常用内应力监测仪器之应变计

一、概述

应变计是用于监测结构物因承受荷载、温度变化而产生变形的监测传感器。与应力计所不同的是，应变计中传感器的刚度要远远小于监测对象的刚度。根据应变计的布置方式，可分为表面应变计、埋入式应变计和无应力式应变计。从工作原理上分，有差动电阻式、钢弦式、差动电感式、差动电容式和电阻应变片式等。国内多采用差动电阻式应变计，配合埋设无应力应变计，进行混凝土应力应变观测，其性能可靠。近些年来多使用钢弦式应变计，与传统的电阻应变计相比较，钢弦式应变计的突出优点是其输出的是频率信号，可以长距离(电缆最大长度可达1.5km)传输而不会受电缆电阻、接触电阻或电魏受潮引起衰变，而且其精度、灵敏度高，长期稳定性好。

二、类别简介

1、差动电阻式应变计

用于埋设在混凝土中或表面观测其应变，通过改装可用于测量钢板应力，还可以同时兼测埋设点的温度。主要由电阻传感器部件、外壳和引出电缆三部分组成。测出应变计的电阻值和电阻比，即可算出混凝土的应变量。

2、钢弦式应变计

直接埋入混凝土内的钢弦式应变计，通常用于测量基础、桩等混凝土的应变值。主要由端头、应变管、钢弦、电磁激励线圈和引出导线等组成。

埋入式钢弦式应变计被固定在混凝土结构物中后，通过两端的端头与混凝土紧密嵌固，中间受力的应变管用布缠绕，与混凝土隔开，当混凝土产生应变时，则由端头带动应变管产生变形，使钢弦内应力发生变化，用频率计测出钢弦受力变形后的频率值，即可求得混凝土真正变形值。

3、表面应变计

表面应变计主要用于钢结构、钢筋混凝土表面的表面应变的测量，也可用于混凝土表面。表面应变计的特点在于安装快捷，可在测试开始前再行安装，避免前期施工造成的损坏，传感器成活率高。

4、埋入式应变计

埋入式应变计可在混凝土结构浇筑时，直接埋人混凝土中，用于地下工程的长期应变测量，埋入式应变计因完全埋入在混凝土中，不受外界施工的影响，稳定性、耐久性好，使用寿命长。

5、无应力应变计

混凝土由于温度、湿度以及水泥水化作用等原因产生“自由体积变形”，实测混凝土自由体积变形的仪器称为无应力应变计，简称“无应力计”。量测的应变是由于温度、湿度和自身原因引起的，而非应力作用的结果，或称为自由应变。

对于基坑工程，应变计主要用于量测支护结构的应变，然后通过钢筋与混凝土共同工作、变形协调条件计算支护结构的内力。

三、应变计的安装方法

1、埋入式应变计安装方法

①　安装流程：首先根据结构要求选定测试点，将应变计平行结构应力方向安装。采用细匝丝将应变计捆绑在结构钢筋上，细匝丝捆绑位置应在应变计受力柄内侧5mm处。最后把传输电缆沿结构钢筋引出，并捆扎好。

注意：应变计与传输电缆应捆绑在结构钢筋的底端侧面，以免捣振时应变计方向改变或将应变计和电缆损坏。登记好每个测试点安装的应变计编号，并将记录资料保存在传感器中。

②　保护：埋入式应变计及传输电缆的保护是安装后其成活率的关键所在，因此装好埋入式应变计后，将传输电缆套上φ20PVC钢丝波纹管进行保护，有条件的可引入自动采集箱内，并注意使钢丝波纹管及导线适当松弛。

③　观测与数据记录、整理：首先作好传感器的安装记录，存档。其内容包括，埋入式应变计埋设的具体位置、传感器编号、埋设安装日期、天气状况及安装人员等。其次制作好相应的标示牌，插在传输电缆布线位置，以作标示。在每次工序转换施工时要安排专人负责看管，以防埋入式应变计因施工或自然因素而破坏。按照要求做好埋入式应变计的埋设台帐。

2、表面应变计安装方法

①　安装流程：首先选择监测点，把应变计安装座安装好，钢结构上可用焊接（或胶水）固定在被测物体上，焊接时要等焊接处冷却至常温后方可安装应变计，两端高度应平衡。混凝土结构上可用膨胀螺栓（或胶水）。

②　将保护罩装上，用铆钉之类或者植筋胶固定住。

③　统计表面应变计的编号，并与安装位置一起做记录。

④　待传感器安装两三天稳定后，用读数仪对表面应变计偏移值进行调零。以后测量出的偏差值就是相对调零时应变量了。

⑤　观测与数据记录、整理：做好应变计的安装记录，存档。其内容包括，表面应变计的具体位置、传感器编号、安装日期、天气状况及安装人员等。制作好相应的标示牌，插在输电缆布线位置，以作标示。在每次工序转换施工时要安排专人负责看管，以防表面应变计因施工或自然因素而破坏。

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