桥梁检测设备及仪器

（4）粘贴步骤 ①应变计准备 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，基底和覆盖层无破损， 且同批误差小于0.5Ω。
②构件表面处理 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。 ③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。
3、光学（光电）仪器
（1）高精度全站仪
适用于大桥成桥状态坐标或变形测量方面，桥梁跨径越大（变形绝对值 越大），其优势越明显（相对精度越高）。测量精度1mm。
（2）精密水准仪——测量精度达0.01mm
①精密水准仪和数字水准仪
②数字电水准仪
特点： 电子水准仪的观测精度高，操作简捷，自动观测和记录，并立
（3）应用：
1）主要承重构件或承重构件的主要受力部位；
2）钢筋可能锈蚀活化的部位。
4、钢筋锈蚀仪
（1）检测内容：测定混凝土内钢筋锈蚀；
（2）原理：结构混凝土中的钢筋发生锈蚀使得钢筋有效截面积减小、体积增 大，从而导致混凝土膨胀、剥落、钢筋与混凝土的握裹力及承载力降低，直 接影响到混凝土结构的安全性及耐久性，故可通过钢筋锈蚀导致的影响检测 裂缝。
（1）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。
（2）电阻应变计（片）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
引伸计的种类很多，大致可分为机械式引伸计、光学引伸计和电磁式引 伸计等。这些引伸计的灵敏度一般可达1微米。
千分表引伸计因为其使用方便，故使用范围较广。 标距范围内的变形， 可通过千分表顶杆传至表内的齿轮放大系统进行放大，然后由表盘上的指针 读出，其灵敏度取决于千分表的灵敏度。
2、电阻应变计（片）
②短接式
这种电阻片的制作比较容易，在一排拉直的电阻丝之间，在预定的标距上用较粗的导线 相间地造成短路，这种电阻片有用纸底的，也有用胶底的。短路接式电阻片的优点是几何形 状比容易于保证，而且横向效应系数近于零。
③箔式电阻片
它是在合金箔（康铜箔或镍铬箔）的一面涂胶形成胶底，然后在箔面上用照相腐蚀成形 法制成的，所以几何形状和尺寸非常精密，而且由于电阻丝部分是平而薄的矩形截面，所以 粘贴牢固，丝的散热性能好，横向效应系数也较低。
压）、高速旋转（几千转／mm-几万转／mm）核幅射等特殊条件下成功的使用。 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。
（3）分类
①丝绕式
用电阻丝盘绕电阻片称为丝绕式电阻片，目前广泛使用的有半圆弯头平绕式，这种电阻 片多用纸底和纸盖，价格低廉，适于实验室广泛使用，缺点是精度较差，横向效应系数较大。
仪。
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
5、振弦式应力计
原理：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。
（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
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。
4、信噪比（S/N）：仪器测得的信号中信号（Signal）与同时测得的噪声 （Noise）的比值，称作信噪比。信噪比越大，测量效果越好。
5、稳定比：仪器稳定性指仪器较长时间使用或受环境条件干扰影响时，其 指示值的稳定程度。
6、误差：（1）绝对误差；
（2）相对误差。
7、试验仪器标定和校准
出厂必须经过国家认可的计量论证或检测标定，并出具仪器性能指 标说明；使用过程中还需要定期（每一年或半年一次）对仪器主要技术指标 进行标定或校准。
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。
2、连通管 原理：连通器中处于水平平面上的静止液体的压强相同。
使用方法：使用前先在桥跨方向布置直径为10~15mm的白塑料软管，然 后在每个测点位置剪断管子，接上三通，把三通开口的一端管子竖起来绑在 支架上，最后灌水（或其它有色液体）至标尺位置，桥梁试验时加、卸荷载 会引起桥梁结构下挠，此时水管中的水平液面仍需持平，每个测点的相对水 位会发生变化，读取这个变化值，经简单计算即可得到桥梁的挠度。
（3）应用：
对结构混凝土中的钢筋锈蚀程度进行非破损检测，在发生锈蚀和引起重 大事故前预先发现。
手持应变仪
数据采集系统
2 变位
千分表、百分表、 位移计、水准仪、经纬仪、全站仪、测
挠度计
距仪
3 裂缝 读数尺
超声波探测仪、读数显微镜、数码裂缝 检测仪
机械式仪器 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。
桥梁检测设备及仪器
目录
CONTENTS
1 仪器性能的基本技术指标 2 桥梁试验检测仪器
1、仪器性能的基本技术指标
基本技术指标可垃圾就
其指示值的稳定程度。
1、测量精度：测量精度系指仪器所具有的可读数能力（最小分辨率）。
2、量程：仪器的最大测量范围（在动态测试中称作动态范围）。
3、灵敏度：被测物理量的单位变化引起的仪器读数值（输出与输入的比值） 叫做灵敏度，数值上它与精度互为倒数。
（三）裂缝检测仪器设备
1、回弹仪
（1）检测内容：测定混凝土强度：中型和重型 （2）原理：弹簧驱动重锤，通过弹击杆弹击混凝土表面，并以重锤被反弹回 来的距离（称回弹值，即反弹距离与弹簧初始长度之比）作为强度相关指标 来推算混凝土强度。 （3）应用：
1）对试件的检验结果有怀疑或供检验用的试件数量不足时，可采用回 弹法检测；
④导线的焊接与固定
粘结剂初步固化后，即可进行焊线。应变计和导线间的连接最好通过接 线端子，焊点确保无虚焊。导线最好与试件绑扎固定，导线两端 根据测点的 编号作好标记。
⑤贴片质量检查
贴片质量检查包括外观检查、电阻和绝缘电阻测量。外观检查主要观察 贴片方位是否正确，变计有无损伤，粘贴是否牢固和有无气泡等。测量电阻 值可以检查有无断路、回路。绝缘电阻是最重要的受检指标。绝缘好坏取决 于应变计的基底，粘贴不良或固化不充分的应变计往往绝缘电阻低。
桥梁检测对仪器设备的要求
1、性能（如精度、量程等）能够满足桥梁结构（野外、室内）试验的具体要 求。 2、使用时不影响原结构的受力性能和工作情况。 3、使用方便、结构可靠、经济耐用。
2、桥梁试验检测仪器
序 参数 号
1 应变
机械式仪器
电（声光）学仪器
千分表、引伸仪、 电阻应变计、电阻应变仪、数据采集器、
⑥应变计及导线的防护
常用室温防护剂有： 凡士林；蜂蜜 ；石灰、炮油和松香混合物；环氧 树脂。
3、应变测量的仪器和设备 （1）惠斯顿电桥
根据电桥的测量电路，对应变电桥的测量方法有： ①单点测量②半桥测量③全桥测量 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。
（二）变位仪器设备 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 千分表
精度 0.001mm
量程 1~30mm
百分表
0.01mm
10~50mm
挠度计
0.1mm
不限
百分表使用时应注意的事项：
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。
非金属超声波检测仪可用来测定混凝土的均一性、裂缝、蜂窝以及强 度、弹性模量等。
3、钢筋位置测定仪 （1）检测内容：测定钢筋混凝土构件内钢筋位置和保护层厚度。
（2）原理：仪器探头产生一个电磁场，当某条钢筋或其他金属物体位于这个 电磁场内时，会引起这个电磁场磁力的改变，造成局部电磁场强度的变化。 电磁场强度的变化和金属物大小与探头距离存在一定的对应关系。通过这种 对应关系，即可估测混凝土中钢筋位置、深度和尺寸。
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。