪器电缆接长，接长电缆的黑、蓝两根芯线与仪器电缆的黑芯线焊接在一起，接长电缆的绿、白芯线与仪器电缆的白芯线焊接在一起，接长电缆的红芯线与仪器电缆的红芯线焊接在一起（如图所示） ，电缆接头可采用热缩管密封电缆接头技术（见下一节） 。 3.3.2 电缆的接长 差阻式钢板计采用专用水工五芯电缆按照相同颜色芯线将电缆接长，电缆接头可采用热缩管密封电缆接头技术，其步骤如下 先将仪器电缆头每根芯线套上 5.0mm（长度 34cm可自定）细热缩管，然后与电缆每根芯线一一进行对联接。各联接芯线再用电烙铁焊锡焊牢，焊锡后将细热缩管复盖住焊锡头，由中间向两边反复转动，用酒精灯或加热器对热缩管进行加热。如果是二根芯线与一根芯线焊接后则用稍大一些的 6.0mm中热缩套管套上（长度 34cm可自定） 。 各芯线联接热缩好后，用 J-20 电工自粘绝缘胶带分别缠紧，长度要求复盖住每根芯线。然后用 J-20电工自粘绝缘胶带总扎紧，要求缠均匀，长度以复盖住所有芯线为宜（见图） 。 先在焊锡前套上 18.0mm二层大热缩管，长度分别为 1416cm、1618cm。然后将电缆 1，及电缆 2 再用锉刀锉一下，在电缆锉的位置处缠上 1cm宽的红色密封胶一圈多，操作时先将密封胶一头稍加热一下，立即卷粘在锉好电缆 1 及电缆2 上一圈多，再将热缩管内层管套上进行反复转动加热，由中间向两边将气泡赶出，在密封胶位置处多多转动加热，然后再进行第二次上密封胶，操作方法同上，将热缩管外层管套上进行反复转动加热。 注意所有细、中、粗热缩套管都要事先在焊锡前套好，勿忘！另外，红色密封胶分成三根用，约 1cm宽左右。 4、 数据读取与计算差阻式钢板计可采用人工测读和自动化采集两种方式进行量测。 4.1 人工测量与计算人工方式量测时，可采用 PSM-R型差阻式仪器检测仪进行测量。 4.1.1 仪器与差阻式仪器检测仪的连接 差阻式钢板计仪器电缆为 5 芯水工电缆，分别与接入指示仪的连接电缆对应颜色的分线电缆用电缆夹相连。 4.1.2 数据读取与记录按照 PSM-R型差阻式仪器检测仪使用说明书，读取电阻比Z及温度值。4.1.1.1 温度计算 差阻式钢板计内部的总电阻值 R t =（R1+R2） ，与仪器温度 t 具有如下关系： 当 60C t 0 C 时： t= a(Rt-R0)当 0 Ct -25C 时： t=a(Rt-R0)式中：t 埋设点的温度（C） ； Rt 仪器的总电阻值（） ； R0 仪器计算零度电阻值（） ，由厂家所附卡片给出； a 仪器零上温度系数（C/） ，由厂家所附卡片给出； a 仪器零下温度系数（C/） ，由厂家所附卡片给出。 4.1.2.2 应变计算 =fZ+bt式中： 总应变量（10-6）； f 差阻式钢板计最小读数（MPa /0.01%）由厂家所附卡片给出b 差阻式钢板计的温度修正系数（ MPa /C ）由厂家所附卡片给出Z 电阻比相对于基准值的变化量，温度升高为正，压缩为负，单位（0.01%）t 温度相对于基准值的变化量，温度升高为正，降低为负，单位（C ）4.1.2.3 应力计算 w= E（-0 ）= E fZ+（b-）t式中：w 工作应力（MPa）； E 钢板的弹性模量（MPa）； 总应变量（10-6）； 0 非应力应变（10-6）； f 应变计最小读数（10-6/0.01%），由厂家所附卡片给出； Z 电阻比相对于基准值的变化量，拉伸为正，压缩为负； b 应变计的温度修正系数（10-6/C），由厂家所附卡片给出； 钢板的温度线膨胀系数（10-6/C），由厂家所附卡片给出； t 温度相对于基准值的变化量，温度升高为正，降低为负，单位为C。 4.2 自动测量 差阻式钢板计安装埋设完毕，可接入“智能分布式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。 4.2.1 自动测量的计算 差阻式钢板计接入 “智能分布式安全监测数据采集系统”后，仪器的测量、计算存储均自动完成，无须人工干预。 5、 注意事项差阻式钢板计安装定位后应及时测量仪器初值，根据仪器编号和设计编号作好记录并保存，严格保护好仪器的引出电缆。 6、安全与环保6.1安全施工1 作业人员的安全技术培训教育对作业人员施工前进行安全知识培训，班长对施工过程的安全问题进行讲解与分析。未经教育的人员不得进入现场进行施工。2 仪器埋设过程中的安全问题（1）制定防尘防毒防辐射等职业危害的措施，戴好口罩等防尘工具。（2）仪器埋设时作业人员必须戴好安全帽，对于高空作业必须系安