钢弦式钢筋应力计自动化采集数据异常问题的分析与处置

钢弦式钢筋应力计自动化采集数据异常问题的分析与处置

发表时间：2019-01-04T10:09:06.027Z 来源：《基层建设》2018年第33期作者：庞赞

[导读] 摘要：水工建筑物中有很多部位是钢筋混凝土结构，如渡槽的槽墩和槽身、闸室、倒虹吸混凝土箱体、隧洞混凝土衬砌等。

南水北调中线干线工程建设管理局渠首分局河南南阳 473000

摘要：水工建筑物中有很多部位是钢筋混凝土结构，如渡槽的槽墩和槽身、闸室、倒虹吸混凝土箱体、隧洞混凝土衬砌等。为了解钢筋混凝土的受力情况，通常布置钢弦式钢筋应力计（以下简称钢筋计）监测钢筋应力。通过钢筋受力大小，可判断混凝土是否产生裂缝，也可为动态设计、优化设计提供依据。如边坡加固时，如果发现钢筋应力过大或不断增大，设计人员可根据监测资料增设锚杆或锚索，防止应力继续增大，保证块体稳定。

关键词：工程安全监测技术；钢筋计；数据异常；分析与处置

1钢筋计工作原理

钢筋计通常采用应变计传感器外面加一个刚性保护罩，两端各与一段钢筋连接在一起。钢筋计的两端与结构的钢筋焊接在一起。当钢筋受力时，钢筋计可测量钢筋产生的变形，再转换为钢筋的轴力和应力。

2钢筋计安装方法

钢筋计一般应安装在同一直径的受力钢筋并保持在同一轴线上，钢筋计的焊接一般采用对口、坡口或熔槽焊，或采用套筒连接。

3问题背景

草墩河渡槽共布置34支钢筋计，其中钢筋计R28CDH由安全监测施工单位于2012年3月25日实施土建安装埋设，埋设在草墩河渡槽灌注桩内。该支仪器由安全监测自动化系统施工单位在2014年1月11日前接入自动化系统。且该自动化采集系统的采集软件是自动化系统施工单位自行开发的，采集系统的硬件部分也是由自动化系统施工单位自行采购、安装、调试、配置。

钢筋计R28CDH接入自动化系统后，2014年1月11日至2015年4月1日自动化采集数据在2958.1kHz2～2970.87kHz2范围内，与人工读数基本一致。2015年4月2日该仪器频模自动化采集数据首次变为30091.47kHz2，至2017年9月1日期间自动化数据基本在29700kHz2～30200kHz2范围内（偶尔测值正常），根据仪器厂家提供资料，该类仪器测值的正常范围应在2000kHz2～6000kHz2之内。

4仪器绝缘性测试

1）仪器绝缘性测试标准

依据《钢弦式监测仪器鉴定技术规程》DLT1271-2013中6.2.2款规定：采用100V电压等级的绝缘电阻表测量仪器电缆芯线的对地绝缘电阻，绝缘电阻≥0.1MΩ，合格；绝缘电阻<0.1MΩ，不合格。

2）仪器绝缘性测试方法

使用型号UT501A、出厂编号C170038698，由优利德科技（中国）有限公司生产的，2017年6月13日经河南省计量科学研究院检定合格的100V电压绝缘电阻表，测量仪器电缆芯线的对地绝缘电阻，包括红黑与地，绿白与地间绝缘电阻。

3）仪器绝缘性测试结果

绝缘电阻测试结果表明，仪器电缆芯线的对地绝缘电阻为0.05MΩ，未达到《钢弦式监测仪器鉴定技术规程》DLT1271-2013中6.2.2款规定（绝缘电阻≥0.1MΩ，合格；绝缘电阻<0.1MΩ，不合格。），绝缘电阻测试结果为不合格。

5仪器人工测值稳定性测试

1）仪器人工测值稳定性测试标准

依据《钢弦式监测仪器鉴定技术规程》DLT1271-2013中6.2.1b款规定：

(1)当频率测值≤1000Hz时：

频率极差≤2Hz，合格，频率极差>2Hz，不合格。

(2) 当频率测值>1000Hz时：

频率极差≤3Hz，合格,频率极差>3Hz，不合格.

2）仪器人工测值稳定性测试方法

使用北京基康仪器有限公司生产的振弦式读数仪（设备型号BGK-408，出厂编号S/N101288，该振弦式读数仪2017年6月13日经过河南省计量科学研究院检定合格）对钢筋计R28CDH进行测读频模，间隔10s以上记录一次数据，连续记录3次。

3）仪器人工测值稳定性测试结果

测试结果显示，频率极差为0.06Hz，满足《钢弦式监测仪器鉴定技术规程》DLT1271-2013中6.2.1b款规定，人工测值稳定性测试为合格。

6测量通道完好性测试

1）通道完好性测试方法

将钢筋计R28CDH接入到自动化采集数据正常的通道，测读该支仪器。若更换通道后，测值仍不正确，说明不是通道原因造成的测值异常。

2）通道完好性测试结果

将该支仪器接到另一个钢筋计测值正常的通道，连续采集，数值没有明显变化。由测值结果说明更换MCU通道后，测值与原通道测值基本一致，说明通道不是导致钢筋计自动采集测值异常的原因。

7仪器间关联性测试

1）仪器间关联性测试方法

将通道板上所有仪器全部摘除，单独接入钢筋计R28CDH进行自动化数据采集，如若测值与人工测值一致，说明该支仪器自动化采集数据异常是由其他仪器影响所致，否则可排除其他监测仪器的影响。

2）仪器间关联性测试结果

测试结果显示，摘除其他仪器前后采集到的R28CDH数据基本一致，说明其他仪器对R28CDH测值基本无影响，可以排除是由于仪器

关联导致测值异常。

8更改激励频率范围测试

1）更改激励频率范围测试方法

因现使用的采集软件的激励范围不可调，采用美国基康公司的MultiLogger采集软件，改变该支钢筋计的激励频率范围重新对其进行配置然后进行测试，确定是否为激励范围影响所致。

2）更改激励频率范围测试结果

更换采集软件后，通过设置钢筋计R28CDH的通道的频率激励范围，选取4900 AVW200钢筋计激励范围，自动化采集的频模基本与人工一直。

9总结

通过上述的测试，虽然仪器电缆芯线的对地绝缘电阻未到《钢弦式监测仪器鉴定技术规程》DLT1271-2013中6.2.2款规定，但改变钢筋计R28CDH通道的频率激励范围，能够采集到较准确的频率值。

随着仪器运行时间的增加，仪器绝缘性会逐步降低，导致出现自动化采集数据异常，采用具备调整仪器激励范围功能的采集软件，才能最大限度延长仪器的使用寿命。

参考文献：

［1］土石坝安全监测技术规范［SL］.北京：中国水利水电出版社，2012. ［2］钢弦式监测仪器鉴定技术规程［DL/T］.北京：中国电力出版社，2013.