引張線法

引張線法是變形觀測中測定水平位移的一種方法，是利用一根拉緊的不鏽鋼絲建立基準面來測定觀測點的偏離值的方法。它在兩固定點間以重錘和滑輪拉緊的絲線作為基準線，定期測量觀測點到基準線間的距離，以求定觀測點水平位移量。

它具有設備簡單、測量方便、速度快、精度高、成本低的特點，適用於直線型的建（構）築物中。

基本介紹

• 中文名：引張線法
• 外文名：method of tension wire alignment
• 學科：測繪學、工程測量學
• 屬性：變形觀測中測定水平位移的方法
• 特點：設備簡單、測量方便、速度快等
• 套用：直線型的建（構）築物

簡介

引張線法是利用兩固定基準點之間拉緊的不鏽鋼絲作為基準線(懸鏈線的水平投影)，測量建築物在外界荷載作用下各測點垂直偏離於基準線的距離即得水平位移的方法。引張線由端點、測點、鋼絲及測線保護管組成，一般設定在混凝土壩或砌體壩不同高程的廊道內，土石壩則設定在坡面，其端點位置通常裝設在建築物以外固定不變的地基上，也可緊靠壩體或直接設定在壩體上。

引張線裝置一般設在水工大壩的觀測廊道內，由端點、觀測點、測線(不鏽鋼絲)和測線保護管組成。為解決引張線垂曲過大的問題，在其間常設定若干浮托裝置。測點上的偏離值可採用讀數顯微鏡讀取標尺上的分劃或通過位移感測器自動測定。假設端點是固定不動的，而各觀測點上的標尺或感測器是與壩體相連的，則偏離值的變化就代表該點所代表壩段的位移值。引張線法不受大氣旁折光影響，一次觀測中的誤差可高達0.03mm。

引張線及其布置原理

引張線是用於監測大壩安全的儀器， 與安裝在直線型壩上的引張線裝置相配合， 可測量壩體沿上下遊方向的水平位移。 雙向引張線還可同時監測垂直位移。儀器結構簡單，適應性強，易於布設，測量不受環境影響，觀測精度高。

一般引張線布置在壩體廊道內、 壩頂或土壩坡面上， 兩端點應儘可能布設在兩岸地基穩定處。 若端點布設在壩體上， 則端點處需用倒垂線或其它措施測定端點的位移。 另外壩頂與下游側布線較多， 上游側布線較少。

引張線儀器結構型式

引張線用一條不鏽鋼絲在兩端掛重錘，或一端固定另一端掛重錘，使鋼絲拉直成為一條直線， 利用此直線來測量建築物各測點在垂直該線段方向上的水平位移。 引張線一般在兩端點以倒垂線為工作基點。引張線測量系統由端點、測點、測線、保護管和測讀儀等部分組成。

圖1 引張線端點結構

引張線的端點由混凝土墩座、 夾線裝置，滑輪和重錘等部件組成，如圖 1 所示。混凝土墩是設定端點各部件的基礎， 它也是整條引張線的基準，常與倒垂線相連線。夾線裝置起著固定不鏽鋼絲的作用，使因鋼絲在各次觀測中相對於墩座的位置始終保持不變。 它是一個關鍵部位，在各次測量中，為了不使鋼絲磨損，夾線裝置的 V 型槽和板上應嵌有銅質的金屬。 滑輪和重錘用以拉緊鋼絲， 錘的重量應視鋼絲直徑，允許應力，整條測線及測點之間的距離而定。 長度為 200~600m的引張線，一般採用 40~80kg 的重錘張拉。

圖2 引張線測點結構

測線通常採用直徑為 1mm 左右的不鏽鋼絲， 鋼絲要求表面光滑、粗細均勻和抗拉強度大。觀測點由浮托裝置（水箱、浮船） 、保護管、讀數尺（或測讀儀）及托架等部件組成，如圖 2 所示。

引張線法(工作原理)

柔性弦線（銦鋼絲）兩端加以水平拉力引張後自由懸掛，則它在豎直面內呈懸鏈線形狀， 它在水平面上的投影應該是一條直線， 利用此直線作為基準線可以測定附近測點的橫向偏移值， 這種方法稱為引張線法。如圖 3、圖 4 所示。

圖3 引張線法原理示意圖

圖4 浮托原理示意圖

測線及其保護管

測線一般採用直徑為 0.6~1.2mm的銦鋼絲，在兩端重錘作用下引張為一直線。保護管保護測線不受損壞， 同時起防風作用。 保護管可用直徑大於 10cm 的塑膠管，以保證測線在管內有足夠的活動空間。

測讀方法

早期安裝在大壩上的引張線儀，採用直接設定在測點上的讀數尺，由人工測讀尺，由人工測讀水平位移。隨著自動化技術的發展，已將引張線與自動化測讀儀表做成一體化的觀測系統， 如步進電機光電跟蹤式引張線儀、 電容感應式引張線儀以及光機式引張線儀。 這些儀器的工作原理與同原理的垂線坐標儀相仿。

圖5 讀數顯微鏡法示意圖

（1）讀數顯微鏡法：利用刻有微分劃線的讀數顯微鏡進行的， 測微分劃線最小刻劃為0.1mm，可估讀到 0.01mm。如圖 5 所示。

（2）反向光學對點器法：反向光學對點器可以用來測定相對於引張線的偏離值。 一般需要專門設計製造， 也可以利用一個望遠鏡加上五角稜鏡後改造而成。 為了測量光學對中器中心軸偏離引張線的距離， 把望遠鏡及五角稜鏡裝在滑塊上，滑塊在軌道上移動，其移動量用一隻百分表測量。軌道固定在壩體上與測線垂直。如圖 6 所示。

圖6 反向光學對點器示意圖

（3）引張線坐標儀。