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四川葛南儀器有限公司
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VWJV 型振弦式脫空計適用于長期測量面板壩的混凝土面板與墊層料，或其它混凝土結構物與地基之間因變形造成的脫空，同步測量埋設點的溫度和智能識別功能。
本使用說明僅適用于本公司（四川葛南儀器有限公司）生產的 VWJV型振弦式脫空計，其中包括有 VWJV-50、VWJV-100兩種型號。
1 用途
VWJV型振弦式脫空計適用于長期測量面板壩的混凝土面板與墊料層間，及其它混凝土結構物與地基之間因變形造成的脫空，并可同步測量埋設點的溫度。
振弦式脫空計的傳感器采用的是VWJV型振弦式位移計，由其加裝配套附件而組成。振弦式位移計有溫度自動補償功能，經試驗溫度修正系數甚小，使用中不需要溫度修正。振弦式脫空計具有智能識別功能。
2 規格及主要技術參數
| 規格代號 | VWJV-50 | VWJV-100 | |
| 尺寸 參數 | 外徑D， mm | 30.5 | 30.5 |
| 長度L， mm | 340 | 400 | |
| 性能 參數 | 測量范圍， KPa | 0～50 | 0～100 |
| 最小讀數k， KPa/F | ≤0.02 | ≤0.04 | |
| 測量精度， %F.S | ±0.1 | ||
| 分辨力， %F.S | ≤0.1 | ||
| 溫度測量范圍， ℃ | -25～+80 | ||
| 溫度測量精度， ℃ | ±0.5 | ||
| 溫度修正系數b， KPa/℃ | ≈0.12 | ||
| 耐水壓 | ≥1MPa | ||
| 絕緣電阻， MΩ | ≥50 | ||
| 執行 | 國標GB/T 3410.2-2008 | 非直線度≤2.0%F.S；不重復度≤0.5%F.S；滯后≤1.0%F.S；綜合誤差≤2.5%F.S | |
3.1結構
VWJV型振弦式位移計由脫空計專用支架、萬向連軸節、不銹鋼護管、二級機械負放大機構、信號傳輸電纜、振弦及激振電磁線圈等組成。
3.2工作原理
由于混凝土面板堆石壩的墊層料與面板間存在脫空現象，但過量的脫空位移勢必惡化面板的運行，監測其脫空間距對壩體的安全顯得尤為重要。
當面板壩的混凝土面板與墊層料之間發生位移變形時(脫空)，將會帶動位移計的測桿伸縮，經萬向節傳遞給位移計，位移計內的二級機械負放大機構將變形傳遞給振弦，轉變成振弦應力的變化，從而改變振弦的振動頻率。電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率，頻率信號經電纜傳輸至讀數裝置，即可計算出被測結構物的變形量。同時可同步測出埋設點的溫度值。
脫空計布置在面板與墊層料之間，兩支位移傳感器分別固定在AC與BC邊上。為計算方便，面板上的兩個錨固點A、B與埋設在墊層料內的錨固點C形成等邊三角形兩個邊，其組成的平面與面板垂直，兩支位移計分別固定在面板與墊層料的錨固點之間。C點與面板間的法線垂直距離位移即為面板的脫空變化量，通過計算三角形ΔABC的高OC的變化，即AC、BC變化到A C′、B C′的高O′C′，便可計算出面板與墊層料之間的脫空變化量。
4 計算方法
4.1位移計計算方法
位移計受到的是變形和溫度的雙重作用，位移計的一般計算公式為：
Lm= k△F + b△T = k (F - F0)＋b (T - T0)
式中：Lm—被測結構物的變形量，單位為mm。
K —位移計的測量靈敏度，單位為mm/F；
△F—位移計實時測量值相對于基準值的變化量，單位為F；
F —位移計的實時測量值，單位為F；
F0—位移計的基準值，單位為F。
b —位移計的溫度修正系數，單位為mm/℃；
△T—溫度實時測量值相對于基準值的變化量，單位為℃；
T —溫度的實時測量值，單位為℃；
T0—溫度的基準值，單位為℃。
注：VWJV型振弦式位移計的敏感測量元件，其與固定機架的材料線膨脹系數極為接近，試驗所得其溫度修正系數小于最小讀數，由此一般計算可用公式。
Lm= k△F = k (F - F0)
4.2脫空位移計算方法
計算的方法很多，可參照用計算三角形高的方法算出脫空的位移量。設面板兩個錨頭之間的距離為常數AB，兩只位移計測量出相應邊的增量，各增量加上初始邊長即為變化后的各邊長，以此可計算出頂點(0′)到面板的垂直距離(即高O′C′)，變化后三角形的高與初始之比即為實際脫空位移量。
5 安裝與埋設
5.1儀器的安裝
5.1.1預埋沉降網
沉降網是用于固定墊層料錨頭，當墊層料發生沉降位移時將帶動沉降網，沉降網帶動位移傳感器，即可測量出其沉降量。
沉降網的安裝是在壩體填筑達到設計高程時(即圖中C點)，將制做好的沉降網固定于設計部位，并在墊層料上做出標記，完成后再繼續填筑。
5.1.2當墊層料全部填筑完成后，在將要埋設儀器位置挖坑，直挖到沉降網為止，并焊上墊層料錨頭。
5.1.3 組裝儀器：將位移計連接上讀數儀，用手拉壓測桿，確認讀數正常后開始組裝儀器。將位移計測桿與傳遞桿用傳遞桿接頭連接起來，套上保護管，保護管套在位移計上的一端有密封圈，以防泥沙進入。位移計裝入保護管中時應預留出壓縮量(大小根據設計或現場情況確定)，儀器組裝完成后應再用讀數儀復測。在保護管的另一端裝上端蓋，端蓋一頭連著傳遞桿、一頭連著萬向節。
5.1.4 安裝儀器：在墊層料錨頭裝上兩支萬向節，在萬向節后裝上組裝好的儀器，將連著儀器另一頭的萬向節擰在面板錨頭上。面板錨頭固定在面板鋼筋上，用鋼尺量取AB點的距離L(AB點為兩萬向節之間距離)。安裝好的脫空計應是一個等邊三角形，面板錨頭處的兩個萬向節為三角形的AB點，墊層料錨頭處的兩個萬向節為三角形的C點(近似為三角形的頂點)。
5.1.5 精確量取所形成三角形各個邊長(精確到0.1mm)作為邊長的初始值，同時將傳感器編號和所在的邊等數據記錄下來以備計算用。
5.1.6 埋設
儀器安裝就位后，在回填之前應作好電纜的牽引，特別是在靠近傳感器根部的電纜應呈彎曲狀，預留足夠的伸縮量。回填時傳感器及測桿周圍可采用人工夯實，夯實時不能過分沖擊，避免損壞電纜和儀器，待埋設安裝完成后即可進行初始讀數的測量。
5.2 儀器的安裝
5.2.1 錨桿在壩體填筑達到設計高程時（即圖2中橫向錨桿的高程），應該在墊層料填筑過程中的設計位置預埋錨桿并做標記，錨桿為φ25mm螺紋鋼，其長度為1.5~2m,分別為垂直與水平布置并交叉，在交叉點焊接，此后再進行填筑。
5.2.2 當砼面板澆筑達到儀器的埋設高程時，應將該儀器位置的預埋的錨桿挖出來，并在錨桿與面板間形成一塊不小于 1.5×1.5M 的工作面，以便于儀器器的安裝。
5.2.3 在儀器埋設處的面板鋼筋幫扎完畢后，用一鋼尺量取900mm，在錨桿的交會處固定其一端，然后在面板澆筑混凝土的內側面位置找出面板錨頭的固定位置。注意應該留足夠的調整范圍。待初步確定后，應該先安裝面板錨頭，面板錨頭焊接在面板的鋼筋網上，并保證錨頭的連接端部露出澆筑后的內側，特別是萬向節不可埋入混凝土內，在焊接時應保證兩個萬向節的中心距離為900mm為佳。
5.2.4 上述步驟完成后，開始安裝墊層料錨頭，應根據等腰三角形的原則，確定墊層料錨頭的實際位置，使該錨頭的兩個連接空的交叉點在等腰三角形的一個頂點上，然后進行焊接，焊接要穩固結實。
5.2.5 安裝傳感器及傳遞桿：將兩個傳感器用相應的萬向節連接在錨桿的安裝孔上，然后連接傳遞桿。在預留傳感器的預拉量（大小根據設計或現場情況確定）的同時，應該照顧到連接各自到面板錨頭的具體長度，如果傳遞桿過長，可進行截斷多余部分進行調節，待長度符合要求后，在傳感器及測桿表面涂抹足夠厚度的黃油，分別套入PVC波紋管（波紋管應壓縮后套入，以便伸長時有足夠的保護長度），再連接到各自的面板錨頭。用螺絲上緊。
5.2.6 精確量取所形成三角形各個邊長（精確到0.1mm）作為邊長的初始值，同時將傳感器編號等數據記錄下來以備計算
儀器安裝到位后，在回填之前應作好電纜的牽引，特別是在靠近傳感器根部的電纜應呈彎曲狀，預留足夠的活動量。
5.2.7 回填
回填的材料一般為細紗，也可根據設計要求及相應規范確定回填。傳感器及測桿周圍采用人工夯實，夯實時不能沖擊，避免損壞電纜和儀器，待埋設安裝完成后再進行初始讀數，以確定傳感器是否損壞計算的方法很多，按照三角形高的計算方法，來計算脫空位移量。此時面板兩個錨頭之間的距離為常數（如900mm），兩只位移傳感器即反映相應邊的當前增量變化，根據量取的初始邊長與相應增量相加，即得實際邊長，再計算該頂點到面板的垂直距離（即高），得到最終的變化值。如果需要計算與面板相平行的錯動位移，可參照有關方法進行。
5.2.8 數據處理
計算的方法很多，按照三角形高的計算方法，來計算脫空位移量。此時面板兩個錨頭之間的距離為常數（如900mm），兩只位移傳感器即反映相應邊的當前增量變化，根據量取的初始邊長與相應增量相加，即得實際邊長，再計算該頂點到面板的垂直距離（即高），得到最終的變化值。如果需要計算與面板相平行的錯動位移，可參照有關方法進行。
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