在水利工程、大壩、橋梁等大型混凝土結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測中，全面了解結(jié)構(gòu)物內(nèi)部真實的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)至關(guān)重要。傳統(tǒng)的單向應(yīng)變計只能測量單一方向上的變形，而南京峟思工程儀器有限公司的VWS-S型振弦式多向應(yīng)變計組，則提供了更全面、更高效的解決方案。

多向應(yīng)變計組如何工作?

核心構(gòu)成： 多向應(yīng)變計組由多支(1支至9支)VWS-S型振弦式應(yīng)變計、精密的安裝支桿和穩(wěn)固的支座組成。

空間布設(shè)： 這些應(yīng)變計被按預(yù)先設(shè)計好的空間方向和數(shù)量(如三向、五向、九向)牢固地安裝在支座上。這種布局使其能夠同步感知結(jié)構(gòu)內(nèi)部多個不同方向上的變形。

振弦傳感原理： 當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)因荷載、溫度或收縮徐變在某個方向上產(chǎn)生變形(拉伸或壓縮)時，該方向的應(yīng)變計會同步感受變形。變形通過應(yīng)變計兩端傳遞給內(nèi)部的振弦，改變其張力，進(jìn)而改變振弦的固有振動頻率。

智能測量： 讀數(shù)儀(如VW-102A型)通過電纜向應(yīng)變計的電磁線圈發(fā)送激勵信號并精準(zhǔn)測量振弦的振動頻率(對應(yīng)應(yīng)變)以及內(nèi)置溫度傳感器的電阻值(對應(yīng)溫度)。

數(shù)據(jù)解算： 測量得到的頻率值(換算為頻率模數(shù)F)和溫度值，結(jié)合儀器出廠標(biāo)定的靈敏度系數(shù)k、溫度修正系數(shù)b以及被測混凝土的線膨脹系數(shù)α，通過專業(yè)計算公式(εm = k×(F - F?) + (b - α)×(T - T?))，即可精確計算出結(jié)構(gòu)物在每個測量方向上的真實應(yīng)變量，并能進(jìn)一步換算為應(yīng)力值。

相比單向應(yīng)變計，多向應(yīng)變計組的顯著優(yōu)勢：

全面感知空間應(yīng)力狀態(tài)： 這是最核心的優(yōu)勢。單向應(yīng)變計僅能提供單一方向上的線性應(yīng)變數(shù)據(jù)。而多向應(yīng)變計組同時捕捉結(jié)構(gòu)內(nèi)部多個關(guān)鍵方向(如X, Y, Z軸或特定角度)的應(yīng)變信息，構(gòu)建出完整的空間應(yīng)力場。這對于評估復(fù)雜結(jié)構(gòu)(如大壩壩體、大型基礎(chǔ)、異形結(jié)構(gòu)節(jié)點)的整體受力狀態(tài)和潛在風(fēng)險點至關(guān)重要。

參數(shù)識別與驗證： 多向應(yīng)變計組的設(shè)計本身就具有參數(shù)識別功能。通過多個方向的同步測量數(shù)據(jù)，工程師可以相互驗證數(shù)據(jù)的合理性，識別并剔除異常值，更可靠地反演出結(jié)構(gòu)的實際受力狀態(tài)，避免因單點數(shù)據(jù)異常導(dǎo)致的誤判。

減少埋設(shè)點數(shù)量，提高效率： 要獲得空間應(yīng)力狀態(tài)，若使用多個單向應(yīng)變計，不僅需要更多的儀器，還需要在不同的位置分別鉆孔埋設(shè)，工作量大，對結(jié)構(gòu)擾動也更大。多向應(yīng)變計組在一個埋設(shè)點即可獲得多個方向的數(shù)據(jù)，顯著減少了埋設(shè)點數(shù)量，簡化了安裝流程，降低了對施工的干擾，提高了監(jiān)測效率。

同步溫度測量與補(bǔ)償： VWS-S型應(yīng)變計組內(nèi)置溫度傳感器，能同步精確測量埋設(shè)點的溫度。其專業(yè)計算公式((b - α)×(T - T?)項)能有效自動扣除混凝土因溫度變化產(chǎn)生的膨脹或收縮變形對真實應(yīng)變測量的干擾，確保應(yīng)變量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。這對于經(jīng)歷顯著溫度變化(如水化熱、季節(jié)溫差)的混凝土結(jié)構(gòu)尤為關(guān)鍵。

集成化與智能化：

儀器內(nèi)附智能芯片，存儲唯一編號、標(biāo)定參數(shù)(k, b)，讀數(shù)儀可自動識別，避免人工記錄錯誤，實現(xiàn)“人工智能無紙化操作”。

即使現(xiàn)場多支應(yīng)變計電纜意外挖斷，讀數(shù)儀也能快速自動識別每根電纜對應(yīng)的儀器身份信息，極大方便了故障排查和后期維護(hù)。

觀測電纜集中引出，便于現(xiàn)場管理和保護(hù)。

VWS-S型振弦式多向應(yīng)變計組，通過創(chuàng)新的空間布設(shè)方式和成熟的振弦傳感技術(shù)，解決了傳統(tǒng)單向應(yīng)變計在空間應(yīng)力監(jiān)測上的局限性。它能夠在一個測點精準(zhǔn)、同步地獲取結(jié)構(gòu)內(nèi)部多個方向的真實應(yīng)變(扣除溫度影響)，提供全面可靠的空間應(yīng)力狀態(tài)信息，極大提升了結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測的效率和準(zhǔn)確性。對于關(guān)注大型混凝土結(jié)構(gòu)長期性能與安全性的工程師和項目采購決策者而言，選擇多向應(yīng)變計組是實現(xiàn)高效、精準(zhǔn)、智能化結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的優(yōu)選方案。