公路工程试验检测(桥梁)-第2章 桥梁检测仪器讲解

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二、桥梁荷载试验仪器
是电阻应变测量技术中最
（一）应变测试仪器设备
2、电阻应变片（计） (1)原理： 应变 应力、应变的关系
重要的基本单元
构件应力
工作原理：将电阻应变计粘贴在被测构件表面上，当构件发生变形时， 应变计与构件一起变形，致使应变计的电阻值发生相应的变化；通过电 阻应变测量装置，可将这种变化测量出来，换算成应变值或者输出与应 变成正比的模拟电信号，用记录仪器记录下来或直接存入计算机，进行 处理得到所需要的应力、应变。
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二、桥梁荷载试验仪器
c.贴片。用镊子夹脱脂棉球蘸酒精（或丙酮）将贴片位置清洗干净。用手握 住应变片引出线，在其背面均匀涂抹一层胶水，然后放在测点上，调整应变 片的位置，使其可准确定位。 d.进行干燥处理和质量检查粘贴效果。 干燥方法：自然干燥，温度大于15度，相对湿度60%，时间24h。 人工干燥，红外灯泡或电吹风，温度50度，1h。 粘贴质量：粘贴层的好坏、几何位置、粘贴层是否有气泡、引出线完整、 引出线的绝缘度（至少100 f.应变片导线连接。 ，时间长应在200 以上）。 e.应变片的防护。涂防护层，以防止应变片受潮和机械损伤;
形的一块材料上，并与被测构件处于相同温度条件下。 ②工作片补偿法：在同一被测构件上粘贴几个工作应变片，根据电桥的基本
特性及构件的受力情况，将工作片正确地接入电桥中。
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二、桥梁荷载试验仪器
（一）应变测试仪器设备
3、应变测量的仪器和设备
1）惠斯顿电桥 桥路组合 根据电桥的测量电路，对应变电桥的测量方法有：
功的使用。 ⑤便于长距离测量和采集记录自动化。
⑥可制成各种各样精度很高的传感器，以测量力、位移、加速度等力学量。
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二、桥梁荷载试验仪器
（一）应变测试仪器设备
(3)电阻应变片（计）种类
①丝式应变计，阻值为50~400欧。 ②箔式应变计，阻值为60~1000。 ③应变花，测试结构的平面应力和平面应变。
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二、桥梁荷载试验仪器
（一）应变测试仪器设备
(3)电阻应变片（计）选用 根据被测试件所处的环境条件、材料的匀质程度、重要程度、应变范围综
合考虑。主要是把握标距和种类。
标距：匀质的或局部应力集中梯度比较大的，选用小标距的； 非匀质的或局部应力集中梯度小的，选用大标距的。
标距可结合试件的材料来选定，如钢材常用2mm×（5~20）mm
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二、桥梁荷载试验仪器
（一）应变测试仪器设备
1、引伸计: 千分表引伸计：使用方便，标距L任意可调（最大可做到500mm， 测量精度可达到2με，量程±1000με）。
单选题：用手持应变仪测应变，其ΔL=0.001mm，L=160mm，其 应变值为（ ） ①6.25με ②6.25×10-5 ③1.6με ④1.6×10-5 提示：应变的计算公式ε=ΔL/L
①单点测量
②半桥测量 ③全桥测量
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1 E uK (1 2 3 4 ) 4
电桥的增减特性：相邻的输出符号相反，电桥输出具 有相减特性；相对两臂符号相同，电桥输出具有相加特 性。
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二、桥梁荷载试验仪器
（一）应变测试仪器设备
3、应变测量的仪器和设备 2)电阻应变仪 电阻应变仪是一种专用应变测量放大器。一般具有如下三个功能： ①装有几个电桥补充电阻（以适用于1/4桥和半桥测量）并提供电桥电源； ②能把微弱的电信号放大； ③把放大后的信号变换显示出来或送给后续设备。 3）静动态数据采集处理系统 电阻应变仪按使用内容不同，分为静态应变仪、动态应变仪和静动态应变仪。
二、桥梁荷载试验仪器
（一）应变测试仪器设备
(2)电阻应变片（计）优点
①灵敏度高。电阻应变仪可以精确地分辨出1 x 10-6应变。
②电阻片尺寸小且粘贴牢固。
③电阻片质量小。 ④可以在高温（800-100℃）、低温（-100-70℃）、高压（上万个大气
压）、高速旋转（几千转／mm-几万转／mm）、核幅射等特殊条件下成
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变位 裂缝
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二、桥梁荷载试验仪器
机械式测试仪器: 优点：准确度高，对环境适应性强，读数有一定的灵敏度，可靠直观， 可重复使用，其性能在多方面能满足桥梁试验检测要求。 缺点：灵敏度较差，不便于远距离操作，难以自动测量与记录。 电测仪器： 特点：是发展更新块，精度比较高，量程也比机械式大的多，目前在 许多方面已基本取代机械式仪器。
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二、桥梁荷载试验仪器
（一）应变测试仪器设备
6、光纤光栅传感器 光纤利用光的全反射原理引导光波，在光纤纤芯中
周期性折射率变化形成光栅效应。当光纤光栅所处环境的
物理量发生变化时，光栅周期或纤芯折射率会随之发生变
化，使得光纤光栅反射光的布拉格波长发生变化，借助某
种装置测量前后反射光波长的变化（通过建立并标定光纤 光栅的响应与被测参量变化关系），就可以获得待测物理 量的变化情况。
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二、桥梁荷载试验仪器
（一）应变测试仪器设备
（4）粘贴 粘贴剂：快干胶: 热固性树脂胶: （5）粘贴技术或者步骤 501快干胶和502快干胶 环氧树脂胶
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二、桥梁荷载试验仪器
a.选片。用放大镜对应变片进行检查，保证选用的应变片无缺陷和破损，好 的应变计丝栅平直整齐、均匀、无气泡、无霉、无锈蚀，基底和覆盖层无破
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二、桥梁荷载试验仪器
桥梁静、动荷载试验仪器分类表 序号 参数 机械式仪器 电（声光）测仪器
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应变
千分表、引伸仪、手 电阻应变计、电阻应变仪、数据采集 持应变仪 器、数据采集系统 千分表、百分表、挠 位移计、水准仪、经纬仪、全站仪、 度计 测距仪 读数尺 超声波探测仪、读数显微镜、数码裂 缝检测仪
2.对钢筋混凝土梁表面进行正应力检测，应选贴( )。 D A、应变花 B．2mm标距单轴应变片 C、5-20mm标距单轴应变片 D．40-150mm标距单轴应变 片
3．在材料不均匀、强度不等的材料如混凝土上应选用C ( )的应 变片。 A．大标距 B、小标距 C、介于大小标距之间 D．任意标 距 提示:教材P23
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单选题：光纤光栅传感器是对通过光纤光栅( C )的检测 实现对结构的应变温度的测量的. A 光强度 B 反射率 C 中心波长 D 光长度
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二、桥梁荷载试验仪器
（二）变位测试仪器
1．线位移测量仪表 常用机械式位移测量仪表的主要性能指标
名称 精度 量程
千分表
百分表 挠度计
0.001mm
0.01mm 0.1mm
损，且同批误差小于0.5Ω。
b.表面处理。先初步画出贴片位置、用砂布或砂轮机将贴片位置打磨平整， 混凝土表面无浮浆，必要时涂底胶处理，待固化后再次打磨。打磨方向与贴 片方向斜交，在打磨平整的部位准确画出测点的纵、横中心及贴片方向。 (混凝土) 钢构件：可用砂轮片、钢丝刷等对试件去锈，去锈的长度比应变计长2 3 倍。螺纹钢筋在不损伤有效面积的条件下，磨去几个螺纹。去锈以后，需 用砂纸(先粗后细)或各向磨光机抛光，使光洁度达到要求。抛光结束前的砂 削方向应与贴片方向斜交（不要平行) 。
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提示：教材P29
单选题：应变式测力传感器实质是(
)原理的推广。
A、电阻应变 B、声波传播 C、机械转动 D、百分表的工作
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二、桥梁荷载试验仪器
（一）应变测试仪器设备
4、基于应变测量技术的传感器
（1）力（或荷重）传感器
（2）钢筋应力计
（3）弓形应变传感器
（4）电阻式位移传感器
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二、桥梁荷载试验仪器
混凝土则用10mm×（80~100）mm。石材用20~40mm。
一般的结构试验，采用120Ω纸基金属丝应变片就可满足试验要求。
1.对于混凝土结构一般采用12012纸基金属丝应变片，标距为(B)
采用120g纸基金属丝应变片就可满足试验要求。其标距可结合
试件的材料来选定，如钢材常用5～20mm，混凝土则用40～ 150mm，石材用20～40mm。 A. 5～200mm B. 40～150mm C. 20～40mm D. 5到20
（一）应变测试仪器设备
5、振弦式应力计 振弦式应力计主要元件是一根长度、面积和质量都确 定的张紧的钢丝（振弦），在一定的预拉力情形下该振弦 有一个基本频率。其工作过程：当传感器受拉（压）力后，
其钢丝的拉力产生变化，钢弦的自振频率会发生相应的变
化。按照预先标定的“力-频率”关系曲线，即可得出 作用在应力计上的拉（压）力。
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提示：受拉区是一个面 单选题、当主应变方位不清楚时，为减少误差，最好选用( )
应变花。
A、直角形 B、扇形 C、等角形 D、都可 提示：D 单选题、贴片方向与主应方向相差越大，则( )。 A、误差越小 B、误差越大 C、无误差 D、无关 提示：B
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二、桥梁荷载试验仪器
（一）应变测试仪器设备
D、超声波检测仪
判断题：桥梁静态应变测量的特点是测点少，精度要求低。
由于现场环境温度及荷载的微小变化不会给测量带来误差， 因此测量速度可以放慢。（
× ）
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二、桥梁荷载试验仪器
（二）变位测试仪器
1．线位移测量仪表 百分表使用时应汪意的事项： ①使用时，只能拿取外壳，不得任意推动测杆，避免磨损机件，影响放 大倍数。注意保护触头，触头上不得有伤痕。 ②安装时，使测杆与所测位移的方向一致，或者与被测物体表面保持垂 直。并注意位移的正反方向和大小，以便调节测杆，使百分表有适宜的 测量范围。 ③百分表架要安设稳妥，表架上各个螺丝要拧紧，但不可夹得过紧，否 则会影响测杆移动。 ④百分表安装好，可用铅笔头在表盘上轻轻敲击，看指针摆动情况。若 在某一固定值小范围内左右摆动，说明安装正常。 ⑤百分表使用日久或经过拆洗修理后，必须进行标定，标定可在专门的 百分表、千分表校正仪上进行。千分表与百分表使作方法完全相同。