熱力參數隨溫度變化導致的雙金屬標誤差分析

方衛華,杜智浩，譚晨光

（1.水利部南京水利水文自動化研究所，江蘇南京，210012；2.水利部水文水資源工程技術研究中心，江蘇南京，210012；3.河海大學水利水電學院，江蘇南京，210098）

熱力參數隨溫度變化導致的雙金屬標誤差分析

方衛華1，2，3,杜智浩3，譚晨光1

（1.水利部南京水利水文自動化研究所，江蘇南京，210012；2.水利部水文水資源工程技術研究中心，江蘇南京，210012；3.河海大學水利水電學院，江蘇南京，210098）

為了解熱力耦合條件下由于溫度引起的熱力參數變化帶來的雙金屬標軸向誤差，根據彈性力學理論推導了積分公式。根據相關文獻確定的地表和深部溫度，選擇3個典型地區30 m、50 m和100 m不同深度的雙金屬標，計算了各種情況下由于溫差導致的雙金屬標軸向誤差。研究表明，即使對于100 m長的雙金屬標，由于彈性模量溫度效應引起的最大測量誤差都在10-2mm數量級，完全可以忽略不計。

雙金屬標；彈性模量；線膨脹系數；溫度變化

0 引言

雙金屬標沉降監測是水準測量中的重要設施，具有測值直觀和原理簡單等優點。隨著深厚覆蓋層和高壩的不斷興建，雙金屬標的深度也在不斷增加。文獻[1]從工作原理、管材的選擇和參數測定、結構型式、安裝埋設、觀測與計算等幾個方面分析和探討了雙金屬標應用中應注意的幾個問題。文獻[2]給出雙金屬標計算公式推導以及在缺少膨脹系數時雙金屬標鋼管和鋁管的線膨脹系數的求解方法。上述文獻對規范雙金屬標的應用起到了很好的推動作用。實際上，雙金屬標不僅存在溫度變形，而且溫度變化將會使材料的彈性模量和線膨脹系數兩個熱力參數發生變化，從而導致在軸向重力作用下，軸向變形發生變化[3-5]。……