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锚索测力计阅读:19

锚索测力计是一种用于长期监测预应力锚索或锚杆所承受拉力的专用传感器,广泛应用于边坡支护、基坑工程、隧道衬砌、大坝加固、桥梁基础及地下工程等岩土结构安全监测中。

主要特点

  1.高精度与长期稳定性:振弦式测力计抗干扰能力强,零点漂移小,适合数年甚至数十年的长期监测。

  2.过载能力强:通常设计有120%~150%的过载余量,防止施工阶段超张拉损坏。

  3.温度自补偿:内置温度传感器,可对热胀冷缩引起的附加应力进行修正。

  4.密封性好:防护等级达IP68,可承受高水压、潮湿、腐蚀等恶劣地下环境。

  5.安装方式灵活:可置于锚垫板与锚具之间(外置式),或直接串接在锚索体中(内置式)。

安装要点

  1.位置选择:通常安装在锚索张拉端的锚垫板与工作锚具之间,确保直接承受全部拉力。

  2.受力均匀:测力计必须与锚索轴线同心,避免偏心受力导致测量误差或局部损坏。

  3.保护引出线:信号电缆需穿PVC或镀锌钢管引至观测站,防止施工碾压或化学腐蚀。

  4.初始读数记录:张拉完成后立即读取初始频率值,作为后续数据对比基准。

工作原理

  锚索测力计的工作原理基于弹性力学与应变电测技术(或振弦传感技术):

  1.结构组成:

  测力计本体通常为高强度合金钢制成的圆筒形或环形承压体,内部嵌入高精度传感元件(如应变片或振弦),两端设有与锚索配套的连接螺纹或承压板。

  2.受力传递:

  当锚索施加预应力后,拉力通过锚具传递至测力计,使其内部承压体产生微小弹性压缩变形。

  3.信号转换:

  振弦式(主流):承压体变形引起内置钢弦张力变化,从而改变其自振频率。通过电磁激励和拾振电路测量频率值,频率平方与所受压力(即锚索拉力)呈线性关系。

  电阻应变式:粘贴在弹性体上的应变片随变形而改变电阻,通过惠斯通电桥输出毫伏级电压信号,经放大后与拉力成正比。

  4.数据输出:

  传感器通过电缆将频率信号(Hz)或模拟信号(mV/V)传输至读数仪或数据采集系统,经标定公式换算为实际拉力值(单位:kN)。

应用领域

  1.边坡与滑坡治理工程

  在山体边坡、公路铁路路堑、矿山边坡等易发生滑移或崩塌的区域,常采用预应力锚索进行加固。锚索测力计安装于关键锚索上,用于监测拉力变化,判断边坡是否稳定、预应力是否损失,为滑坡预警和应急处置提供依据。

  2.深基坑支护工程

  在高层建筑、地铁站、地下商场等深基坑施工中,常使用锚索(土层锚杆)与支护桩共同形成支护体系。通过布设锚索测力计,可实时掌握锚索受力状态,验证设计合理性,防止因锚索失效导致支护结构变形或坍塌。

  3.隧道与地下洞室工程

  在水利隧洞、交通隧道、核电地下厂房等大型地下工程中,锚索被广泛用于围岩加固。测力计可监测锚索在围岩变形、地下水作用或地震动下的内力变化,评估支护效果和围岩长期稳定性。

  4.水利水电工程

  大坝坝肩与坝基加固:重力坝、拱坝的坝肩常采用预应力锚索锁定,测力计用于监测锚固力是否维持设计值;

  溢洪道高边坡、进水口边坡:防止因水位变动或冲刷引发失稳;

  地下厂房顶拱与高边墙:监控锚索受力,保障运行期安全。

  5.桥梁与港口工程

  桥梁抗滑桩与锚碇系统:如悬索桥主缆锚碇块后设置的预应力锚索,需长期监测其承载状态;

  码头岸壁、防波堤:在软土地基中采用锚拉板桩结构时,通过测力计监控锚索拉力,防止结构位移过大。

  6.尾矿库与堆填场稳定性监测

  尾矿坝、垃圾填埋场等人工堆载体易因渗流或沉降产生滑动风险。在其加固锚索上安装测力计,可及时发现预应力衰减,预防溃坝事故。

  7.核电与重大基础设施安全监测

  在核电站、高铁桥梁墩台、大型储罐基础等对安全等级要求极高的设施中,锚索测力计作为健康监测系统的一部分,用于长期跟踪结构锚固性能,满足全生命周期安全管理需求。

  8.既有结构加固与病害整治

  对老旧挡墙、危岩体、历史建筑地基等进行锚固加固时,通过测力计验证加固效果,并持续监测服役期间的力学响应。

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