橋梁荷載試驗(yàn)第7章第2節(jié)7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備13課件講解

第7章第2節(jié)7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備主講人XXX副教授橋梁荷載試驗(yàn)橋梁工程試驗(yàn)與檢測土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫Contents123目錄儀器性能的基本技術(shù)指標(biāo)儀器的分類測試設(shè)備的一般規(guī)定土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫橋梁工程試驗(yàn)與檢測7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫1測量精度：測量精度系指儀器所具有的可讀數(shù)能力（最小分辨率）。2量程：儀器的最大測量范圍（在動(dòng)態(tài)測試中稱作動(dòng)態(tài)范圍）。3靈敏度：被測物理量的單位變化引起的儀器讀數(shù)值（輸出與輸入的比值）叫做靈敏度，數(shù)值上它與精度互為倒數(shù)。4刻度值：又稱最小分度值，是指儀器顯示器上最小刻度所代表的測量值?？潭戎档牡箶?shù)為該儀器的放大率。試驗(yàn)時(shí)根據(jù)被測參數(shù)所需的分位數(shù)選用適當(dāng)?shù)膬x器。一、儀器性能的基本技術(shù)指標(biāo)7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫5穩(wěn)定比：儀器穩(wěn)定性指儀器較長時(shí)間使用或受環(huán)境條件干擾影響時(shí)，其指示值的穩(wěn)定程度。6誤差：包括絕對誤差和相對誤差。7試驗(yàn)儀器標(biāo)定和校準(zhǔn)：出廠必須經(jīng)過國家認(rèn)可的計(jì)量論證或檢測標(biāo)定，并出具儀器性能指標(biāo)說明；使用過程中還需要定期（每一年或半年一次）對儀器主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定或校準(zhǔn)。一、儀器性能的基本技術(shù)指標(biāo)橋梁靜動(dòng)荷載試驗(yàn)儀器按測試對象分類如下表：序號(hào)測試參數(shù)機(jī)械式儀器設(shè)備電(聲光)測儀器1變位千(百)分表、撓度計(jì)、連通管位移計(jì)、水準(zhǔn)儀、全站儀2應(yīng)變千分表弓|伸儀電阻應(yīng)變計(jì)、電阻應(yīng)變儀計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3裂縫裂縫尺、引伸儀超聲波探測儀、讀數(shù)顯微鏡4振動(dòng)參數(shù)/測振傳感器、放大器、動(dòng)態(tài)信號(hào)采集記錄分析系統(tǒng)橋梁荷載試驗(yàn)儀器分類表二、儀器的分類7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫1、變位測量設(shè)備橋梁測試中最常見的變位測量儀表是千(百)分表、撓度計(jì)、連通管、位移計(jì)、水準(zhǔn)儀、全站儀等。1）線位移測量儀表1種類：常見的有百分表、千分表和撓度計(jì)，可以非常方便地直接測讀結(jié)構(gòu)的位移。2原理：將測桿的微小直線移動(dòng)，經(jīng)齒輪傳動(dòng)放大，變?yōu)橹赣?jì)在刻度盤上的轉(zhuǎn)動(dòng)。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫1）線位移測量儀表常用機(jī)械式位移量測儀表的主要性能指標(biāo)名稱精度量程千分表0.001mm1~30mm百分表0.01mm10~50mm撓度計(jì)0.1mm不限3組成：由傳感結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、指示裝置和附屬裝置四大部分組成。4主要性能指標(biāo)7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫1）線位移測量儀表7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫2）連通管1概念：是一種可用來測量橋梁結(jié)構(gòu)撓度的簡單裝置。2原理：利用物理學(xué)上“連通器中處于水平平面上的靜止液體的壓強(qiáng)相同”的原理。3特點(diǎn)：連通管用來測量橋梁撓度的優(yōu)點(diǎn)是可靠、易行，當(dāng)撓度的絕對值大于20mm時(shí)，其1mm最小讀數(shù)至少可有5%的相對精度。這個(gè)精度對小跨度橋梁顯然是不合適的，所以選用連通管之前須先了解撓度的期望值。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫3）光學(xué)（光電）儀器（1）高精度全站儀適用于大橋成橋狀態(tài)坐標(biāo)或變形測量方面，橋梁跨徑越大(變形絕對值越大)，其優(yōu)勢越明顯(相對精度越高)。測量精度1mm。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫3）光學(xué)（光電）儀器（2）精密水準(zhǔn)儀——

測量精度達(dá)0.01mm①精密水準(zhǔn)儀

②數(shù)字電子水準(zhǔn)儀

特點(diǎn)：電子水準(zhǔn)儀的觀測精度高，操作簡捷，自動(dòng)觀測和記錄，并立即用數(shù)字顯示測量結(jié)果。電子水準(zhǔn)儀要求有一根能與其配套使用的條形編碼尺，該水準(zhǔn)尺通常由玻璃纖維或銦鋼制成。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫4）橋梁動(dòng)撓度檢測儀

工作原理：在橋梁的測試點(diǎn)上安裝一個(gè)測點(diǎn)目標(biāo)靶，在靶上制作一個(gè)光學(xué)標(biāo)志點(diǎn)，當(dāng)橋梁在動(dòng)載作用下產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，測試靶也跟著發(fā)生振動(dòng)，通過測出靶上標(biāo)志點(diǎn)在CCD接收面上圖像位置的變化值，就可以得到橋梁振動(dòng)的位移值。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫2、應(yīng)變儀器設(shè)備

1）、引伸計(jì)(1)概念及組成：測量構(gòu)件及其他物體兩點(diǎn)之間線變形的一種儀器。通常由傳感器、放大器和記錄器三部分組成。(2)原理:傳感器直接和被測構(gòu)件接觸。構(gòu)件上被測的兩點(diǎn)之間的距離I為標(biāo)距，標(biāo)距的變化

I(伸長或縮短)為線變形。構(gòu)件變形，傳感器隨著變形，并把這種變形轉(zhuǎn)換為機(jī)械、光、電、聲等信息，放大器將傳感器輸出的微小信號(hào)放大。記錄器(或讀數(shù)器)將放大后的信號(hào)直接顯示或自動(dòng)記錄下來。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫2、應(yīng)變儀器設(shè)備

2)、電阻應(yīng)變計(jì)(片)(1)工作原理:當(dāng)試件受到外力作用而變形時(shí)，使得粘貼在試件上的電阻應(yīng)變片的敏感柵電阻絲截面積發(fā)生變化而使其電阻值發(fā)生變化，從而以電阻應(yīng)變片單位電阻的變化量來反映試件單位長度的變化量（即應(yīng)變)。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫2、應(yīng)變儀器設(shè)備

2)、電阻應(yīng)變計(jì)(片)(2)優(yōu)點(diǎn)①靈敏度高。②電阻片尺寸小且粘貼牢固。③電阻片質(zhì)量小。④可以在高溫(800-100°C)低溫(-100-70°C)、高壓(上萬個(gè)大氣壓)、高速旋轉(zhuǎn)(幾千轉(zhuǎn)/mm-幾萬轉(zhuǎn)/mm)核幅射等特殊條件下成功的使用。⑤便于長距離測量和采集記錄自動(dòng)化。⑥可制成各種各樣精度很高的傳感器，以測量力、位移、加速度等力學(xué)量。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫2、應(yīng)變儀器設(shè)備

2)、電阻應(yīng)變計(jì)(片)(3)分類①絲繞式：用電阻絲盤繞電阻片稱為絲繞式電阻片，目前廣泛使用的有半圓彎頭平繞式，這種電阻片多用紙底和紙蓋，價(jià)格低廉，適于實(shí)驗(yàn)室廣泛使用，缺點(diǎn)是精度較差，橫向效應(yīng)系數(shù)較大。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫2、應(yīng)變儀器設(shè)備

2)、電阻應(yīng)變計(jì)(片)(3)分類②短接式：這種電阻片的制作比較容易，在-排拉直的電阻絲之間，在預(yù)定的標(biāo)距上用較粗的導(dǎo)線相間地造成短路，這種電阻片有用紙底的，也有用膠底的。短路接式電阻片的優(yōu)點(diǎn)幾何形狀比容易于保證，而且橫向效應(yīng)系數(shù)近于零。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫2、應(yīng)變儀器設(shè)備

2)、電阻應(yīng)變計(jì)(片)(3)分類③箔式電阻片：它是在合金箔(康銅箔或鎳鉻箔)的一面涂膠形成膠底，然后在箔面上用照相腐蝕成形法制成的，所以幾何形狀和尺寸非常精密，而且由于電阻絲部分是平而薄的矩形截面，所以粘貼牢固，絲的散熱性能好，橫向效應(yīng)系數(shù)也較低。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫2、應(yīng)變儀器設(shè)備

2)、電阻應(yīng)變計(jì)(片)(4)粘貼步驟①應(yīng)變計(jì)準(zhǔn)備：用放大鏡對應(yīng)變片進(jìn)行檢查，保證選用的應(yīng)變片無缺陷和破損，好的應(yīng)變計(jì)絲柵平直整齊、均勻、無氣泡、無霉、無銹蝕，基底和覆蓋層無破損，且同批誤差小于0.50。②構(gòu)件表面處理：先初步畫出貼片位置、用砂布或砂輪機(jī)將貼片位置打磨平整，混凝土表面無浮漿，必要時(shí)涂底膠處理，待固化后再次打磨。在打磨平整的部位準(zhǔn)確畫出測點(diǎn)的縱、橫中心及貼片方向。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫2、應(yīng)變儀器設(shè)備

2)、電阻應(yīng)變計(jì)(片)(4)粘貼步驟③貼片：用鑷子夾脫脂棉球蘸酒精(或丙酮)將貼片位置清洗干凈。用手握住應(yīng)變片引出線，在其背面均勻涂抹一層膠水，然后放在測點(diǎn)上，調(diào)整應(yīng)變片的位置，使其可準(zhǔn)確定位。④導(dǎo)線的焊接與固定：粘結(jié)劑初步固化后，即可進(jìn)行焊線。應(yīng)變計(jì)和導(dǎo)線間的連接最好通過接線端子，焊點(diǎn)確保無虛焊。導(dǎo)線最好與試件綁扎固定，導(dǎo)線兩端根據(jù)測點(diǎn)的編號(hào)作好標(biāo)記。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫2、應(yīng)變儀器設(shè)備

2)、電阻應(yīng)變計(jì)(片)(4)粘貼步驟⑤貼片質(zhì)量檢查：貼片質(zhì)量檢查包括外觀檢查、電阻和絕緣電阻測量。外觀檢查主要觀察貼片方位是否正確，變計(jì)有無損傷，粘貼是否牢固和有無氣泡等。測量電阻值可以檢查有無斷路、回路。⑥應(yīng)變計(jì)及導(dǎo)線的防護(hù)：常用室溫防護(hù)劑有凡士林、蜂蜜、石灰、環(huán)氧樹脂等。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫2、應(yīng)變儀器設(shè)備

3)、應(yīng)變測量的儀器和設(shè)備由于由機(jī)械應(yīng)變引起的電阻應(yīng)變計(jì)阻值的變化通常很小，由此產(chǎn)生的電信號(hào)十分微弱，而且應(yīng)變值還有拉、壓和動(dòng)、靜之分，所以必須有專門測量應(yīng)變的儀器進(jìn)行測量分辨。這種專門的應(yīng)變測量儀器的系統(tǒng)框圖如下:電阻應(yīng)變計(jì)惠斯頓電橋靜、動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀靜動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫2、應(yīng)變儀器設(shè)備

(1)惠斯頓電橋根據(jù)電橋的測量電路，對應(yīng)變電橋的測量方法有:①單點(diǎn)測量②半橋測量③全橋測量電橋的增減特性：相鄰的輸出符號(hào)相反，電橋輸出具有相減特性；相對兩臂符號(hào)相同，電橋輸出具有相加特性。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫2、應(yīng)變儀器設(shè)備

(2)電阻應(yīng)變儀電阻應(yīng)變儀是一種專用應(yīng)變測量放大器。一般具有如下三個(gè)功能:①裝有幾個(gè)電橋補(bǔ)充電阻(以適用于1/4橋和半橋測量)并提供電橋電源;②能把微弱的電信號(hào)放大;③把放大后的信號(hào)變換顯示出來或送給后續(xù)設(shè)備。靜動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)電阻應(yīng)變儀按使用內(nèi)容不同，分為靜態(tài)應(yīng)變儀、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀和靜動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫2、應(yīng)變儀器設(shè)備(3)靜動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)靜、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)虛擬儀器技術(shù)，既能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集又能實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)的測試儀器系統(tǒng)。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫3、裂縫觀測設(shè)備鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，是結(jié)構(gòu)行為的重要特征。一般裂縫出現(xiàn)前，檢查裂縫出現(xiàn)的方法是借助于放大鏡用肉眼觀察，裂縫出現(xiàn)后，可采用讀數(shù)顯微鏡或數(shù)顯式裂縫測寬儀測裂縫寬度的發(fā)展變化。1）讀數(shù)顯微鏡:是光學(xué)透鏡與游標(biāo)刻度玻片等組成的復(fù)合儀器，其最小刻度值要求不大于0.05mm。2）裂縫卡:用印刷有不同寬度線條的裂縫標(biāo)準(zhǔn)寬度板(裂縫卡)與裂縫對比量測。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫3、裂縫觀測設(shè)備3）數(shù)顯式裂縫測寬儀（1）原理:通過高精度視覺系統(tǒng)獲得裂縫圖像，實(shí)現(xiàn)觀測裂縫，并對裂縫圖像進(jìn)行處理,以獲得裂縫寬度和長度信息，實(shí)現(xiàn)對裂縫遠(yuǎn)距離、非接觸式、高精度、高效率的測量。（2）特點(diǎn):可以遠(yuǎn)距離非接觸的找尋裂縫位置,并對裂縫寬度、長度、形狀等進(jìn)行觀測測量，現(xiàn)場測出數(shù)據(jù)，對裂縫進(jìn)行拍照,自動(dòng)生成檢測報(bào)告,大大提高工作的效率。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫1）試驗(yàn)用測試設(shè)備的技術(shù)性能應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。試驗(yàn)用測試設(shè)備應(yīng)按規(guī)定定期進(jìn)行檢定、校準(zhǔn)。宜使用先進(jìn)的測試設(shè)備。注意：《檢測和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求》(GB/T27025--2008)第5.6.1條規(guī)定:用于檢測和(或)校準(zhǔn)的對檢測、校準(zhǔn)和抽樣結(jié)果的準(zhǔn)確性或有效性有顯著影響的所有設(shè)備，包括輔助測量設(shè)備(例如用于測量環(huán)境條件的設(shè)備)，在投入使用前應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)。對一些特別重要的試驗(yàn)，在試驗(yàn)前通常對儀器的主要指標(biāo)進(jìn)行專門的標(biāo)定。7.2橋梁荷載試驗(yàn)儀器設(shè)備