SDG系列锚杆（钢筋）应力计

1 简述
SDG系列锚杆（钢筋）应力计由振弦、磁芯和不锈钢外壳等部件组成，用于锚杆、钢筋等结的应力状态监测，并能兼测温度。

2 特性
结构简单、紧凑合理、抗震性能好、安装快捷；
锚杆（钢筋）应力计和锚杆或钢筋连接可焊接也可高强连接套连接；
能在恶劣的环境下长期稳定工作，频率稳定，不受电缆电阻等因素的影响进行长距离传输和自动化监测；
温度测量为直读式；广泛用于水利水电、矿山、铁路公路、桥梁码头、地下洞室等岩土工程中锚杆或钢筋应力监测。

3 技术指标

表1 SDG系列锚杆（钢筋）应力计规格型号表

型号	最大外径（mm）	最大长度（mm）	重量（Kg）	适配钢筋直径（mm）	埋设最小孔径（mm）	备注
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系列锚杆（钢筋）应力计主要技术指标表

量程

（MPa）

频宽

(Hz)

分辩率

（%F.S）

非直线度

（%F.S）

滞后

（% F.S）

不重复度

（%F.S）

综合误差

（%F.S）

使用温度

℃

-100~300

≥1000

≤0.025%

≤0.6%

≤0.5%

≤0.3%

≤0.8%

-20～70

   4 验收与保管
   承诺：我厂生产的仪器及配件，如用户在验收过程中发现质量问题（用户人为因素之外），我厂负责免费维修或更换。
4.1 仪器部件
   详见装箱单。
4.2 开箱检查
   用户收到锚杆（钢筋）应力计后，开箱验收，箱内装有装箱单、检验合格证、锚杆（钢筋）应力计使用说明书等。
4.3 数量核对
   按照装箱单的各项内容核对箱内锚杆（钢筋）应力计及附件数量，如有缺损请及时与我厂联系。
4.4 外观检查
   仔细查看锚杆（钢筋）应力计外部有无损伤痕迹，锈斑等。
4.5 绝缘检查
   用兆欧表测读锚杆（钢筋）应力计本身的绝缘值，一般应大于200 MΩ。
4.6 读数检测
   用二次仪表(频率计) 测读锚杆（钢筋）应力计在自由状态的读数，根据我厂锚杆（钢筋）应力计率定记录表判定传感器工作是否正常，如有差异及时与我厂联系。
4.7 搬运保管
   锚杆（钢筋）应力计运输时应小心轻放，勿剧烈震动和碰撞。锚杆（钢筋）应力计应放置在通风干燥的环境中保管。

   5 检验及安装埋设
   SDG锚杆（钢筋）应力计的检验、埋设原则上需按国家或地区的有关规程规范实施，我厂提供的检验和埋设方法仅为参考。
5.1率定、检验项目
   现场对SDG系列锚杆（钢筋）应力计检验，一般情况下，主要进行灵敏系数（K）、温度灵敏系数（α）、温度补偿系数（b）的率定，另外还需对应变计和电缆的防水性能检验。
5.1.1 灵敏系数K率定
   锚杆（钢筋）应力计使用标准压力计（压力仪表专用设备）进行率定，也可使用压力容器进行率定，分级和级差可按厂家的分级和级差实施。随锚杆（钢筋）应力计附有厂家提供的灵敏系数K的率定资料。
5.1.2 温度灵敏系数α率定
   锚杆（钢筋）应力计内的温度计测试时为直读温度值，温度灵敏系数α实际上是它与标准温度计的固定的误差，其误差一般在±0.1℃以内，且是常数，随仪器附有厂家的率定资料，可不进行率定。如需要率定，使用恒温水箱、标准温度计进行温度率定。
5.1.3 温度补偿系数b率定
   厂家对锚杆（钢筋）应力计的温度补偿系数b进行了严格的率定，随仪器附有厂家的b值，为固定常数。
5.2 率定结果计算
5.2.1 灵敏系数K
建议使用式1、式2、式3、计算锚杆（钢筋）应力计的灵敏系数K：
                     （式1）
                                   （式2）
                          （式3）
   式中：
   K─灵敏系数（MPa ）； n ─ 率定级数； x─（）； ─ ；
   y ─MPa； A ─ 修正系数； R─线性相关系数；
5.2.2 温度灵敏系数α计算
   前述锚杆（钢筋）应力计的温度灵敏系数（α）实际上是它与标准温度计的固定的误差，建议采用厂家的α值，α±0.01，现场可不进行率定。如需进行温度灵敏系数α率定，同样使用（式1）、（式2）、（式3）计算α值另外，也可以采取算术平均法计算平均误差，根据误差的正、负进行修正即可。
   K＝α ─ 温度灵敏系数； n ─ 率定级数； x ─ 仪器内温度计读数(℃ )
   y ─ 标准温度计读数(℃)； A ─ 修正系数； R ─ 线性相关系数；
5.2.3温度补偿系数（b）计算
   温度补偿系数（b）现场不需要率定，建议采用厂家值。
5.3 防水检验
    一般情况下，锚杆（钢筋）应力计和电缆的防水检验可将其置入容器中浸泡24小时以上，然后测试绝缘值，绝缘应大于200 MΩ。如锚杆（钢筋）应力计在有水压作用环境下运行，其防水性能需在压力容器中加压检验，最高压力值根据锚杆（钢筋）应力计所处位置确定，检验压力一般为额定压力的1.2倍，加压到规定的压力值后测试其读数（在加压情况下锚杆（钢筋）应力计的读数有所变化属正常）和绝缘值，其绝缘值要求大于200 MΩ。
5.4 电缆连接
   锚杆（钢筋）应力计引出4芯电缆，以芯线的颜色区分传感器和温度计，其中：红色和黑色（不分正负极）为传感器频率测试的导线，绿、白两色（不分正负极）为温度计的导线。导线连接参见“附图1为单支传感器测试时导线连接示意图”。

   在现场加长锚杆（钢筋）应力计的电缆时，先将电缆头护层剥开40~50mm，注意不要破坏屏蔽层，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体碰伤，芯线的焊接必须牢固，各芯线之间必须有绝缘层隔离，另外，屏蔽层也需要连接。
电缆接头有两种密封方法，一是硫化法，二是热缩管法，至于采用任何一种连接方法，应按规范规定或设计要求实施。
5.5 仪器编号
   建议在电缆连接结束后即进行编号工序，在引出电缆上隔一定间距（10～15m）设置仪器编号，仪器编号需由2人操作，再由其他人员进行复核。

5.6锚杆应力计埋设

5.6.1焊接
   根据锚杆上设计布置的测点间距，确定长度并截下各段锚杆，然后将焊接的一端加工成锥形。建议用一段足够长度的槽钢或角钢作为平整基面，然后将锚杆应力计与锥形接头置于槽钢或角钢内对正中心进行焊接，焊接时应注意锚杆与传感器对正平直。
5.6.2焊接温度控制
   焊接时应将传感器与频率计联接，测读传感器的温度，在采取冷却措施条件下必须保证传感器的温度不超过70℃。
5.6.3埋设
   将焊接锚杆应力计合格的的锚杆安置入钻孔内（注意保护仪器上出线管及电缆完好），检查注浆管和排气管排气是否通畅，测读各传感器的读数是否正常，满足设计要求后即封堵孔口，按设计要求注浆。见附图2 锚杆应力计埋设示意图。
5.7预应力锚杆
5.7.1焊接
   锚杆应力计的焊接和温度控制同5.6.1和5.6.2。
5.7.2埋设
   将锚杆锚头的锚固剂送入钻孔底部，再将焊接锚杆应力计合格的锚杆安置入钻孔内（注意保护仪器上出线管及电缆完好），按锚固剂搅拌的要求利用锚杆进行剂搅固化，安装孔口锚固垫板，待锚固剂完全固化后进行张拉。
5.7.3埋设
    张拉前将频率计和锚杆应力计连接，测试读数，按设计分级逐级张拉，在张拉的全过程中，每张拉一级均需测试读数，张拉结束且卸载后，测试基准值。投入运行。
5.8钢筋计埋设
5.8.1焊接方式
   钢筋计埋设时钢筋计和钢筋焊接有两种类方法，一是先焊接后绑扎，二是先绑扎钢筋后焊接。
5.8.2钢筋计焊接
   与钢筋计焊接的钢筋焊接的一端加工成锥形，然后进行焊接，焊时注意保护仪器上出线管及电缆完好，需保持钢筋原来的形态并保持在同一轴线上。当先梆扎钢筋后进行焊接钢筋计时，因无法将钢筋的焊接端加工成锥形，采用对焊后应加帮条焊接，见“附图3 钢筋计对焊焊接示意图”。
5.8.3钢筋计焊接
   焊接时，应将传感器与频率计连接，测读传感器的温度，在采取冷却措施条件下必须保证传感器的温度不超过70℃。
5.8.4埋设
   钢筋计梆扎就位后，在混凝土浇筑时需由专人值班，按照规定测试混凝土浇筑前、中、后的读数，埋设结束后投入运行。
5.8 电缆埋设
   锚杆（钢筋）应力计埋设完后，按设计要求走向敷设电缆，严格防止各种油类沾污腐蚀电缆，经常保持电缆的干燥和清洁。电缆牵引时尽可能埋入混凝土中，或挖槽埋设，混凝土保护层厚度不小于10cm。在无法埋入时，尽可能穿管保护，保护管固定牢固。当电缆跨施工缝或结构缝时，采用穿管过缝的保护措施，电缆在管中的部分应尽量采取S形走式，防止由于缝面张开而拉断电缆。电缆一时不能引入监测站时，要设临时测站，可采用预埋电缆储藏箱作为临时测站。
5.9 防雷措施
仪器应与当地的防雷设施连接。

    6 测读方法
6.1 观测基准值的确定
   锚杆（钢筋）应力计的基准值按规程规范确定。建议取埋设后混凝土或砂浆初凝后的及时测值作为基准值，预应力锚杆取张拉结束卸载后的测值作为基准值。
6.2 测试
6.2.1 现场就近测试
   单支锚杆（钢筋）应力计测试时，先将频率计上的导线与测缝计的红色和黑色（不分正负极）导线连接，依次测试各传感器的测值。然后，将频率计上的两根导线与温度测试的绿、白两色（不分正负极）导线连接即可测读温度。
6.2.2 引入集线箱测试
   SDG系列锚杆（钢筋）应力计远距离有线传输可达2000米以上，传感器的导线引入集线箱测试时，频率值和温度值测试需各占用一个通道。将频率计上的两根导线与集线箱上的出线端子相连（不分正负极），依次测试频率值和温度。
6.2.3 联接入自动化系统测试
   目前，自动化系统一般都可接受电流、电压、电阻、频率和各种桥路的输入，只要按自动化系统要求的连接方式将SDG系列锚杆（钢筋）应力计的频率导线和温度导线与其连接即可。

   7 结果计算
7.1应力计算
   用式（式4）计算锚杆或钢筋的应力
                   （式4）
    式中：
σ─ 应力（MPa）； K─灵敏系数(MPa/ )； A ─修正系数；
─频率平方差( )； ─X时刻的频率值； ─初始频率值；
7.2“A”值修正
   在利用最小二乘法计算锚杆（钢筋）应力计的参数中， “式（4）”中的“修正系数─A”，它是标准回归线与0点的截距，当线性相关系数“R”达到±0.999以上时，截距的数值很小，监测结果的计算时，可视具体情况确定取舍。
7.3“b”值修正
   锚杆（钢筋）应力计计算可不进行温度补偿修正，如需修正，建议温度补偿系数可采用厂家值b＝0.005MPa/℃，采用（式5）计算。
                 （式5）
    式中：
b ─ 温度补偿系数(MPa/℃) b＝0.9MPa/℃。
       ΔT =( )            （式6）
   式中：
ΔT─温度差（℃） α─灵敏系数； ─ n时刻的温度（℃）； ─初始温度（℃）
温度计不进行率定时取α＝1.002。
其它符号意义同计算式（式4）