振弦式锚杆应力计的工作原理与数据计算方法

振弦式锚杆应力计是一种用于测量锚杆所受轴向应力的精密仪器，广泛应用于水工结构物、桥梁、隧道、高层建筑等混凝土结构物的健康监测中。它通过监测锚杆内部振弦的频率变化来间接反映锚杆所受的应力状态，具有测量准确、稳定性好、长期监测可靠等优点。南京峟思将详细介绍振弦式锚杆应力计的工作原理及其数据计算方法。

一、工作原理

振弦式锚杆应力计的工作原理基于振弦的频率与所受张力之间的关系。当锚杆受到轴向应力时，内部的振弦会因张力变化而改变其振动频率。这种频率变化与锚杆所受应力成正比，通过测量频率变化即可推算出锚杆的应力值。

二、数据计算方法

振弦式锚杆应力计的数据计算主要依据其输出频率与所受应力和温度变化的关系进行。以下是不同情况下的计算方法：

1. 外界温度恒定，仅受到轴向应力时

在这种情况下，锚杆应力计的应力σ与其输出的频率模数△F具有线性关系，计算公式为：

σ=k×ΔF其中，△F为锚杆应力计实时测量值F相对于基准值F0的变化量，即：

ΔF=F−F0式中，k为锚杆应力计的测量灵敏度，单位为MPa/F。通过校准实验可以获得具体的k值。

2. 不受外力作用，仅温度变化时

当锚杆应力计不受外力作用而仅受温度变化影响时，其输出量△F´是由温度变化△T造成的。为了准确测量应力，需要扣除由温度变化引起的输出量。实验表明，△F´与△T具有线性关系，计算公式为：

k×ΔF′=−b×ΔT其中，b为锚杆应力计的温度修正系数，单位为MPa/℃。△T为温度实时测量值T相对于基准值T0的变化量，即：

ΔT=T−T0在实际应用中，如果锚杆应力计具有温度自动补偿功能(如VWR型)，则不需要进行温度修正，直接采用公式a进行计算。

3. 受到应力和温度双重作用时

在大多数情况下，埋设在水工结构物或其他混凝土结构物内的锚杆应力计同时受到应力和温度的影响。因此，需要综合考虑应力和温度的变化来计算被测结构物钢筋所受的应力值。计算公式为：

σm=k×ΔF+b×ΔT即：

σm=k×(F−F0)+b×(T−T0)其中，σm为被测结构物钢筋所受的应力值，单位为MPa。

三、注意事项

在进行应力测量前，应确保锚杆应力计已正确安装并固定牢固，避免因其自身松动或安装不当导致的测量误差。

在进行校准实验时，应严格按照操作规程进行，确保获得的k值和b值准确可靠。

在长期监测过程中，应定期检查锚杆应力计的工作状态和数据传输情况，及时发现并处理异常情况。

对于具有温度自动补偿功能的锚杆应力计，在实际使用中应确认其温度修正系数是否小于最小读数，以避免不必要的温度修正计算。

振弦式锚杆应力计是一种重要的结构健康监测仪器，其数据计算方法依据具体的应用场景和仪器特性而有所不同。通过准确测量和计算，可以及时了解锚杆的应力状态，为结构的安全运行提供有力保障。