工程結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)(2)

1、工程結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)工程結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)工程結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)工程結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)$ 第第1 1章章 緒論緒論(2(2學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）$ 第第2 2章章 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)(8(8學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）$ 第第3 3章章 橋梁檢測、評(píng)定及力學(xué)性能試驗(yàn)橋梁檢測、評(píng)定及力學(xué)性能試驗(yàn)(6(6學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）$ 第第4 4章章 橋涵工程基礎(chǔ)檢測橋涵工程基礎(chǔ)檢測(0(0學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）$ 第第5 5章章 橋梁上部結(jié)構(gòu)檢測橋梁上部結(jié)構(gòu)檢測(8(8學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）$ 第第6 6章章 橋梁荷載試驗(yàn)橋梁荷載試驗(yàn)(6(6學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）$ 第第7 7章章 專題講座專題講座(2(2學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）教教 學(xué)學(xué) 內(nèi)內(nèi) 容容(32+16學(xué)時(shí)） 本章教學(xué)內(nèi)容本章教學(xué)內(nèi)

2、容$ 2.1 概述$ 2.2 電阻應(yīng)變計(jì)$ 2.3 電阻應(yīng)變儀工作原理$ 2.4 測量電橋的接法$ 2.5 橋臂接法訓(xùn)練$ 2.6 電阻應(yīng)變測試中應(yīng)注意的若干問題$ 2.7 鋼弦應(yīng)變計(jì)與光纖光柵應(yīng)變計(jì)$ 2.8 拉索/吊桿內(nèi)力測試應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù) 5 . 22.1 2.1 概述概述$ 測試測試精度高精度高 鋼弦應(yīng)變計(jì)，光纖光柵應(yīng)變計(jì)約$ 傳感器元件小、無附加質(zhì)量傳感器元件小、無附加質(zhì)量 最小標(biāo)距2mm-金屬；最長標(biāo)距100.0mm-混凝土$ 適用適用范圍廣范圍廣 高溫、低溫，金屬、混凝土，靜態(tài)、動(dòng)態(tài)2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變測試優(yōu)點(diǎn)：電阻應(yīng)變測試優(yōu)點(diǎn)：)101 (62.2 2

3、.2 電阻應(yīng)變計(jì)電阻應(yīng)變計(jì)2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)標(biāo)距標(biāo)距160mm160mm標(biāo)距標(biāo)距15mm15mm標(biāo)距標(biāo)距100mm100mm2.2 2.2 電阻應(yīng)變計(jì)電阻應(yīng)變計(jì)2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù) 電阻應(yīng)變計(jì)組成：電阻應(yīng)變計(jì)組成： 金屬絲敏感柵、基底、覆蓋層、引線等2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變計(jì)粘貼工藝電阻應(yīng)變計(jì)粘貼工藝 標(biāo)記應(yīng)變片粘貼區(qū)域；標(biāo)記應(yīng)變片粘貼區(qū)域； 該標(biāo)記處結(jié)構(gòu)表面打磨，除去表塵；該標(biāo)記處結(jié)構(gòu)表面打磨，除去表塵； 利用丙酮或無水酒精擦拭打磨處；利用丙酮或無水酒精擦拭打磨處； 將打磨處摸上薄薄一層粘結(jié)膠（將打磨處摸上薄薄一層粘結(jié)膠（502502膠、膠、ABAB膠）；膠）；

4、 將應(yīng)變片對(duì)準(zhǔn)貼正，輕輕按壓排除片下多于之膠；將應(yīng)變片對(duì)準(zhǔn)貼正，輕輕按壓排除片下多于之膠； 連接接線端子，小心焊接應(yīng)變片與接線端；連接接線端子，小心焊接應(yīng)變片與接線端； 焊接信號(hào)輸出導(dǎo)線；焊接信號(hào)輸出導(dǎo)線； 將整個(gè)應(yīng)變片及接線端子涂上防水膠（將整個(gè)應(yīng)變片及接線端子涂上防水膠（704704硅膠）。硅膠）。2.2 2.2 電阻應(yīng)變計(jì)電阻應(yīng)變計(jì)2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變花應(yīng)變花注：花絮：一種L型光柵應(yīng)變計(jì)的誕生2.2 2.2 電阻應(yīng)變計(jì)電阻應(yīng)變計(jì)2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變計(jì)變形特點(diǎn)：電阻應(yīng)變計(jì)變形特點(diǎn)： 金屬絲敏感柵受力變形，電阻絲的電阻發(fā)生改變，有KLLKRR式中：K為比例常數(shù)（應(yīng)

5、變計(jì)靈敏系數(shù)）2.3 2.3 電阻應(yīng)變儀工作原理電阻應(yīng)變儀工作原理2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變測試系統(tǒng)組成：電阻應(yīng)變測試系統(tǒng)組成： 電阻應(yīng)變計(jì)(傳感元件) 電阻應(yīng)變儀(測試系統(tǒng)) 數(shù)據(jù)記錄裝置2.3 2.3 電阻應(yīng)變儀工作原理電阻應(yīng)變儀工作原理2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)工作原理：工作原理： 將電阻應(yīng)變計(jì)電阻的變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的變化，是通過電橋（惠斯頓電橋）來實(shí)現(xiàn)的。2.3 2.3 電阻應(yīng)變儀工作原理電阻應(yīng)變儀工作原理2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)工作原理工作原理 1，2，3，4分別為工作電阻，組成四個(gè)橋臂，AC端為輸入電壓， BD端為輸出電壓BD。211RRUI432RRUI2 應(yīng)變

6、測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)工作原理工作原理 通過ADC的電流為 BD兩點(diǎn)的電位差)(432142314211RRRRRRRRURIRIUUUADABBD 通過ABC的電流為2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)工作原理工作原理電橋平衡：即BD0。則有平衡條件 1 13 3= =2 24 4 如果1234，且僅其中一工作有 增量（1/4橋單點(diǎn)測量），則UKURRURRRURRRRRRRUBD4141242)2()(22 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)工作原理工作原理如果1234，且受力變形后分別產(chǎn) 生的電阻增量為1、2、3、4 （全橋），則有)(41)(41432144332211UKRRRRRRRRUUBD2 應(yīng)變

7、測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)數(shù)字電阻應(yīng)變儀數(shù)字電阻應(yīng)變儀 BD與（1234）成正比，經(jīng)標(biāo)標(biāo)定定，將電壓量轉(zhuǎn)換成應(yīng)變。2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變儀（圖片）電阻應(yīng)變儀（圖片）各類電阻應(yīng)變儀工作原理基本相同2.4 2.4 測量電橋的接法測量電橋的接法2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)不同接線方式（依賴于結(jié)構(gòu)受力）之目的: 有效實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償； 從復(fù)雜的組合應(yīng)變中分離出感興趣的應(yīng)變； 有效提高測量精度。 2.4 2.4 測量電橋的接法測量電橋的接法2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變儀測量分全橋、半橋、1/4橋接法 全橋 半橋 2.4 2.4 測量電橋的接法測量電橋的接法(注意其區(qū)別）2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測

8、試技術(shù)全橋測量時(shí)，應(yīng)變儀讀數(shù)讀數(shù)為 r=1-2+3-4 1/4橋測量時(shí)，應(yīng)變儀讀數(shù)讀數(shù)為 r=1 半橋測量時(shí)，應(yīng)變儀讀數(shù)讀數(shù)為 r=1-2 應(yīng)變儀讀數(shù)讀數(shù)經(jīng)標(biāo)定標(biāo)定，將電壓量轉(zhuǎn)換成應(yīng)變。2.4 2.4 測量電橋的接法測量電橋的接法2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)聯(lián)接方式聯(lián)接方式R1R2R3R4結(jié)結(jié) 果果全全 橋橋1+T2+T3+T4+T12+34半半 橋橋1+T2+T00121/4橋橋1+TT0012 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)廣義虎克定律（彈性理論）)(1zyxxE)(1xzyyE)(1yxzzE2.4 2.4 測量電橋的接法測量電橋的接法2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)拉伸變形：橋臂連接（全橋）精度

9、提高？ 2.4 2.4 測量電橋的接法測量電橋的接法2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)EE12111111221EE1112r122222r122.4 2.4 測量電橋的接法測量電橋的接法2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)Question： 半橋如何聯(lián)接，可否提高精 度？提高了多少？1/4橋如何接?可否提高精度?按右圖連接?提高精度多少?2.4 2.4 測量電橋的接法測量電橋的接法2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)圖示連接提高精度多少?14321)1 ( 2r122.4 2.4 測量電橋的接法測量電橋的接法2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)圓筒扭轉(zhuǎn)2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)圓筒扭轉(zhuǎn)圓筒扭轉(zhuǎn) 2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試

10、技術(shù)應(yīng)變花計(jì)算公式24502045454512122450204545452212)2arctan(21454504545)(12121E)(11222E2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)2.5 2.5 橋臂接法訓(xùn)練橋臂接法訓(xùn)練2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)Exercise： 懸臂梁受力彎曲 Note: R(3)、2(4)間距是否影響測試結(jié)果(等強(qiáng)度梁)？2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)Exercise：懸臂梁受力彎曲橋臂連接方式 2.5 2.5 橋臂接法訓(xùn)練橋臂接法訓(xùn)練2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)Exercise：懸臂梁受力彎曲橋臂連接方式 2.5 2.5 橋臂接法訓(xùn)練橋臂接法訓(xùn)練2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測

11、試技術(shù)Exercise：懸臂梁受力彎曲橋臂連接方式 2.5 2.5 橋臂接法訓(xùn)練橋臂接法訓(xùn)練2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)Exercise：懸臂梁受力彎曲橋臂連接方式 2.5 2.5 橋臂接法訓(xùn)練橋臂接法訓(xùn)練2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)影響應(yīng)變測試結(jié)果長期穩(wěn)定性的因素： a)傳感器與基體的粘結(jié)程度(剪力傳遞）； b)導(dǎo)線接觸電阻； c)測試系統(tǒng)零漂（傳感器通電發(fā)熱）。1/4橋的逐點(diǎn)補(bǔ)償和公共補(bǔ)償。溫度補(bǔ)償片的工作原理及使用條件。傳導(dǎo)線是否需用屏蔽線？2.6 2.6 電阻應(yīng)變測試中應(yīng)注意的若干問題電阻應(yīng)變測試中應(yīng)注意的若干問題（1）2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)超長導(dǎo)線測試結(jié)果為什么要修正（原理）？

12、 金屬基體與混凝土基體選用應(yīng)變計(jì)的區(qū)別。應(yīng)變計(jì)的動(dòng)態(tài)特性。半橋和1/4橋接線的主要區(qū)別。為何電阻應(yīng)變片電阻值選在120左右？2.6 2.6 電阻應(yīng)變測試中應(yīng)注意的若干問題電阻應(yīng)變測試中應(yīng)注意的若干問題（2）2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)測試系統(tǒng)誤差；應(yīng)變傳感器粘貼工藝；材料彈性模量誤差；計(jì)算公式與數(shù)據(jù)分析處理誤差。 Question?Question? 應(yīng)變測量誤差來源：應(yīng)變測量誤差來源：2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù) 2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù) 2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)A上B上C上D上B下混凝土箱梁根部傳感器布置示意圖2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)大作業(yè)1、自行設(shè)

13、計(jì)一結(jié)構(gòu)，合理地選用1/4橋、半橋 和全橋，正確運(yùn)用溫度補(bǔ)償。2、論述電阻應(yīng)變計(jì)溫度補(bǔ)償片的工作原理及使 用條件。 2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)鋼弦傳感器2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)2.7 2.7 鋼弦應(yīng)變計(jì)與光纖光柵應(yīng)變計(jì)鋼弦應(yīng)變計(jì)與光纖光柵應(yīng)變計(jì)鋼弦傳感器應(yīng)用2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)2.7.1 2.7.1 鋼弦應(yīng)變計(jì)鋼弦應(yīng)變計(jì)鋼弦傳感器應(yīng)用2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)2.7.1 2.7.1 鋼弦應(yīng)變計(jì)鋼弦應(yīng)變計(jì)波紋管鋼弦傳感器支架激勵(lì)源鋼弦絲2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)鋼弦傳感器結(jié)構(gòu)示意圖2.7.1 2.7.1 鋼弦應(yīng)變計(jì)鋼弦應(yīng)變計(jì) 理想柔索柔索橫向振動(dòng)時(shí)（相當(dāng)兩端鉸支）特點(diǎn)：特點(diǎn)：r

14、r1式中：T 柔索內(nèi)力(N)， A柔索單位長度的質(zhì)量(kg/m)， l 柔索長度(m)， r 柔索第階圓頻率(1/s), f1 柔索第1階固有頻率(Hz)。 2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)21222224fAlrAlTr鋼弦傳感器2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù) 斜拉索橫向振動(dòng)實(shí)測響應(yīng)頻譜圖2.7.1 2.7.1 鋼弦應(yīng)變計(jì)鋼弦應(yīng)變計(jì) 理想柔索柔索橫向振動(dòng)時(shí)2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)鋼弦傳感器)22(411221dfflldlfAdT)( 211fdfldlTdT Question:力T與頻率f的平方成正比（確定結(jié)構(gòu)）。但當(dāng) 傳感器受力變形時(shí)，力T與頻率f還滿足上述關(guān) 系嗎？結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。EAA

15、fAlT2124 理想柔索柔索橫向振動(dòng)時(shí)2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)頻率 /HZ頻率 /100應(yīng)變 /擬合值 /誤差 /203220.320-0.70.69197419.747576.4-1.45191419.14155154.90.12185218.52235234.40.59178817.88315314.80.19172217.22395395.8-0.83165216.52480479.60.42157915.79565564.40.58150215.02650651.0-1.00142014.20740739.80.21133313.33830830.00.04試驗(yàn)標(biāo)定值與曲線擬合試

16、驗(yàn)標(biāo)定值與曲線擬合計(jì)算值那一個(gè)更準(zhǔn)確？計(jì)算值那一個(gè)更準(zhǔn)確？特點(diǎn)： 用于混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)變測試，穩(wěn)定性較好；用于混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)變測試，穩(wěn)定性較好； 數(shù)值特征信號(hào)，理論上與導(dǎo)線長度無關(guān)；數(shù)值特征信號(hào)，理論上與導(dǎo)線長度無關(guān)； 由于弦絲蠕變，測試結(jié)果待修正；由于弦絲蠕變，測試結(jié)果待修正； 混凝土材料收縮徐變，測試結(jié)果要修正?；炷敛牧鲜湛s徐變，測試結(jié)果要修正。2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)鋼弦傳感器熱敏電阻溫度傳感器光纖光柵溫度傳感器2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)光纖光柵傳感器2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)光纖光柵壓縮拉伸2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)芯層包層d入射光波折射率 n1折射率 n2折射率 n2選擇性反射

17、光波選擇性反射光波2nd透射光波d+d入射光波2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù) 特點(diǎn)：可用于電阻應(yīng)變計(jì)適用的一切場合；數(shù)值特征信號(hào)，傳輸距離遠(yuǎn)，穩(wěn)定性較好；抗爆、抗磁，賴腐蝕等；由于光纖材料的蠕變，用于混凝土構(gòu)件測試時(shí)， 考慮到混凝土收縮徐變，測試結(jié)果要修正；溫度補(bǔ)償。2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)光纖光柵應(yīng)變傳感器 2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)機(jī)械式應(yīng)變測量平均應(yīng)變:（L1-L0)/L0 鋼弦應(yīng)變計(jì)最顯著的優(yōu)點(diǎn)？光纖光柵應(yīng)變計(jì)最顯著的優(yōu)點(diǎn)？應(yīng)變測試的基本方法有哪幾種？2 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)Question 吊桿內(nèi)力測量2.8 2.8 拉索拉索/ /吊桿內(nèi)力測試吊桿內(nèi)力測試其它檢測技術(shù)問題 2

18、.8 2.8 拉索拉索/ /吊桿內(nèi)力測試吊桿內(nèi)力測試斜拉索內(nèi)力測量其它檢測技術(shù)問題 動(dòng)力測試系統(tǒng)其它檢測技術(shù)問題 加速度響應(yīng)頻譜圖2.8 2.8 拉索拉索/ /吊桿內(nèi)力測試吊桿內(nèi)力測試其它檢測技術(shù)問題 22222)(lrEIrAlTr當(dāng)斜拉索當(dāng)斜拉索/吊桿吊桿兩端鉸支兩端鉸支時(shí)，其內(nèi)力為時(shí)，其內(nèi)力為式中：式中：T T斜拉索內(nèi)力，斜拉索內(nèi)力，A A斜拉索單位長度的質(zhì)量，斜拉索單位長度的質(zhì)量， l l斜斜拉索長度，拉索長度， EIEI斜拉索橫向抗彎剛度，斜拉索橫向抗彎剛度， r r斜斜拉索第階固有頻率。拉索第階固有頻率。2.8 2.8 拉索拉索/ /吊桿內(nèi)力測試吊桿內(nèi)力測試其它檢測技術(shù)問題 222222)4(1lEIrfAlrTr2222141216AlffT其它檢測技術(shù)問題 為消除彎曲剛度對(duì)內(nèi)力的影響，由為消除彎曲剛度對(duì)內(nèi)力的影響，由r2f