安全监测各类仪器成果计算方法.docx
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安全监测各类仪器成果计算方法
安全监测各类仪器成果计算方法
安全监测资料成果计算方法汇编
1应变计的计算
1.1差阻式应变计数据的格式以及总应变的计算
日期（年月日时分）
电阻值
（Rt）
总电阻
（Rs）
芯线电阻
（2r）
电阻比
（Z）
温度
成果
计算公式：
温度：
T=α’（Rt-RO）
成果：
εm=k（Z-Z0）+（b-αc）·（Ti-T0）
（1）
式中：
T－温度
α’－仪器的温度系数
RO－0℃时仪器的计算电阻
εm－应变计的总应变με
Z0－电阻比的基准值0.01％
Zi－电阻比的观测值0.01％
b－仪器的膨胀修正系数。
αc－为砼的膨胀系数，通常αc在5.6～12.0×10-6/℃范围内。
一般情况下取10×10-6/℃。
K－仪器的校正系数。
注意：
当仪器有一根芯线断或其它原因异常情况下，采取4线观测时，测值只有：
RS、2r、和Z4情况下，需要将结果换算成上述计算的参数，进行计算。
其中：
Rt＝RS-2r
（2）
Z=Z4+（Z4-1）2r/Rt（3）
1.2振弦式应变计数据的格式以及总应变的计算
日期（年月日时分）
频率读数（digit）
温度（℃）
温度
成果
计算公式：
εm=k（Li-L0）+（b-αc）·（Ti-T0）（4）
式中：
εm－应变计的总应变με，
Li－频率模数，物理含义为频率的平方除以1000。
L0－频率模数的基准值。
1.3单支应变计和无应力计
单支应变计和无应力计均按照上式
（1）和（4）进行计算。
无应力计计算时成果代号为εg。
1.4应变计组单轴应变的计算
1.4.1应力应变的计算
应力应变计算式：
ε＝εm-εg
1.4.2两向应变计组单轴应变的计算
其中：
μ－混凝土的泊松比，一般常用0.16。
1.4.3三向应变计组单轴应变的计算
1.4.4五向应变计组单轴应变的计算
对于5向应变计组应进行平衡修正和单轴应变计算：
如图所示的5向应变计，其平衡修正按下面进行。
（1）平衡误差计算，按照弹性理论，两直交轴应变（应力）之和相等或等于一常熟，即ε1+ε3＝ε2+ε4。
由于仪器及安装影响，不可能完全平衡，存在一定误差，其误差Δ＝（ε1+ε3）-（ε2+ε4）。
（2）误差分配：
若按平面问题考虑，一般误差在15με范围进行分配，若误差过大，表示其中某一些仪器存在问题最大误差不宜超过25με。
误差分配时，ε1、ε3仪器的的误差分配为：
Δ1＝Δ3＝-Δ/4，ε2、ε4仪器的的误差分配为：
Δ1＝Δ3＝Δ/4。
分配误差后各仪器的应变分别为：
ε10＝ε1-Δ/4ε20＝ε2+Δ/4
ε30＝ε3-Δ/4ε40＝ε4+Δ/4
（3）单轴应变计算
根据平衡修正后的应变在计算单轴应变，由于采用5向应变计组，单轴应变按照空间问题进行计算，其计算式为：
泊松比μ＝1/6
（4）剪应变计算
γz=ε30-ε10或γz＝2ε30-（ε20+ε40）
2常规差阻式仪器的计算
2.1差阻式仪器的数据的格式以及成果计算
2.1.1常规差阻式仪器包括：
测缝计、裂缝计、钢筋计、位移计
日期（年月日时分）
电阻值
（Rt）
总电阻
（Rs）
芯线电阻
（2r）
电阻比
（Z）
温度
成果
计算公式：
温度：
T=α’（Rt-RO）
成果：
J=k（Z-Z0）+b（Ti-T0）
式中：
T－温度
α’－仪器的温度系数
RO－0℃时仪器的计算电阻
J－成果
Z0－电阻比的基准值0.01％
Zi－电阻比的观测值0.01％
b－仪器的膨胀修正系数。
K－仪器的校正系数。
注意：
当仪器有一根芯线断或其它原因异常情况下，采取4线观测时，测值只有：
RS、2r、和Z4情况下，需要将结果换算成上述计算的参数，进行计算。
其中：
Rt＝RS-2r
（2）
Z=Z4+（Z4-1）2r/Rt（3）
2.1.2差动电阻式仪器渗压计
计算公式为：
P=k（Z-Z0）-b（Ti-T0）
式中：
各个符号的含义同上，差异就是温度修正系数前为减号（“-”）。
2.1.3钢板计的计算
计算公式：
σ=[f×ΔZ+（b-αs）×ΔT]×E
其中：
b－应变计温度补偿系数。
αs－钢板的膨胀系数12.0×10-6/℃。
E-压力钢管的弹模。
一般取值为0.205×10-6MPa。
3振弦式仪器的成果计算
3.1原始数据输入格式
日期（年月日时分）
频率读数（digit）
温度（℃）
温度
成果
通用计算公式为；
DT=GF×（Li-L0）+TK·（Ti-T0）
式中；DT－为温度修正后的成果
GF－仪器系数（mm/L·U）
Li、Ti分别为线性读数和温度的观测值
L0、T0分别为线性读数和温度的基准值
TK－为温度修正系数。
3.2渗压计或压力计计算
DT=GF×（L0-Li）+TK·（Ti-T0）
一般情况下，厂家计算值正号表示压应力，但国内负号表示受压，应成果乘以-1。
符号的含义同上。
3.3多项式计算公式
3.3.1二次多项式计算
DT＝A×F2+B×F+C
式中：
A、B、C-均为仪器厂家的计算参数；
F-仪器的频率模数，单位digit。
3.3.2四次多项式计算
DT＝A×F4+B×F2+C
式中：
A、B、C-均为仪器厂家的计算参数；
F-仪器的频率（HZ）。
3.4钢板计计算
σ=[GF×（L0-Li）+（TK-αs）（Ti-T0）]×E
式中：
αs－钢板的膨胀系数12.0×10-6/℃。
E-压力钢管的弹模。
一般取值为0.205×10-6MPa。
其余符号同上。
4锚索测力计
4.1差动电阻式锚索测力计
差阻式锚索测力计的数据格式以及成果计算:
日期（年月日时分）
电阻值
（Rt）
总电阻
（Rs）
芯线电阻
（2r）
电阻比
（Z）
温度
成果
温度计算公式：
t=α′×（Rt-R0′），60℃≥t≥0℃时；
t=α″×（Rt-R0′），0℃≥t≥-25℃时；
式中：
t－测点温度（℃）
Rt－仪器的电阻测值（Ω）
R0′－仪器计算冰点电阻值（Ω），由本厂所附卡片给出
α′－仪器零上温度系数（℃/Ω），由本厂所附卡片给出
α″－仪器零下温度系数（℃/Ω），由本厂所附卡片给出
压力计算公式：
P=f×（Z-Z0）
式中：
P－锚索的预加压力（kN），负号为压力
f－锚索测力计的最小读数（kN/0.01％），由本厂所附卡片给出
Z－电阻比测值
Z0－电阻比基准值（可取预加应力前的电阻比测值）
4.2振弦式锚索测力计
4.2.14弦振弦式锚索测力计数据输入格式和计算
日期
（年月日时分）
频率读数（digit）
平均值
温度（℃）
成果
兰线
黑线
红线
黄线
4.2.26弦振弦锚索测力计数据输入格式和计算
日期
（年月日时分）
频率模数（digit）
平均值
温度
（绿白）
成果
兰线
黑线
红线
黄线
紫线
灰线
计算公式：
P（KN）=G（F-F0）+K（T-T0）
式中：
P-锚索测力计的张拉荷载，kN；
G-仪器的率定系数，最小读数；
F-频率模数的平均值的观测值；
F0-仪器在安装前自由状态频率模数的平均值；
K－仪器的温度修正系数。
注：
当锚索测力计其中一个或者多个振弦的频率模数无法观测时，可以利用过去观测的数据进行回归计算，求得计算的平均频率模数。
方法如下：
利用失效前，没有失效的传感器对应的频率模数的平均值与全部传感器测值的平均值进行回归计算，求得一个计算公式，将失效后完好的频率模数代入计算公式，求得全部传感器频率模数的平均值参与计算。
5多点位移计
5.1差动电阻式多点位移计
每个传感器的相对位移的输入模块和计算按照差阻式仪器的计算模块进行。
公式如下：
温度：
T=α’（Rt-RO）
成果：
J=k（Z-Z0）+b（Ti-T0）
5.2振弦式多点位移计
每个传感器的相对位移的计算按照振弦式仪器的计算模块进行。
公式如下：
DT=GF×（Li-L0）+TK·（Ti-T0）
5.2.1三点式多点位移计输入格式
日期
（年月日时分）
频率模数（digit）
温度
（绿白）
1#（兰线）
2#（黑线）
3#（红线）
5.2.2四点式多点位移计输入格式
日期
（年月日时分）
频率模数（digit）
温度
（绿白）
1#（兰线）
2#（黑线）
3#（红线）
4#（黄线）
5.2.3五点式多点位移计输入格式
日期
（年月日时分）
频率模数（digit）
温度
（绿白）
1#（兰线）
2#（黑线）
3#（红线）
4#（黄线）
5#（紫线）
5.2.4六点式多点位移计输入格式
日期
（年月日时分）
频率模数（digit）
温度
（绿白）
1#（兰线）
2#（黑线）
3#（红线）
4#（黄线）
5#（紫线）
6#（灰线）
5.3计算成果
多点位移计的计算成果分为锚头相对于孔口的相对位移和锚头的绝对位移。
其中相对位移计算公式参见振弦式仪器的计算公式。
成果报表如下：
日期
（年月日时分）
相对位移（相对与孔口的位移）
绝对位移（最深锚头不动）
温度
1#锚头
2#锚头
3#锚头
孔口位移
1#锚头
2#锚头
3#锚头
最深锚头不动情况下，锚头按照埋深分别为：
1#、2#、3#……n#，绝对位移按下式计算：
孔口位移＝n#锚头的相对位移；
1#锚头位移＝n#锚头相对位移-1#锚头相对位移；
2#锚头位移＝n#锚头相对位移-2#锚头相对位移；
3#锚头位移＝n#锚头相对位移-3#锚头相对位移；
……
n#锚头位移＝n#锚头相对位移-n#锚头相对位移＝0。
6两向、三向测缝计
6.13DM型三向测缝计
数据输入格式：
日期
（年月日时分）
电位器读数
弦长
周边位移
A1
（A1）
A2
（A2）
A3
（A3）
1#弦长
（L1）
2#弦长（L2）
3#弦长
（13）
X
Y
Z
3DM测缝计埋设示意图
弦长计算公式：
L1i=L10+（A1i-
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