一、 振弦式应变计的工作原理

　　当被测物结构内部发生应力变化时，应变计同步感受变形，变形通过应变计前、后端座传递给应变计的弦，弦的长度发生改变从而使应变计弦的频率发生变化，随之应变计的应变值也同步发生变化；同时还可以测量温度。 

二、应变计的用途

　　振弦式埋入型应变计广泛应用于桥梁、建筑、铁路、 交通、水电、大坝等工程领域混凝土内部的应力应变测量，充分了解被测构件的受力状态；并可同步测量埋设点的温度。 

三、应变计的特点 

　　1、采用振弦理论设计、全不锈钢制造，具有灵敏度与精度高、线性 与稳定性好等优点。 

　　2、全数字信号检测，长距离传输不失真，抗干扰能力强。

　　3、绝缘性能良好，防水耐用。 

　　4、应变计内置温度传感器可直接测量测点温度（编号型或长效型），用于应变值的温度修正。 

四、技术参数

　　1、量程：±1500με 

　　2、灵敏度：1με 

　　3、测量标距：150mm 

　　4、使用环境温度：-20℃～﹢70℃ 

　　5、温度测量范围：-55℃～﹢125℃ 

　　6、温度测量：灵敏度0.25℃ 

五、安装与使用 

　　混凝土安装将应变计埋入混凝土结构时，通常可采用下列两种方法：

　　1、直接将仪器浇筑到混凝土混合料中；

　　2、将仪器预先浇筑到预制块内，随后再将预制块浇筑到结构中。 将仪器直接浇筑到结构中时，安装期间须避免对两个端块施加过大的力，可用读数仪监测读数变化，如果读数超过允许范围，应停止浇筑，并做相应调整（制作预制块时也应监测读数）可用绑扎丝直接将仪器绑扎到仪器的保护管上就位。绑扎丝不能捆得太紧，因为钢筋和电缆在混凝土填筑和振捣过程中可能会产生移动，因而影响到传感器。浇注过程中必须避免由于振捣而损坏仪器和电缆，在仪器半径1m 范围内禁止用机械振捣器振捣而应该采用人工振捣。如果能有把握保证仪器放置后定位正确，也可以将仪器直接放入混合料中。 

　　应变计在钢筋上的安装 在如图所示的两位置（捆扎点附近）用一层自硫化橡胶带缠绕包裹，该橡胶层起振动缓冲作用，以缓冲悬挂系统的任何振动。有时候如果没有橡胶层，由于绑扎丝绑的太紧，绑扎丝的共振频率会干扰仪器谐振频率，这将导致读数不稳或根本没有读数。然而一旦在混凝土浇筑后，这些影响将会消除。 选一定长度的绑扎丝，通常用捆绑钢筋网的扎丝，缠绕应变计本体两圈，注意橡胶带各离仪器两端约3cm。 将仪器安装在钢筋之间，用绑扎丝末端绕钢筋缠绕两次，再将绑扎丝自身缠绕。   扎紧绑扎丝并扭紧活套固定仪器。  装上激励线圈并用软管卡（喉箍）固定，用尼龙绑扎带将仪器电缆 固定在钢筋上。

　　多向应变计 有时需要布置多向应变计来监测混凝土的应变，应变计配合专用的支杆支座也可用于多向应变计的安装。图4左图即为三向应变计的安装，右图则为五向应变计的安装图。安装时将支座固定杆用钻孔的方式固定于老混凝土上（若安装在新浇混凝土中则需要将支座固定杆焊接在一段合适长度的钢筋上，并将钢筋下端焊接较短的钢筋形成十字架以避免在浇筑过程中转动。安装应变计时注意将所有支杆用螺丝锁紧在支座上，防止松动。此外还有 7向、9向应变计，安装方法相同。

　　1）首先检查无应力计是否完好，将仪器接上读数仪，用手握住仪器两头的凸圆，轻轻从两头拉或压看读数仪测值是否正常。当确认无应力计完好后，将仪器电缆一头向上装在无应力桶的中间，用无应力 桶上附带的铁丝梆扎牢靠。无应力计在无应力桶中的位置上下﹑左右都应居中（如图所示）。

　　2）装好仪器后即可向桶内浇满混凝土, 人工振捣密实。混凝土应为无应力计安装部位的同标号的混凝土及配比。无应力计浇筑混凝土应在安装埋设就位前的 48 小时以上完成，使无应力计在安装时已经初凝, 以使入仓时的混凝土压力及冲击力对无应力计影响甚小。

 

　　3）安装埋设：无应力计浇筑混凝土 48 小时后，此时所填混凝土已初凝，再将无应力计桶埋设在设计要求的测量点。埋设时应将无应力计桶的开口向上或者向下摆放 （视被测结构而定）四周浇筑混凝土，无应力计靠近坝面时应尽量使无应力计桶的轴线与等温面垂直摆放。

六、应力与应变的关系

　　当材料在外力作用下不能产生位移时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种形变就称为应变（Strain） 。材料发生形变时其内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，把分布内力在一点 的集度称为应力 （Stress）， 应力与微面积的乘积即为内力，或物体由于外因（受力、温度变化等）而变形时，在物体内各部分之间产生相 互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。  

七、单向应力状态下的胡克定律

　　单向应力状态下，在材料的线弹性范围内，单元体沿正应力σ方向的线应变ε与正应力σ之间存在如下的正比关系：σx= E εx式中比例常数 E 称为材料的弹性模量，其常用单位为 GPa 。  弹性模量E只与材料的种类有关，它属于材料的弹性常数。 根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002的规定：  混凝土的弹性模量（×10^4N/mm^2）为：  C15   C20  C25  C30  C35  C40  C45   C50  C55  C60  C65  C70  C75   C80  2.20  2.55  2.80  3.00  3.15  3.25  3.35  3.45  3.55  3.60  3.65  3.70  3.75  3.80  在结构中钢筋混凝土和素混凝土的弹性模量是差不多的，有些细 微的差别，在 10％以内。这其中和配筋率有一定关系。  而素混凝土的弹性模量主要和混凝土的强度等级有关， 不同的强度等级的弹性模量不同，从C20到C60混凝土的弹性模量在2.0×10^4～3.5×10^4MPa之间。 注：单向应力的算法是理想状态的算法，我们应该根据实际情况来做一些处理，剔除掉弹性变形、徐变变形、温度对应变的影响后。才能够算出真实的应变。