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裂缝计法
“大水牛”裂缝计是监测裂缝宽度、开合度的仪器。主要用于桥梁、隧道、建筑、混凝土路面等裂缝宽度的变化监测。在水利大坝、滑坡、地质灾害、高速公路、铁路、桥梁、隧道、基坑施工等土木工程质量检测领域中得到广泛应用。
➊产品组成
振弦式裂缝计由前后端座、保护筒、信号传输电缆、振弦及激振电磁线圈等组成。
➋工作原理
当被测结构物发生变形裂缝时将会带动测缝计变化,通过前、后端座传递给振弦使其产生应力变化,从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率,频率信号经电缆传输至读数装置,即可根据测量数据计算出被测结构物的变形量。
➌安装方法
a、安装前检测
安装前首先检查仪器是否完好。方法是:将测缝计接上读数仪,用手握住测缝计两端,向两头拉或推测杆,看读数仪读数是否变化和正常。
b、布点
根据测试要求选择好测试点,确认测缝计安装位置和测试导线布线方式,选择适当线长的测缝计布置在安装点处。
c、安装
测缝计安装时应平行于被测结构的表面,并垂直于裂缝。
将测缝计拉伸至一定长度后(确保能够测量拉伸和压缩方向的变形量程,仪器读数最好在20-30mm左右),定好安装打孔位置;
用电锤(冲击钻)在打孔位置打孔,清除孔内杂物,植入膨胀螺丝安装连接端座并拧紧螺丝;
将测缝计本体安装于连接端座上;
记录好安装点对应的测缝计编号及安装位置,装置标识牌等;
测缝计安装后,将测缝计测试导线引至观测处,连接读数仪,记录初始测量记录,并拍照存档。
➍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。
振弦式裂缝计采用专用二芯电缆按照相同颜色芯线将仪器电缆接长。在现场加长测缝计的电缆时,先将电缆头护层剥开40~50mm,然后按照芯线的颜色错落(台阶式)依次剥开绝缘层,剥绝缘层时应避免将导线碰伤,芯线的焊接必须牢固,各芯线之间必须有绝缘层隔离。要保证接头完全防水,可使用自粘性热缩管来密封连接。再整体用自粘性胶带包裹,最外层用电气胶带包裹保护自粘性胶带保护层不被破坏。也可以用专用防水接头连接。
➎数据读取与计算
振弦式裂缝计测试方法可采用手动和自动两种,目前工程中主要用人工测读方式进行量测,即用测读仪现场量取传感器频率或频模值。
a、仪器与测读仪的连接
具体方法如下:接通测读仪电源,振弦式裂缝计仪器电缆为2芯电缆,分别与测读仪的连接电缆对应颜色的分线电缆用电缆夹相连,按测读仪测试按钮,测读仪数显窗口会出现数据(传感器频率或频模值),反复几次,观测数据是否稳定,如果几次测试数据变化量在1Hz以内,可以认为测试数据稳定,取平均值作为测试值。
由于测读仪在测试时会发出很高的脉冲电流,所以在测试时操作者必须使测试接头保持干燥,并使接头处的两根导线相互分开,不要有任何接触,不然会影响测试结果。
b、一般计算公式
当不考虑外界温度变化时,裂缝计仅受到轴向变形,其变形量J与输出的频率模数△F具有以下线性关系:
J = K△F △F = F - F0
式中:
k — 标定系数,单位为mm/KHz2;
△F — 裂缝计实时测量值相对于基准值的变化量,单位为KHz2;
F —裂缝计的实时测量值,单位为KHz2;
F0 — 裂缝计的基准值,单位为KHz2。
➎自动化监测
自动化监测采用振弦式传感器无线测量仪连接裂缝计,自动采集数据上传到网络平台,进行数据采集和分析。
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