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1用途

VWDE型振弦式單點(diǎn)沉降計適用于長(cháng)期埋設在水工結構物或其它混凝土結構物和土體、基巖中，用于測量結構物與地基（基巖、土體）的開(kāi)合度（沉降、位移、變形），并可同步測量埋設點(diǎn)的溫度。振弦式沉降計具有智能識別功能。

2規格及主要技術(shù)參數

注：頻率模數F=Hz²×10^-3

3結構及工作原理

3.1結構

VWDE型振弦式單點(diǎn)沉降計由位移計、沉降盤(pán)（安裝底座）、儀器保護筒、測桿（萬(wàn)向節）、錨頭、測桿護管、護管接頭、聚中環(huán)（注：不銹鋼專(zhuān)用測桿不需配置）、觀(guān)測電纜等組成。

3.2工作原理

當結構物與地基（內部監測點(diǎn)）之間的發(fā)生開(kāi)合（位移、沉降）變化時(shí)，通過(guò)錨頭移動(dòng)帶動(dòng)測桿位移，并拉出沉降計測桿變化，從而改變沉降計的振動(dòng)頻率。頻率信號經(jīng)電纜傳輸至讀數裝置，即可測出被測結構物的變形量。同時(shí)可同步測量埋設點(diǎn)的溫度值。

計算方法：

  a)當外界溫度恒定沉降計僅受到軸向變形時(shí)，其變形量Ｊ與輸出的頻率模數△F具有如下線(xiàn)性關(guān)系：

J = K△F

△F = F - F₀

式中：k — 沉降計測量變形量的最小讀數，單位為mm/F；

        △F — 沉降計實(shí)時(shí)測量值相對于基準值的變化量，單位為F；

          F — 沉降計的實(shí)時(shí)測量值，單位為F；

          F₀ — 沉降計的基準值，單位為F。

  b)當沉降計不受外力作用時(shí)(儀器兩端標距不變)，而溫度增加△T時(shí)，沉降計有一個(gè)輸出量△F′，這個(gè)輸出量?jì)H僅是由溫度變化而造成的，因此在計算時(shí)應給以扣除。

實(shí)驗可知△F′與△T具有如下線(xiàn)性關(guān)系：

J′= k△F′+ b△T = 0

k△F′= -b△T

△T = T - T₀

式中：b — 沉降計的溫度修正系數，單位為mm/℃；

        △T — 溫度實(shí)時(shí)測量值相對于基準值的變化量，單位為℃；

          T — 溫度的實(shí)時(shí)測量值，單位為℃；

          T₀ — 溫度的基準值，單位為℃。

  c)布設在混凝土結構物或其它材料結構物內及表面上的沉降計，受到的是變形和溫度的雙重作用，因此沉降計一般計算公式為：

Ｊm = k△F + b△T = k (F - F₀) + b (T - T₀)

式中：Ｊm—被測結構物的變形量，單位為mm。

注：

VWDE型振弦式單點(diǎn)沉降計的敏感測量元件，其與機架的材料線(xiàn)膨脹系數極為接近，試驗所得其溫度修正系數小于最小讀數，一般計算時(shí)可用公式a。計算結果為負值時(shí)表示沉降(壓縮) ，反之表示抬升。

3.3傳輸、測量、采集設備

VWDE型振弦式單點(diǎn)沉降計輸出電纜為專(zhuān)用屏蔽水工電纜，電纜芯線(xiàn)：黑、紅測量頻率，白、綠測量溫度，屏蔽線(xiàn)接地用于抗干擾和防雷擊。

VWDE型振弦式單點(diǎn)沉降計可用振弦式讀數儀進(jìn)行測量，測量時(shí)將測量線(xiàn)快速插頭插在讀數儀的左邊插座上，將測量線(xiàn)夾子按顏色對應連接上沉降計的輸出電纜即可進(jìn)行測量。

VWDE型振弦式單點(diǎn)沉降計亦可用分布式模塊化自動(dòng)測量單元來(lái)進(jìn)行數據采集，以實(shí)現數據的自動(dòng)化采集與處理及遠程傳輸。采集時(shí)將沉降計輸出電纜按規定要求連接在MCU的接線(xiàn)端子上，接線(xiàn)端子1#接綠線(xiàn)、2#接白線(xiàn)、3#接屏蔽線(xiàn)、4#接紅線(xiàn)、5#接黑線(xiàn)。

注：

水工電纜線(xiàn)、振弦式讀數儀、分步式采集單元詳見(jiàn)我公司相關(guān)使用說(shuō)明書(shū)。

4埋設與安裝

沉降計使用場(chǎng)合很廣，這些儀器的工作情況及安裝條件各不相同，所以埋設安裝方法也會(huì )有所不同。下面主要對埋設在大體積混凝土內、土體、基巖等部分沉降計的埋設安裝方法作一些簡(jiǎn)述，其它儀器的埋設安裝方法可參照進(jìn)行。作為土體沉降計時(shí)通常安裝在鉆孔中，但也可以在回填過(guò)程中逐步安裝。為保證較高的安裝質(zhì)量，應優(yōu)先采用鉆孔安裝埋設。

4.1鉆孔

    振弦式單點(diǎn)沉降計可安裝在最小直徑為75mm的鉆孔中，為方便安裝與埋設，推薦的鉆孔直徑≥90mm。鉆孔可采用相應鉆孔機械來(lái)完成，也可在土體比較密實(shí)完整和鉆孔不是很深的條件下，采用洛陽(yáng)鏟進(jìn)行人工鉆孔。

    鉆孔完成后，建議使用合適的工具或設備將孔底振搗密實(shí)(最低高程錨固點(diǎn)應是穩定參考點(diǎn))，以利于在孔底灌注水泥砂漿固結沉降計的錨頭。

4.2儀器的組裝

    熟悉土體沉降計的結構、各部件的功能及安裝方法、確定組裝和埋設步驟方案。首先應確定沉降計的安裝深度(或高程)，根據儀器標距配置測桿和測桿護管的數量和總長(cháng)度，儀器的組裝通常在現場(chǎng)進(jìn)行。

具體組裝和埋設步驟如下：

    4.2.1首先將聚中環(huán)組裝在每根測桿的中部，聚中環(huán)的上下面用自鎖尼龍扎帶固定住(剪去多余的扎帶)，作用是防止其在測桿上下滑動(dòng)。聚中環(huán)的作用可保證測桿在受力位移時(shí)不彎曲失穩，從而提高位移傳遞精度。

    4.2.2將底部的錨頭與護管接頭連接后，安裝第一根測桿(帶聚中環(huán))和第一節測桿護管，然后將錨頭底部的吊環(huán)栓上細鋼纜(￠2mm左右)或尼龍繩。

    4.2.3 使用配套的測桿接頭和護管接頭依次連接后面的測桿(帶聚中環(huán))和護管直至預定的長(cháng)度。測桿與測桿的連接使用測桿接頭，護管與護管的連接使用護管接頭。錨頭、測桿、護管、沉降內、外套管的連接均采用螺紋連接，連接時(shí)要擰緊，為了防止松動(dòng)接頭處可涂抹少量粘合劑。

    4.2.4在安裝過(guò)程中每隔2m用扎帶把安全繩綁扎在測桿護管的外側，并且在安裝過(guò)程中一直保持安全繩承重，以利于測桿和護管組件并逐步放入鉆孔中時(shí)不滑入孔中，并且可以避免內外沉降套管拉脫開(kāi)。

4.2.5 當測桿和護管的連接確認達到設定的長(cháng)度后，先將位移傳感器拉桿用萬(wàn)向節與測桿連接，再組裝沉降內套管與最后一節測桿護管連接。組裝沉降內套管時(shí)上端密封圈應與傳感器配合密封。

4.2.6將傳感器定位拉桿與傳感器后端螺紋連接好后，安裝沉降外套管和傳感器定位座組件。沉降外套管套裝在沉降內套管外應可自由滑動(dòng)，當傳感器固定座的上端面與傳感器定位拉桿上的刻度線(xiàn)平齊后，利用配置的3顆M8螺栓將定位拉桿固定在定位座上。沉降外套管與傳感器定位座采用螺紋連接，連接要擰緊，防止松動(dòng)。

4.2.7將以上組裝完成的沉降計吊人鉆孔中，直至沉降外套管管口與鉆孔孔口平齊，此時(shí)沉降計組裝基本完成。當孔底錨頭處灌漿固結后，再鉆孔回填即可組裝沉降盤(pán)。

儀器組裝到安裝沉降盤(pán)時(shí)，應進(jìn)行錨頭的固定和鉆孔回填，其推薦方法如下僅供參考，實(shí)際操作時(shí)以現場(chǎng)工程師指導的方法及回填料為準。

方法1：底部錨頭固定可采用事先將孔底注入一定量較稀的水泥砂漿，當沉降計下沉到此時(shí)直接將錨頭推入砂漿錨固，該方法僅適合安裝速度較快的操作或孔深小于5m的操作。鉆孔回填使用水泥膨潤土混合料進(jìn)行回填，水泥膨潤土的混合比為2:1～1:2(僅供參考，請根據現場(chǎng)土質(zhì)密實(shí)度確定)。使用水泥膨潤土的好處是，回填料即有一定的強度，又能保持其松軟性，通過(guò)試驗取得適當的級配后，漿料的強度甚至可以接近或達到現場(chǎng)土體夯實(shí)后的強度。

方法2：沉降計下沉入孔內時(shí)，同時(shí)綁扎一根灌漿管直達鉆孔底部，當全部組件就位后固定安全繩，在鉆孔孔口附近使用灌漿設備對錨頭處灌漿，灌漿量應保證在淹沒(méi)整個(gè)錨頭以上，然后對孔內用中砂回填。此方法適合孔深大于5m的操作。

4.3注意事項

注意事項：

儀器在安裝過(guò)程中就要進(jìn)行讀數，通過(guò)讀數判斷檢查沉降計是否完好。儀器安裝埋設完畢后，應及時(shí)對儀器進(jìn)行測讀，當讀數穩定后此時(shí)的讀數將作為沉降計的初始讀數(基準值)，一般情況視混凝土凝固時(shí)間（12h，24h）來(lái)決定。

儀器和護筒一并埋入壩體的第一澆筑層內時(shí)，澆筑過(guò)程中應避免儀器和護筒產(chǎn)生移動(dòng)。最好的方法是先用少量的混凝土將儀器和護筒埋起來(lái)，待混凝土固結后，上層澆筑混凝土即可正常進(jìn)行。
5 測量

測量振弦式傳感器應先將測量線(xiàn)快速插頭插入VW-102型讀數儀的左邊插座上，將測量線(xiàn)的各色夾子對應連接上傳感器的輸出電纜， 黑、紅測頻率，白、綠測溫度。振弦式傳感器內附有智能識別芯片，其內存貯有該傳感器的編號、系數K、溫度修正系數b等信息。用讀數儀測量時(shí)會(huì )自動(dòng)將識別信息讀出，可順序存入讀數儀內，通訊給計算機，方便快速統計計算及查詢(xún)，使測量實(shí)現人工智能無(wú)紙化操作。

工程現場(chǎng)多支傳感器電纜被意外挖斷，僅用讀數儀測量一遍，就可自動(dòng)識別出每支傳感器所對應的編號及身份信息。

6 讀數儀測值不穩

a) 將屏蔽線(xiàn)并接到讀數儀測量線(xiàn)的黑線(xiàn)夾子上；

b) 可能電纜接頭處進(jìn)水，將其剪掉，重新連接；

c) 確定傳感器的頻率范圍，正確選擇讀數儀的激勵類(lèi)型；

d）確定傳感器的電阻基值，正確選擇讀數儀的電阻基值；

    e) 檢查附近是否有干擾源，如電機、發(fā)電機、天線(xiàn)或交流動(dòng)力電纜，應遠離上述干擾源。