第二章-橋梁的量測技術分析.ppt

1、1.橋梁檢測測量技術，鄧，土木工程與建筑學院，2。第1節(jié)概述第2節(jié)應變測試儀器和技術第3節(jié)變形測試儀器和技術第4節(jié)振動測試儀器和技術第5節(jié)其他物理參數(shù)測試儀器和技術。主要內(nèi)容：主要內(nèi)容，3 .第一節(jié)總結(jié)了測量技術、儀器和部件是橋梁檢測的重要技術支撐，科學準確的測量技術與橋梁檢測直接相關，第四節(jié)主要包括：第一節(jié)概述、橋梁靜動載試驗的試驗內(nèi)容、試驗儀器的分類、試驗儀器的性能指標、橋梁檢測儀器的要求(選擇原則)、儀器的測量和校準、第五節(jié)橋梁檢測的試驗內(nèi)容、作用力的大小，包括試驗荷載的大小、某些部件的內(nèi)力、支座反力、推力等。結(jié)構(gòu)截面上各種應力(變化)的分布狀態(tài)和大小。結(jié)構(gòu)的各種靜態(tài)變形，包括水平位移、

2、垂直撓度、相對滑移、轉(zhuǎn)角等。第一節(jié)總結(jié)，6。橋梁檢測的試驗內(nèi)容：結(jié)構(gòu)的局部損傷現(xiàn)象，如裂縫分布、寬度和深度等。在動載荷作用下，動應力(變形、動撓度、加速度時程等。)的結(jié)構(gòu)進行測量。第1節(jié)概述，第7節(jié)測試儀器分類：機械測試儀器、電氣測量儀器、光學儀器、聲學儀器、復合儀器(結(jié)合電氣)、伺服儀器(智能)，第1節(jié)概述，第8節(jié)測試儀器分類：測力計、應變汁位移計、測斜儀、振動儀，第1節(jié)概述，第9節(jié)測試儀器分類：根據(jù)測量方法，根據(jù)結(jié)果的顯示和記錄方式，可分為平衡不平衡型、直讀型、自動記錄型、模擬型和數(shù)字型。第一節(jié)總結(jié)，10。量程(測量范圍)儀器的最大測量范圍稱為量程。百分表的測量范圍一般為5厘米和10厘米，

3、百分表的測量范圍為3毫米和5毫米。最小刻度值(最小刻度)儀器指示裝置的每個最小刻度所代表的值稱為最小刻度。百分表和百分表的最小刻度分別為0.01毫米和0.001毫米。在第一節(jié)中，儀器的性能指標為：11。由被測結(jié)構(gòu)的單位變化引起的儀器指示裝置的變化值稱為靈敏度。靈敏度和最小標度是相互的。精度(precision)儀器顯示的數(shù)值與被測物體的真實值一致的程度稱為精度。誤差由儀器指示的值和真實值之間的差值稱為儀器誤差。在第一部分中，儀器的性能指標為：12，分辨率使儀器的輸出產(chǎn)生可觀察到的最小測量變化。滯后儀表的輸入量從初始范圍增加到最大范圍的測量稱為正向行程，輸入量從最大范圍減少到初始范圍的測量稱為反

4、向行程。相同輸入范圍的正負輸出值之間的偏差稱為遲滯。第一節(jié)，儀器的性能指標：0，13，漂移零溫漂，指儀器工作環(huán)境溫度不到20時零輸出溫度的變化率。滿量程熱漂移是指儀器工作環(huán)境溫度不超過20時，滿量程輸出隨溫度的變化率。第一節(jié)總結(jié)了儀器的性能指標：14。傳感器、放大器、動態(tài)測試測量儀器的顯示和記錄儀器等各種儀器應考慮以下特性。線性范圍：當輸入量和儀器輸出信號之間保持線性關系時，輸入量的允許變化范圍。頻率響應特性：指儀器在不同頻率下的靈敏度變化特性。相移特性：振動參數(shù)被傳感器轉(zhuǎn)換成電信號或被放大而引起的時間延遲多用途儀器，使用的儀器應該有多種用途。例如應變儀，可以在單點或多點進行測量，既可以測量應

5、變也可以測量位移。使用安全。包括儀器本身不易損壞，不會危及操作人員的人身安全。(核輻射)，第一節(jié)總結(jié)了橋梁檢測對儀器的要求(選擇原則):17、測量儀器的一些性能往往是矛盾的，如測量范圍小的高精度儀器；靈敏度高的儀器適應性差。因此，在選擇儀器時，應避免復雜化和簡單化，并根據(jù)測試要求選擇合適的儀器，靈活使用。第一節(jié)總結(jié)了橋梁檢測儀器的要求(選擇原則)，18、什么是標準(率)？為了保證檢測數(shù)據(jù)的準確性，必須對檢測過程中使用的儀器設備進行校準。校準是統(tǒng)一數(shù)量，保證計量器具準確度的重要措施；它是標準傳輸?shù)囊环N重要形式；它是為生產(chǎn)、科研和生活提供計量保證的重要條件。儀器校準可分為強制校準和非強制校準。強制

6、校準的儀器儀表實行定點、定期標準尺，非強制校準的儀器儀表可由使用單位依法校準。在第一節(jié)中，儀器的測量校準總結(jié)如下。校準的目的是保證數(shù)值的統(tǒng)一，主要是評價測量儀器的測量性能，確定儀器的誤差大小、準確度、使用壽命和安全性能。校準的目的是確定儀器是否合格，是否能繼續(xù)正常使用，是否符合國家計量標準。校準是合法的，校準證書在社會上具有法律效力。校準本身是國家對計量的一種監(jiān)督，校準結(jié)果具有法律地位和效力。(計量認證)，第一節(jié)總結(jié)了儀器計量校準的特點：0.20，機械儀器的校準，如百分表、干分表、測力計的校準和回彈錘的校準。電子儀器的校準：超聲波儀器的校準，應變儀和應變儀(應變儀)的校準。光學儀器的校準：如精

7、密水準儀、測距儀、激光彎沉儀、測斜儀、度數(shù)顯微鏡等。第一節(jié)總結(jié)了儀器的計量校準。電阻應變測試技術：應變儀振弦應變測試技術；光纖布拉格光柵應變測試技術：第二節(jié)應變測試儀器和技術主要包括：在外力作用下，結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生內(nèi)應力，但很難直接測量結(jié)構(gòu)截面的應力。目前還沒有直接的測試方法，一般的方法是測量應變。應變電測技術是一種轉(zhuǎn)換機械量(如應變、位移等)的測試方法。)通過安裝在試件上的應變儀轉(zhuǎn)換成電阻變化，并通過專用儀器將其轉(zhuǎn)換成電壓、電流或功率輸出，從而獲得應變讀數(shù)。轉(zhuǎn)換過程如圖：第2節(jié)應變測試儀器及技術，電阻應變測試技術：23，具有靈敏度高，測量結(jié)果可靠(幾個微應變)，實現(xiàn)簡單，測量速度快。易于實現(xiàn)全自動

8、數(shù)據(jù)采集、多點同步測量、遠程測量和遙控測試，操作方便，易于掌握測試方法。應變儀測量距離小，易于粘貼。測試時，不能改變結(jié)構(gòu)的原始應力狀態(tài)，不能安裝其他儀器(如機械應變儀)的部位的應變或結(jié)構(gòu)某一部位的應力可以測量，制作大規(guī)時可以測量混凝土結(jié)構(gòu)的應變。第二節(jié)應變測試儀器和技術，電阻應變測試技術的優(yōu)點：0.24，應用范圍廣。它可以在高溫、低溫、高壓、高速、旋轉(zhuǎn)等特殊條件下成功測量，第2節(jié)應變測試儀器和技術，電阻應變測試技術的缺陷：26，電阻應變儀簡稱為應變儀或應變儀。在電阻應變測試中，它是一種將應變轉(zhuǎn)化為電阻變化的傳感元件。它由具有特定特性的粘合劑粘合成型，安裝在待測材料或結(jié)構(gòu)上進行應變測量。除了測量

9、應變、溫度、壓力、裂紋等。電阻應變儀廣泛用于制造各種用途的傳感器。第2節(jié)應變測量儀器和技術，電阻應變儀：27，第2節(jié)應變測量儀器和技術，第2節(jié)應變測量儀器和技術，電阻應變儀：應變儀型號命名規(guī)則，第2節(jié)應變測量儀器和技術，電阻應變儀：ASM2-10/20/30便攜式多通道如圖22所示。長度為l、直徑為d、橫截面積為a、電阻率為33，360的金屬絲的電阻r。第2節(jié)應變測量儀器和技術，電阻應變計的工作原理：31，第2節(jié)應變測量儀器和技術，32。當金屬線被拉伸時，電阻的變化率是：忽略這個項，則公式是：電阻絲的橫向應變。第二節(jié)應變測試儀器與技術33，根據(jù)材料力學，在一定范圍內(nèi)，所以有：個公式：電阻絲材料

10、的泊松比；單電阻絲的靈敏度系數(shù)。第二節(jié)應變測試儀器與技術，34，與兩個因素有關，一是電阻絲材料的泊松比，這是由電阻絲幾何尺寸的變化引起的。當選擇材料時，泊松比是常數(shù)；另一種是由電阻絲單位應變引起的電阻率變化，這也是大多數(shù)電阻絲的常數(shù)。因此，它可以被視為一個常數(shù)。一般來說，上述公式可以寫成：可以看出，應變計的電阻變化率與應變值成線性關系。k通常通過抽樣檢驗確定為一批產(chǎn)品的靈敏度系數(shù)。一般取K=2.0左右。第2節(jié)應變測試儀器和技術，35，膠粘劑的選擇干膠502:快速聚合固化環(huán)氧樹脂膠粘劑：慢速固化工藝防止應變儀受潮和機械損壞的保護措施，第2節(jié)應變測試儀器和技術，電阻應變儀粘貼(安裝):36，粘貼工

11、藝，第2節(jié)應變測試儀器和技術，電阻應變儀粘貼(安裝):37，36第2節(jié)應變測試儀器和技術，電阻應變儀粘貼(安裝):38， 振弦應變測試技術，振弦應變計，39，振弦應變測試技術，振弦應變測試技術的原理：在兩端塊之間拉伸一定長度的鋼繩，將兩端塊牢固地安裝在被測構(gòu)件上，構(gòu)件的變形使兩端都變形。鋼繩的共振頻率由鋼繩附近的電磁線圈測量。 第二節(jié)應變測試儀器與技術，40、振弦應變測試技術，分辨率高，測量結(jié)果準確可靠(0.1)，易受溫度和電磁場影響，抗干擾性能好，數(shù)據(jù)采集和傳輸容易自動化，現(xiàn)場操作方便，應變儀的規(guī)距大，一般為100150毫米，不適合小尺寸元件，響應速度慢，不適合動態(tài)和瞬態(tài)應變測量，一般來說，

12、-1500測試元件和儀器都比較昂貴，各有優(yōu)缺點。第二節(jié)應變測試儀器和技術。41.振弦應變測試技術，工作原理。牢固安裝在待測零件上的振弦應變儀隨待測零件一起變形，從而改變振弦的張力，從而改變其固有頻率。振弦頻率(周期)與變形(應變)之間的理論關系可以表示為：鋼弦固有頻率，鋼弦長度，鋼弦張力，單位長度鋼弦質(zhì)量，第2節(jié)，應變測試設備與技術，第42節(jié)，振弦應變測試技術，工作原理：振弦張力與弦的應變有關，可以表示為：鋼弦應變，振弦應變儀的彈性模量。第2節(jié)應變測試儀器與技術，第43節(jié)振弦應變測試技術，工作原理：完成上述公式后：振弦應變儀的校準系數(shù)(出廠時可測量)，使待測應變與振弦固有振動頻率的平方成正比，

13、進而計算出待測零件的應變。第二節(jié)應變測試儀器與技術，44，振弦應變測試技術，標準距離：振弦應變儀的長度，即兩個安裝塊之間的距離，一般為100，150毫米左右。范圍：指振弦應變儀可以測量的最大應變范圍，一般為3000。校準系數(shù)：指將振弦式應變儀的諧振頻率(周期)轉(zhuǎn)化為應變的常數(shù)。分辨率：指振弦應變儀能夠分辨的最小應變，一般可達0.1。適用溫度范圍：-20-80。振弦式應變儀的技術指標：第2節(jié)應變測試儀器和技術，45節(jié)振弦式應變儀的安裝，預埋振弦式應變儀的安裝，它可以直接粘接到被測部分的表面，用于混凝土表面應變的長期測量，膨脹螺栓的固定和粘接用于鋼結(jié)構(gòu)應變的長期測量，焊接，振弦式應變儀的安裝：第2

14、節(jié)應變測試儀器和技術，46節(jié)光纖光柵應變測試技術， 第二節(jié)應變測試儀器與技術，嵌入式GFRP封裝光纖布拉格光柵應變傳感器，F(xiàn)RP封裝光纖布拉格光柵多維應變儀，47，光纖布拉格光柵應變測試技術，光纖布拉格光柵是指通過光柵技術形成的光纖光柵受到紫外線照射，當作用在光纖布拉格光柵上的被測物理量(如溫度和應變)發(fā)生變化時，會引起波長漂移。 通過檢測波長漂移，可以測量被測物理量的信息。應變和溫度的變化會導致波長漂移，應變和溫度可以通過特定技術分別或同時測量。用于將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的光調(diào)制解調(diào)器。第2節(jié)應變測試儀器與技術，48、光纖光柵應變測試技術，耐腐蝕，抗電磁干擾能力強，可用于惡劣環(huán)境下的監(jiān)測。體積

15、小，光纖光柵長度小于8毫米。使用壽命長。相關研究表明，光纖運行25年后，性能基本沒有惡化。信號損失極小，可實現(xiàn)遠程監(jiān)控和傳輸。它響應速度快，可用于動態(tài)和瞬態(tài)應變測量。它便于分布式測量。采用波分復用技術，可以在一根光纖上串聯(lián)多個不同中心波長的光纖光柵傳感器，波長值可以與測點位置相匹配，實現(xiàn)分布式測量，節(jié)省線路，提高工作效率。優(yōu)點：缺點：成本高。第2節(jié)應變測試儀器與技術，第49節(jié)變形測試儀器與技術，水平位移、垂直撓度和相對滑移角，橋梁結(jié)構(gòu)的靜態(tài)變形類型，常用儀器類型，機械測試儀器，電氣測量儀器，光學儀器，精密水準儀和全站儀，第3節(jié)變形測試儀器與技術，第50節(jié)機械變形測試儀器與技術，機械測量儀器通過機械傳動系統(tǒng)和指示機構(gòu)測量結(jié)構(gòu)應變和各種變形。機械測量儀具有安裝方便、讀數(shù)方便、經(jīng)久耐用、可重復使用等優(yōu)點，因此在許多測試測試中經(jīng)常使用。第3節(jié)變形測試儀器和技術，51。機械變形測試儀器和技術精度高，環(huán)境適應性強，安裝使用方便，測量過程直觀，工作可靠，有優(yōu)缺點，靈敏度低，放大能力有限，需要安裝儀器的支架一般只適合靜態(tài)測量。自動記錄和遠程自動監(jiān)控不方便，因為有很多測試人員在使用。52.機械變形測試儀及技術、百分表和百分表：厘米是一種精密測量工具，通過齒輪齒條傳動機構(gòu)將線位移轉(zhuǎn)換成角位移，并通過齒輪