SDG系列錨桿（鋼筋）應(yīng)力計
1 簡述
SDG系列錨桿（鋼筋）應(yīng)力計由振弦、磁芯和不銹鋼外殼等部件組成，用于錨桿、鋼筋等結(jié)的應(yīng)力狀態(tài)監(jiān)測，并能兼測溫度。
2 特性
結(jié)構(gòu)簡單、緊湊合理、抗震性能好、安裝快捷；
錨桿（鋼筋）應(yīng)力計和錨桿或鋼筋連接可焊接也可高強連接套連接；
能在惡劣的環(huán)境下長期穩(wěn)定工作，頻率穩(wěn)定，不受電纜電阻等因素的影響進行長距離傳輸和自動化監(jiān)測；
溫度測量為直讀式；
廣泛用于水利水電、礦山、鐵路公路、橋梁碼頭、地下洞室等巖土工程中錨桿或鋼筋應(yīng)力監(jiān)測。
3 技術(shù)指標(biāo)
表1 SDG系列錨桿（鋼筋）應(yīng)力計規(guī)格型號表
型號 |
最大外徑
（mm） |
最大長度
（mm） |
重量
（Kg） |
適配鋼筋直徑
（mm） |
埋設(shè)最小孔徑
（mm） |
備注 |
SDG-16 |
23 |
130 |
0.35 |
φ16 |
50 |
|
SDG-18 |
32 |
200 |
0.80 |
φ18 |
50 |
|
SDG-20 |
32 |
200 |
0.85 |
φ20 |
50 |
|
SDG-22 |
32 |
200 |
0.90 |
φ22 |
76 |
|
SDG-25 |
32 |
200 |
0.95 |
φ25 |
76 |
|
SDG-28 |
36 |
200 |
1.10 |
φ28 |
76 |
|
SDG-32 |
37 |
200 |
1.20 |
φ32 |
76 |
|
SDG-36 |
41 |
200 |
1.40 |
φ36 |
76 |
|
SDG-40 |
44 |
200 |
1.60 |
φ40 |
76 |
|
表2 SDG系列錨桿（鋼筋）應(yīng)力計主要技術(shù)指標(biāo)表
量程
（MPa） |
頻寬
(Hz) |
分辯率
（%F.S） |
非直線度
（%F.S） |
滯后
（% F.S） |
不重復(fù)度
（%F.S） |
綜合誤差
（%F.S） |
使用溫度
℃ |
-100~300 |
≥1000 |
≤0.025% |
≤0.6% |
≤0.5% |
≤0.3% |
≤0.8% |
-20～70 |
4 驗收與保管
承諾：我廠生產(chǎn)的儀器及配件，如用戶在驗收過程中發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題（用戶人為因素之外），我廠負責(zé)免費維修或更換。
4.1 儀器部件
詳見裝箱單。
4.2 開箱檢查
用戶收到錨桿（鋼筋）應(yīng)力計后，開箱驗收，箱內(nèi)裝有裝箱單、檢驗合格證、錨桿（鋼筋）應(yīng)力計使用說明書等。
4.3 數(shù)量核對
按照裝箱單的各項內(nèi)容核對箱內(nèi)錨桿（鋼筋）應(yīng)力計及附件數(shù)量，如有缺損請及時與我廠聯(lián)系。
4.4 外觀檢查
仔細查看錨桿（鋼筋）應(yīng)力計外部有無損傷痕跡，銹斑等。
4.5 絕緣檢查
用兆歐表測讀錨桿（鋼筋）應(yīng)力計本身的絕緣值，一般應(yīng)大于200 MΩ。
4.6 讀數(shù)檢測
用二次儀表(頻率計) 測讀錨桿（鋼筋）應(yīng)力計在自由狀態(tài)的讀數(shù)，根據(jù)我廠錨桿（鋼筋）應(yīng)力計率定記錄表判定傳感器工作是否正常，如有差異及時與我廠聯(lián)系。
4.7 搬運保管
錨桿（鋼筋）應(yīng)力計運輸時應(yīng)小心輕放，勿劇烈震動和碰撞。錨桿（鋼筋）應(yīng)力計應(yīng)放置在通風(fēng)干燥的環(huán)境中保管。
5 檢驗及安裝埋設(shè)
SDG錨桿（鋼筋）應(yīng)力計的檢驗、埋設(shè)原則上需按國家或地區(qū)的有關(guān)規(guī)程規(guī)范實施，我廠提供的檢驗和埋設(shè)方法僅為參考。
5.1率定、檢驗項目
現(xiàn)場對SDG系列錨桿（鋼筋）應(yīng)力計檢驗，一般情況下，主要進行靈敏系數(shù)（K）、溫度靈敏系數(shù)（α）、溫度補償系數(shù)（b）的率定，另外還需對應(yīng)變計和電纜的防水性能檢驗。
5.1.1 靈敏系數(shù)K率定
錨桿（鋼筋）應(yīng)力計使用標(biāo)準(zhǔn)壓力計（壓力儀表專用設(shè)備）進行率定，也可使用壓力容器進行率定，分級和級差可按廠家的分級和級差實施。隨錨桿（鋼筋）應(yīng)力計附有廠家提供的靈敏系數(shù)K的率定資料。
5.1.2 溫度靈敏系數(shù)α率定
錨桿（鋼筋）應(yīng)力計內(nèi)的溫度計測試時為直讀溫度值，溫度靈敏系數(shù)α實際上是它與標(biāo)準(zhǔn)溫度計的固定的誤差，其誤差一般在±0.1℃以內(nèi)，且是常數(shù)，隨儀器附有廠家的率定資料，可不進行率定。如需要率定，使用恒溫水箱、標(biāo)準(zhǔn)溫度計進行溫度率定。
5.1.3 溫度補償系數(shù)b率定
廠家對錨桿（鋼筋）應(yīng)力計的溫度補償系數(shù)b進行了嚴(yán)格的率定，隨儀器附有廠家的b值，為固定常數(shù)。
5.2 率定結(jié)果計算
5.2.1 靈敏系數(shù)K
建議使用式1、式2、式3、計算錨桿（鋼筋）應(yīng)力計的靈敏系數(shù)K：
（式1）
（式2）
（式3）
式中：
K─靈敏系數(shù)（MPa
）； n ─ 率定級數(shù)； x─（
）； 
─
；
y ─MPa； A ─ 修正系數(shù)； R─線性相關(guān)系數(shù)；
5.2.2 溫度靈敏系數(shù)α計算
前述錨桿（鋼筋）應(yīng)力計的溫度靈敏系數(shù)（α）實際上是它與標(biāo)準(zhǔn)溫度計的固定的誤差，建議采用廠家的α值，α±0.01，現(xiàn)場可不進行率定。如需進行溫度靈敏系數(shù)α率定，同樣使用（式1）、（式2）、（式3）計算α值另外，也可以采取算術(shù)平均法計算平均誤差，根據(jù)誤差的正、負進行修正即可。
K＝α ─ 溫度靈敏系數(shù)； n ─ 率定級數(shù)； x ─ 儀器內(nèi)溫度計讀數(shù)(℃ )
y ─ 標(biāo)準(zhǔn)溫度計讀數(shù)(℃)； A ─ 修正系數(shù)； R ─ 線性相關(guān)系數(shù)；
5.2.3溫度補償系數(shù)（b）計算
溫度補償系數(shù)（b）現(xiàn)場不需要率定，建議采用廠家值。
5.3 防水檢驗
一般情況下，錨桿（鋼筋）應(yīng)力計和電纜的防水檢驗可將其置入容器中浸泡24小時以上，然后測試絕緣值，絕緣應(yīng)大于200 MΩ。
如錨桿（鋼筋）應(yīng)力計在有水壓作用環(huán)境下運行，其防水性能需在壓力容器中加壓檢驗，最高壓力值根據(jù)錨桿（鋼筋）應(yīng)力計所處位置確定，檢驗壓力一般為額定壓力的1.2倍，加壓到規(guī)定的壓力值后測試其讀數(shù)（在加壓情況下錨桿（鋼筋）應(yīng)力計的讀數(shù)有所變化屬正常）和絕緣值，其絕緣值要求大于200 MΩ。
5.4 電纜連接
錨桿（鋼筋）應(yīng)力計引出4芯電纜，以芯線的顏色區(qū)分傳感器和溫度計，其中：紅色和黑色（不分正負極）為傳感器頻率測試的導(dǎo)線，綠、白兩色（不分正負極）為溫度計的導(dǎo)線。導(dǎo)線連接參見“附圖1為單支傳感器測試時導(dǎo)線連接示意圖”。
在現(xiàn)場加長錨桿（鋼筋）應(yīng)力計的電纜時，先將電纜頭護層剝開40~50mm，注意不要破壞屏蔽層，然后按照芯線的顏色錯落（臺階式）依次剝開絕緣層，剝絕緣層時應(yīng)避免將導(dǎo)體碰傷，芯線的焊接必須牢固，各芯線之間必須有絕緣層隔離，另外，屏蔽層也需要連接。
電纜接頭有兩種密封方法，一是硫化法，二是熱縮管法，至于采用任何一種連接方法，應(yīng)按規(guī)范規(guī)定或設(shè)計要求實施。
5.5 儀器編號
建議在電纜連接結(jié)束后即進行編號工序，在引出電纜上隔一定間距（10～15m）設(shè)置儀器編號，儀器編號需由2人操作，再由其他人員進行復(fù)核。
5.6錨桿應(yīng)力計埋設(shè)
5.6.1焊接
根據(jù)錨桿上設(shè)計布置的測點間距，確定長度并截下各段錨桿，然后將焊接的一端加工成錐形。建議用一段足夠長度的槽鋼或角鋼作為平整基面，然后將錨桿應(yīng)力計與錐形接頭置于槽鋼或角鋼內(nèi)對正中心進行焊接，焊接時應(yīng)注意錨桿與傳感器對正平直。
5.6.2焊接溫度控制
焊接時應(yīng)將傳感器與頻率計聯(lián)接，測讀傳感器的溫度，在采取冷卻措施條件下必須保證傳感器的溫度不超過70℃。
5.6.3埋設(shè)
將焊接錨桿應(yīng)力計合格的的錨桿安置入鉆孔內(nèi)（注意保護儀器上出線管及電纜完好），檢查注漿管和排氣管排氣是否通暢，測讀各傳感器的讀數(shù)是否正常，滿足設(shè)計要求后即封堵孔口，按設(shè)計要求注漿。見附圖2 錨桿應(yīng)力計埋設(shè)示意圖。
5.7預(yù)應(yīng)力錨桿
5.7.1焊接
錨桿應(yīng)力計的焊接和溫度控制同5.6.1和5.6.2。
5.7.2埋設(shè)
將錨桿錨頭的錨固劑送入鉆孔底部，再將焊接錨桿應(yīng)力計合格的錨桿安置入鉆孔內(nèi)（注意保護儀器上出線管及電纜完好），按錨固劑攪拌的要求利用錨桿進行劑攪固化，安裝孔口錨固墊板，待錨固劑完全固化后進行張拉。
5.7.3埋設(shè)
張拉前將頻率計和錨桿應(yīng)力計連接，測試讀數(shù)，按設(shè)計分級逐級張拉，在張拉的全過程中，每張拉一級均需測試讀數(shù)，張拉結(jié)束且卸載后，測試基準(zhǔn)值。投入運行。
5.8鋼筋計埋設(shè)
5.8.1焊接方式
鋼筋計埋設(shè)時鋼筋計和鋼筋焊接有兩種類方法，一是先焊接后綁扎，二是先綁扎鋼筋后焊接。
5.8.2鋼筋計焊接
與鋼筋計焊接的鋼筋焊接的一端加工成錐形，然后進行焊接，焊時注意保護儀器上出線管及電纜完好，需保持鋼筋原來的形態(tài)并保持在同一軸線上。當(dāng)先梆扎鋼筋后進行焊接鋼筋計時，因無法將鋼筋的焊接端加工成錐形，采用對焊后應(yīng)加幫條焊接，見“附圖3 鋼筋計對焊焊接示意圖”。
5.8.3鋼筋計焊接
焊接時，應(yīng)將傳感器與頻率計連接，測讀傳感器的溫度，在采取冷卻措施條件下必須保證傳感器的溫度不超過70℃。
5.8.4埋設(shè)
鋼筋計梆扎就位后，在混凝土澆筑時需由專人值班，按照規(guī)定測試混凝土澆筑前、中、后的讀數(shù)，埋設(shè)結(jié)束后投入運行。
5.8 電纜埋設(shè)
錨桿（鋼筋）應(yīng)力計埋設(shè)完后，按設(shè)計要求走向敷設(shè)電纜，嚴(yán)格防止各種油類沾污腐蝕電纜，經(jīng)常保持電纜的干燥和清潔。電纜牽引時盡可能埋入混凝土中，或挖槽埋設(shè)，混凝土保護層厚度不小于10cm。在無法埋入時，盡可能穿管保護，保護管固定牢固。
當(dāng)電纜跨施工縫或結(jié)構(gòu)縫時，采用穿管過縫的保護措施，電纜在管中的部分應(yīng)盡量采取S形走式，防止由于縫面張開而拉斷電纜。
電纜一時不能引入監(jiān)測站時，要設(shè)臨時測站，可采用預(yù)埋電纜儲藏箱作為臨時測站。
5.9 防雷措施
儀器應(yīng)與當(dāng)?shù)氐姆览自O(shè)施連接。
6 測讀方法
6.1 觀測基準(zhǔn)值的確定
錨桿（鋼筋）應(yīng)力計的基準(zhǔn)值按規(guī)程規(guī)范確定。建議取埋設(shè)后混凝土或砂漿初凝后的及時測值作為基準(zhǔn)值，預(yù)應(yīng)力錨桿取張拉結(jié)束卸載后的測值作為基準(zhǔn)值。
6.2 測試
6.2.1 現(xiàn)場就近測試
單支錨桿（鋼筋）應(yīng)力計測試時，先將頻率計上的導(dǎo)線與測縫計的紅色和黑色（不分正負極）導(dǎo)線連接，依次測試各傳感器的測值。
然后，將頻率計上的兩根導(dǎo)線與溫度測試的綠、白兩色（不分正負極）導(dǎo)線連接即可測讀溫度。
6.2.2 引入集線箱測試
SDG系列錨桿（鋼筋）應(yīng)力計遠距離有線傳輸可達2000米以上，傳感器的導(dǎo)線引入集線箱測試時，頻率值和溫度值測試需各占用一個通道。將頻率計上的兩根導(dǎo)線與集線箱上的出線端子相連（不分正負極），依次測試頻率值和溫度。
6.2.3 聯(lián)接入自動化系統(tǒng)測試
目前，自動化系統(tǒng)一般都可接受電流、電壓、電阻、頻率和各種橋路的輸入，只要按自動化系統(tǒng)要求的連接方式將SDG系列錨桿（鋼筋）應(yīng)力計的頻率導(dǎo)線和溫度導(dǎo)線與其連接即可。
7 結(jié)果計算
7.1應(yīng)力計算
用式（式4）計算錨桿或鋼筋的應(yīng)力
（式4）
式中：
σ─ 應(yīng)力（MPa）； K─靈敏系數(shù)(MPa/
)； A ─修正系數(shù)；
─頻率平方差( )； 
─X時刻的頻率值； 
─初始頻率值；
7.2“A”值修正
在利用最小二乘法計算錨桿（鋼筋）應(yīng)力計的參數(shù)中， “式（4）”中的“修正系數(shù)─A”，它是標(biāo)準(zhǔn)回歸線與0點的截距，當(dāng)線性相關(guān)系數(shù)“R”達到±0.999以上時，截距的數(shù)值很小，監(jiān)測結(jié)果的計算時，可視具體情況確定取舍。
7.3“b”值修正
錨桿（鋼筋）應(yīng)力計計算可不進行溫度補償修正，如需修正，建議溫度補償系數(shù)可采用廠家值b＝0.005MPa/℃，采用（式5）計算。
（式5）
式中：
b ─ 溫度補償系數(shù)(MPa/℃) b＝0.9MPa/℃。
ΔT =(
) （式6）
式中：
ΔT─溫度差（℃） α─靈敏系數(shù)；
─ n時刻的溫度（℃）；
─初始溫度（℃）
溫度計不進行率定時取α＝1.002。
其它符號意義同計算式（式4）
