GB T 3409.1-2008 大坝监测仪器.钢筋计.第1部分 差动电阻式钢筋计.pdf

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1、I臼07.060P 10 画画中华人民=lI工和国国家标准G/T 3409.1-2008 代替GB/T3409-1994 大坝监测仪器钢筋计第1部分:差动电阻式钢筋计Instrument for dam monitoring-Rebar strain meter一Part 1 : Unbonded elastic wire resistance rebar strain meter 2008-04-09发布2008-07-01实施r- . I中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布GB/T 3409.1-2008 目。昌GB/T 3409(大坝监测仪器钢筋计分为三个部

2、分:一一第1部分:差动电阻式钢筋计;第2部分z振弦式钢筋计;一一-第3部分z电阻式钢筋计。本部分为GB/T3409的第1部分，代替GB/T3409-1994(差动电阻式钢筋计。本部分是对GB/T3409-1994(差动电阻式钢筋计的修订，本部分与GB/T3409-1994相比主要变化如下z一一在4.3的表1中，增加了大断面直径的钢筋计规格;一一在第5章中，修改了过范围限、稳定性要求等内容;一一在6.10.5、7.11中，增加了机械环境适应性指标及试验方法;一一修改并补充了标志、使用说明书、包装、运输及贮存等相关内容。本部分的附录A为规范性附录。本部分由中华人民共和国水利部提出并归口。本部分主要

3、起草单位:水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心、国电南京电力自动化设备总厂、国网南京自动化研究院、水利部南京水利水文自动化研究所。本部分参加起草单位:全国工业产品生产许可证办公室水文仪器及岩土工程仪器审查部。本部分主要起草人:张德康、赵越、卢有清、章一新、石明华。本部分参加起草人:陆旭。本标准所代替标准的历次版本发布情况为:一一-GB3409一1982,GB/T 3409-1994。I GB/T 3409.1-2008 1 范围大坝监测仪器钢筋计第1部分:差动电阻式钢筋计GB/T 3409的本部分规定了差动电阻式钢筋计的结构组成、规格及主要参数、技术要求、试验方法、检验规则及标志、

4、使用说明书、包装、运输和贮存等。本部分适用于埋设在混凝土建筑物内部监测结构物中钢筋应力的差动电阻式钢筋计。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/T3409的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T 191 包装储运图示标志GB/T 5080.7-1986 设备可靠性试验恒定失效率假设下的失效率与平均无故障时间的验证试验方案GB/T 6388 运输包装收发标志GB 9969. 1 工业产品使

5、用说明书总则GB/T 15406 2007 岩土工程仪器基本参数及通用技术条件GB/T 15464 仪器仪表包装通用技术条件GB/T 50279 岩土工程基本术语标准3 术语和定义3. 1 3.2 3.3 3.4 3.5 GB/T 50279确立的以及下列术语和定义适用于GB/T3409的本部分。钢筋计rebar strain meter 测量钢筋应力的传感器。差动电阻式钢筋计unbonded elastic wire resistance type rebar strain meter 以一对差动变化的金属丝作为敏感元件测量钢筋应力的钢筋计(以下简称钢筋计)。电阻比(Z)resistance

6、 ratio 敏感元件中两个差动变化的金属丝电阻值Rl和Rz之比。z=是自由状态电阻比(Zo) free state resistance ratio 钢筋计在与电阻比变化量相对应的输入量为零时的电阻比测值。OOC计算电阻值(R0) OOC calculated resistance value 对钢筋计oOC以上部分的电阻值与温度之间的校准曲线。用独立线性度方法拟合的直线在电阻值轴上的截距，单位为欧姆(0)。1 G/T 3409.1-2008 3.6 ot以上的温度常数(1()temperature constant above ot 对钢筋计O.C以上部分的电阻与温度之间的校准曲线。用独立

7、线性度方法拟合的直线的斜率，单位为摄氏度每欧姆CC/O)。3. 7 ot以下的温度常数(1()temperature constant under ot 用于计算差动电阻式钢筋计O.C以下温度用的温度常数，单位为摄氏度每欧姆(C/O)。3.8 最小读数(/)minimum reading 钢筋计在全量程内相应于输出电阻比变化0.01%时的被测量的值。3.9 温度修正系数(b)temperature correction coefficient 用于修正钢筋计的电阻比测值中因温度变化所引起的系统误差，按每1C需修正的被测量计。4 结构组成、规格及主要参数4. 1 结构组成钢筋计由连接杆、钢套、应

8、变敏感元件及引出电缆四个主要部分组成，如图1所示。可1一一连接杆;2一一制紧螺钉;3一一应变敏感元件54一一钢套;5一一引出电缆。4.2 电路简固钢筋计的电路简图如图2所示。r i R, 图1钢筋计结构图r z R，一-与钢筋计变形同向的钢丝的电阻值，单位为欧姆(n); R2一一与钢筋计变形反向的钢丝的电阻值，单位为欧姆(n); T，、T2、一一-引出电缆三芯线的电阻值，单位为欧姆(n)。图2电路简图2 R2 r d G/T 3409.1-2008 4.3 规格及主要参数差动电阻式钢筋计主要参数应符合表1的规定。表1主要规格参数长度(L)/mm主800规格参数有效端面直径(d)/mm16、18

9、、20、22、25、28、32、36、40压缩/MPa。-100应力测量范围拉伸/MPa0-200 0-300 性能参数最小读数(j)/MPa/0.01%1. 0 1. 3 0C时自由状态电阻比(Z.)O. 800 0-1. 200 0 温度测量范围/C一25-+605 技术要求5. 1 工作环境条件钢筋计应能在以下环境中正常工作za) 温度:一25.C+60.C; b) 大气压力:86kPa106 kP的。在0.5MPa或规定的水压力下。5.2 外观钢筋计的密封壳体不应有锈斑、明显划痕及凹陷损伤;端部表面应光洁;引出电缆橡套应无损伤。5.3 性能参数5.3. 1 最小读数(f)钢筋计最小读数

10、(f)应符合表l中有关规定。5.3.2 O.C时自由状态电阻比(ZO)钢筋计在O.C时自由状态电阻比(ZO)应符合表1中有关规定。5.3.3 端基线性度(钢筋计的端基线性度不应超过拉量程输出量的:1:2.0%。5.3.4 滞后(丁钢筋计的滞后误差不应超过拉量程输出量的:1:1.0%。5.3.5 不重复度()钢筋计的不重复度不应超过拉量程输出量的士1.0%。5.4 温度测量误差钢筋计的温度测值经电阻比变化量修正后，其误差不应超过士0.5.C。5.5 绝缘性能在下列条件下钢筋计的绝缘电阻应大于50MO: a) 在温度为O.C冰水混合物中;b) 在温度为60.C水中;c) 在0.5MPa或规定压力的

11、水中。5.6 过范围限5.6. 1 应力过范围限钢筋计应具有承受测量范围上限值1.2倍的能力，恢复至正常测量范围后，其性能应满足5.3. 3、5.3.4、5.3.5等的要求:3 GB/T 3409.1-2008 a) 端基线性度误差不应超过拉量程输出量的土2.0%;b) 非直线度不应超过拉量程输出量的1.0%;c) 不重复度不应超过拉量程输出量的1.0%。5.6.2 温度过范围限钢筋计应具有能承受-30C及+70C的温度过范围限能力。当环境温度自然恢复至常温后，其性能仍应满足5.3、5.4、5.5等的要求。5. 7 温度修正系数及温度修正误差钢筋计温度修正的校准曲线因温度变化所引起的应力测值的

12、误差与温度之间的关系曲线)其端基线性度误差以电阻比值计，不应超过士0.02%。5.8 稳定性5.8. 1 高温稳定性钢筋计在经受环境温度为+60.C历时48h的高温试验后，其性能应满足如下要求zd 实测的O.C电阻值变化量不应超过士0.1; b) 最小读数f值的相对变化量不应超过士2%;c) 绝缘电阻应符合5.5的规定。5.8.2 长期稳定性钢筋计拉伸至测量范围上限值后，卸载至自由状态，如此循环20个周期后，其性能应满足如下要求:a) 实测的O.C电阻值变化量不应超过士0.1; b) 最小读数f值的相对变化量不应超过土2%;c) 绝缘电阻应符合5.5的规定。5.9 机械环境适应性在包装状态下，

13、钢筋计应能承受运输、装卸、搬运过程中可能出现的振动、跌落等意外情况，其各项性能及功能应正常。经机械环境适应性试验后，其性能仍应满足如下要求:a) 实测的O.C电阻值变化量不应超过土0.1; b) 最小读数f值相对变化量不应超过:f:2%;c) 绝缘电阻应符合5.5的规定。5.10 可靠性钢筋计的可靠性要求用平均寿命(MTTF)来描述，其MTTF应不小于40000h. 6 试验方法6. 1 试验设备4 试验设备包括:a) 压力容器(增压装置hb) 一级材料试验机;c) 精密压力表zd) 差动电阻式钢筋计检测仪ze) 高低温湿热试验箱;f) 恒温水槽(工作区域最大温差不应超过士O.1.C) ; g

14、) 冰点槽zh) 二等水银温度计;i) 100 V兆欧表zj) 跌落试验台;k) 振动系统。6.2 环境试验条件6.2. 1 参比试验大气条件参比性能试验应在以下大气条件下进行za) 温度:18 C 220C ; b) 相对湿度:60%75%; c) 大气压力:86kPa106 kPa。6.2.2 正常试验大气条件G/T 3409.1-2008 当钢筋计不可能或元必要在参比测试条件下进行试验时，推荐采用下述大气条件za) 温度:15C35C(在每项试验期间，允许的温度变化不大于1C /h); b) 相对湿度z不大于85%;c) 大气压力:86kPa106 kPa。6.3 试验方法6.3.1 工

15、作环境测试必要时，以5.1规定环境按GB/T15406一2007的7.3.4进行试验，结果应工作正常，表面元锈蚀、剥落等。6.3.2 外观目测检验，应满足5.2的要求。6.3.3 性能试验6.3.3.1 试验要求6.3.3. 1. 1 钢筋计应在正常试验大气条件下预先置放24h以上。6.3.3. 1. 2 钢筋计安装于材料试验机后的电阻比与安装前的自由状态电阻比之间相差不应超过士20XO.01%。6.3.3. 1. 3 校准点通常应包括基点和满量程点，并均匀取布51l点;校准循环一般取3汰。校准所得原始数据应尽可能不含可疑数据和不合理数据，以保证校准的可靠性和计算结果的正确性。6.3.3.2

16、端基线性度对受试钢筋计施加不少于3次的加、卸负荷校准循环后，先测量钢筋计零测试点的电阻比之后，逐渐拉伸钢筋计(上行。每到一测试点测读一个电阻比，全量程共测得n个电阻比。然后，反向(下行)重复上述过程，同样测得n个电阻比，共完成3次循环。分别计算上行及下行各测试点电阻比测值的平均值(Zu)i及(Z山。而后，按式(1)计算各点总平均值。式中z( ZU)i + (Zd)i (ZJt=2 (Z.)i-一上、下行第i测试点电阻比测值的总平均值;(Zu)i-上行第i测试点电阻比测值的平均值;(Zd)一一下行第i测试点电阻比测值的平均值。各测试点的理论值Z，由式(2)确定:式中z1-一测试点序数(0、1、n

17、); 八7(Z,)i =一了十(Z.)。n-l .Z-测量范围上限值及下限值各自的三次电阻比测值的平均值之差。. ( 1 ) ( 2 ) 5 G/T 3409.1-2008 计算各测试点电阻比测值的偏差乱，按式(3)计算z8i = (Z.)i一(Z，)i.( 3 ) 令偏差值中最大者为.1，则钢筋计的端基线性度误差，按式(4)计算:=金X1钢筋计的端基线性度误差应满足5.3.3的要求。6.3.3.3 滞后恤). ( 4 ) 滞后检验可结合6.3.3.2同时进行。计算出端基线性度误差检验时的每一次循环中各测试点上行及下行两个电阻比测值之间的差值。其中最大差值令为岛，则钢筋计的滞后按式(5)计算:

18、钢筋计的滞后应满足5.3.4的要求。6.3.3.4 不重复度()，全三x100% .Z ( 5 ) 不重复度误差检验可结合6.3.3.2同时进行。计算出端基线性度误差检验时的三次循环中各测试点上行及下行各自的三个电阻比测值之间的最大差值，其中最大者令为岛，则钢筋计的不重复度误差aw按式(6)计算:J=主主x100% .Z 钢筋计的不重复度误差应满足5.3.5的要求。6.3.3.5 最小读数(/)最小读数f值由式(7)确定:式中:f-P 一-A.Z Ae-钢筋计有效端面面积，单位为平方厘米(cm2); P一一试验的最大拉力，单位为千牛(kN)。钢筋计的最小读数应满足5.3.1的要求。6.3.4

19、温度测量误差. ( 6 ) . ( 7 ) 钢筋计在-25C、O.C、30.C、60.C四个温度点附近的任一测试点的实际温度与通过实测电阻比和电阻值所计算的温度(见附录A)之间的最大差值应满足5.4的要求。6.3.5 o.c时自由状态电阻比(ZO)在温度测量误差检验时，实测的钢筋计O.C时自由状态电阻比(ZO)应符合表1的要求。6.3.6 绝缘性能钢筋计在5.5规定的试验条件下，分别进行历时0.5h的试验(试验时引出电缆端部应防止进水)。然后用额定直流电压为100V的兆欧表量测电路与密封亮体之间的绝缘电阻。绝缘电阻应不小于50 MO. 6.3.7 过范围限6.3.7.1 应力过范围限对性能检验

20、合格的钢筋计施加测量范围上限值及下限值的1.2倍的应力，恢复到自由状态，重复三次;然后按本标准6.3.3进行静态性能检验，结果应满足5.6.1的要求。6.3.7.2 温度过范围限将钢筋计先后置于一30.C及70.C两种环境温度下，各恒温6h，钢筋计输出稳定，当环境条件恢复至参比测试条件后，其性能应满足5.6.2的要求。GB/T 3409.1-2008 6.3.8 温度修正系数及温度修正误差然后将钢筋计放人冰点槽及恒温水槽中。在O.C、20.C、40.C以及60.C四个温度点附近各选择一个测试点，到达每档温度并稳定后各保温2h，测量各测试点稳定温度下的电阻比，钢筋计的温度修正系数b及温度修正误差

21、由下式算出z温度修正系数b:、EF-Z一一-TZ Z一，.、FJ一nu LU ，。( 8 ) 温度修正误差8，:8, = I Zi - Zij I max . ( 9 ) 式中:b。一一固定装置的线膨胀系数，单位为负一次方摄氏度CC-);T一一最高温度，单位为摄氏度CC); Zz一一最高温度时实测电阻比;Z，一-O.C时实测电阻比;Zi -各测试点实测电阻比;Zij一一各测试点对应的电阻比端基线理论值。钢筋计的温度修正误差应满足5.7的要求。6.3.9 稳定性检验6.3.9.1 高温稳定性将钢筋计置于恒温箱内，逐渐升温至60.C。恒温48h后随箱恢复至常温，其性能应满足5.8.1的要求。6.3

22、.9.2 长期稳定性将钢筋计安装在材料试验机上，在正常试验大气条件下，拉伸至测量范围上限值后再卸荷至零点，如此循环20个周期。试验后，其性能应满足5.8.2的要求。6.3.10 机械环境适应性6.3.10.1 振动在运输包装状态下，设置振动系统的扫频振动频率为10Hz150 Hz10 Hz，扫频速度为1倍频程/min，加速度为2g，对钢筋计进行循环三个周期/单轴振动试验。试验后测试其性能，应能满足5.9 的要求。6.3.10.2 自由跌落(选做)在运输包装状态下，设置自由跌落机的跌落高度为300mm，将钢筋计自由跌落在平滑、坚硬的混凝土面或钢质面上，共进行三次跌落试验。试验后测试其性能，应能满

23、足5.9的要求。6.3. 11 可靠性试验可靠性试验参照GB/T5080. 7-1986规定执行。7 检验规则7. 1 出厂检验7. 1. 1 钢筋计应逐台进行出厂检验。7. 1. 2 出厂检验应按6.3. 26. 3. 6的规定分别进行检验，检验结果应完整保存、备查。7. 1. 3 钢筋计经检验合格并签发产品检验合格证后方能出厂。7.2 型式检验7.2.1 钢筋计当出现下列情况之一时，应进行型式检验:a) 正常生产过程中，定期或积累一定产量时应进行检验;7 GB/T 3409.1-2008 b) 正式生产后，因结构、材料、工艺有较大改变，可能影响设备性能时;c) 产品长期停产后又恢复生产时5

24、d) 出厂检验结果与上次型式检验结果有较大差异时zd 国家质量技术监督机构提出进行型式检验要求时50 新型设备或老产品转厂生产的试制定型鉴定;g) 合同规定进行型式检验时。7.2.2 型式检验应按6.3规定的全部试验项目(设备可靠性试验除外进行全性能检验。7.2.3 型式检验的样品应从经出厂检验合格的产品中随机抽取，一般单机台数不应少于三台，若产品总数少于三台，则应全检。7.2.4 可靠性试验为非型式检验项目，可通过专项试验进行，也可以在运行或鉴定移交时进行统计。7.2.5 检验结果的评定:型式检验中有一台及以上单机产品不合格时，应加倍抽取该产品进行检验。若仍有不合格时，则判该批产品为不合格;

25、若全部检验合格，则除去第一批抽样不合格的单机产品，该批产品应判为合格。8 标志、使用说明书8. 1 标志8. 1. 1 产品标志在钢筋计上应具有产品型号及出厂编号等。8. 1. 2 包装标志在钢筋计的包装箱的适当位置，应标有显著、牢固的包装标志，内容包括:a) 设备型号及名称;b) 设备数量;c) 箱体尺寸(mm);d) 净重或毛重(kN); e) 运输作业安全标志;f) 到站(港)及收货单位;g) 发站(港)及发货单位;h) 国家工业产品生产许可证标志及编号。8. 1. 3 钢筋计的包装储运图示和收发货标志，应按照GB/T191和GB/T6388的有关规定正确选用。8.2 使用说明书钢筋计的

26、使用说明书内容应按GB9969. 1的规定。9 包装、运输、贮存9. 1 包装9. 1. 1 钢筋计的包装应符合牢固、美观和经济的要求，应做到结构合理、紧凑、防护可靠，在正常储运、装卸条件下，应保证设备不致因包装不善而引起设备损坏、散失、锈蚀、长霉和降低准确度等。9. 1. 2 产品包装时，周围环境及包装箱内应清洁、干燥、元有害气体、元异物。9. 1. 3 产品包装后，其包装件重心应尽量靠下且居中，在箱内必须予以支撑、垫平、卡紧，设备可移动的部分应移至使产品具有最小外形尺寸，并加以固定。9. 1. 4 产品的防震、防潮、防尘等防护包装按GB/T15464中的有关规定进行。9. 1. 5 随机文

27、件应齐全，文件清单如下:a) 装箱单zb) 产品出厂合格证明书z8 c) 产品使用说明书;d) 出厂前的检验测试文件:e) 产品技术条件规定的其他文件。9. 1.6 随机文件应装入塑料袋中，并放置在包装箱内。9.2 运输按本标准的规定进行包装的产品应能适应各种运输方式。9.3 腔存9.3. 1 包装状态下的钢筋计应能适应以下贮存环境条件:a) 贮存环境温度:一300C+700C; b) 贮存环境相对湿度:不大于85%。GB/T 3409.1-2008 9.3.2 长期贮存状态下的钢筋计，其贮存场所应选择通风、干燥的室内，附近应无酸性、碱性及其他腐蚀性物质存在。9 GB/T 3409.1-200

28、8 附录A(规范性附录)差动电阻式钢筋计测量温度的参数A.1 差动电阻式钢筋计电阻值与温度之间的校准曲线当钢筋计的电阻不变时，钢筋计的电阻值与温度之间的校准曲线在其温度测量范围内用式(A.1)二次方程拟合时，可以得到小于O.lOC的一致性误差。Rt = RoO +t+卢t2) .( A.1 ) 式中zRt -钢筋计在tOC时的电阻值，单位为欧姆(0); t一-被测温度，单位为摄氏度CC);Ro-一钢筋计在OOC时的实测电阻值，单位为欧姆(0); 一一一次项电阻温度系数，单位为负一次方摄氏度CC-1);p一一二次项电阻温度系数，单位为负二次方摄氏度CC-2)。同一种规格的钢筋计，一次及二次项的电

29、阻温度系数和卢值取决于所用钢丝及钢筋计内部引线材料的性质，同一批材料做成的同一种规格的钢筋计具有相同的系数和卢值。A.2 校准曲线的拟合折线m -Il- E啡。但R,(O) , , , , , , , , , , , , , , , , , , / , e: .-、创仨电|I . 、町./。问t(C) T1 NHh啡。但T2 。固A.1校准曲线的拟合折线二次的拟合曲线在使用上很不方便，而采用直线拟合在整个温度测量范围内误差太大。因此，根据温度测量精度的要求，并考虑到应用上的方便，对差动电阻式钢筋计的电阻温度校准曲线的拟合作如下规定:a) 在零上温度测量范围内，以独立线性度方法作拟合直线，如图A

30、.1中直线问，其方程式为zRt = Ro (1- T 12 )+Ro(+卢T1)t.(A.2)式中zT1一一温度测量范围的上限值，单位为摄氏度CC);10 G/T 3409.1-2008 t一一被测温度，t二三OOC。这样，在零上温度范围内，最大误差出现在叶及T二处，误差的绝对值均为Ro T2 0 T， _ b) 从等精度的原则出发，将温度量程下限值T2处的实测电阻值RT2分别加上及减去Ro T2 , 得到m及n两点(见图A.1)。于是，射线m及pn所界限的锐角范围内的任一条射线，例如图A.1中r，在整个零下温度测量范围内与校准曲线之间在同一温度下的电阻差值均不大于Ro T2。射线m的方程式如

31、下:/卢飞I _. , ll7 2卢T2 Rt = Ro (1- 8 T2 )+ Ro ( a +卢T2+)t . ( A.3 ) 式中:T2一一温度测量范围的下限值(负值)，单位为摄氏度CC);t一一被测温度，t运OOC。射线抑的方程式如下:R, = Ro (1- T2 )+Ro(+卢T2)t.(A.4 ) 射线m的斜率Kpm与零上拟合直线的斜率Kpq之比为:1_ , ll7 , T2 Kpm/K凹=(十卢T2十一)/(十卢T)飞4T2J 对于差动电阻式钢筋计有:T2=-250C; T =60oC; . ( A.5 ) 和卢值取决于所用钢筋计钢丝材料的性质，同一批材料做成的钢筋计具有相同的系

32、数和卢值。A.3 差动电阻式钢筋计的温度计算根据第A.2章的原则。本部分规定差动电阻式钢筋计的温度测量参数及测量温度的计算公式如下:a) 钢筋计的温度测量参数:OOC时计算电阻值Ro由式(A.的决定zRo = Ro ( 1 - T 2 ). ( A.6 ) OOC以上的温度常数K由式(A.7)决定:K-1 -Ro(+T) OOC以下的温度常数K由式(A.的决定:.( A.7 ) K = rK . . . . . . . ( A. 8 ) r值取决于所用钢筋计钢丝材料的性质，同一批材料做成的钢筋计具有相同的系数。b) 钢筋计测量温度的计算公式z当温度t注OOC时zt = K (Rt - Ro )

33、 .( A.9 ) 当温度tOOC时zt = K(Rt - Ro) ( A. 10 ) CON-mO叮肉问阁。华人民共和国家标准大坝监测仪器钢筋计第1部分:差动电阻式钢筋计GB/T 3409. 1-2008 国中* 中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045 网址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销 印张1字数23千字2008年6月第一次印刷开本880X12301/16 2008年6月第一版* 书号:155066 1-31715定价16.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533GB/T 3409. 1-2008