结构试验量测技术.ppt

结构试验量测技术,概述应变量测位移与变形量测力的量测裂缝、应变场应变及温度的测定,1、人工测量、人工记录2、仪器测量、人工记录3、仪器测量、仪器记录4、自动化数据采集系统进行测量、记录、处理,概述试验数据的量测与采集方法,量测仪器的分类按功能分类,传感器：将感受的各物理量（力、位移、应变等）转变成电信号放大器：将传感器传来的信号进行放大，使之可以被显示和记录显示器：将信号用可见的形式显示出来记录器：将数据记录以利长期保存分析仪器：对采集的数据进行分析处理,量测仪器的分类按工作原理,机械式仪器：纯机械传动、放大和指示电测仪器：利用机电转换，将机械量转换为电量光学测量仪器：利用光学原理转换、放大和显示复合式仪器：以两种或几种原理的组合伺服式仪器：测量和控制功能的组合,量测仪器的分类按用途分,应变计：用来测量应变位移传感器：用来测量位移测力传感器：用来测量荷载倾角传感器：用来测量转角频率计：测量结构振动的频率裂缝传感器：测量混凝土的裂缝测振传感器：测量结构振动的位移、速度和加速度,附着式与手持式接触式与非接触式绝对式与相对式,量测仪器的分类按仪器与结构的关系分,直读式与自动记录式模拟式与数字式,量测仪器的分类按仪器显示与记录方式分,量测仪表的性能指标,量程：仪表所能量测的最小至最大的量值范围。,滞后：在恒定的环境条件下，仪器在整个量测 范围内，从起始值到最大值来回输出中 的最大偏差值或该值与量程的百分比。,精确度：仪表的指示值与被测值的符合程度，常用满程相对误差表示。,灵敏度：被测量的单位变化引起仪器示值的变化值。,最小分度值：仪器的指示或显示装置所能指出 的最小测量值。,温度计,量程：0100 最小分度值：0.1 精确度：当前测量值65.7，实际精确值 65.5，则精确度=（）/100=0.2%灵敏度：200mm/100=2mm/滞后：将该温度计置于冰水混合物中煮开再降为冰水混合物，如显示1，则称该温度计的滞后为1,应变量测,概述电阻应变计电阻应变计的测量电路电路与电阻片的粘贴技术应变的其他量测方法与仪表,概述,应变量测的基本原理：在标准长度范围L内，量测长度变化增量的平均值L，由=L/L求得平均应变。,标距L的选择原则：根据应力的均匀性和材料的均质性选择，应力梯度大，L应尽量小，对非均质材料，如混凝土，L3dmax，砖石结构L4皮砖。,电阻应变计原理及构造,电阻应变片的分类,电阻应变片的主要技术指标,温度适用范围：取决于胶合剂的性质,灵敏系数：由出厂前抽样试验确定，使用 时应变仪的灵敏系数一般应与 应变片相同,电阻值：产品标准为120,规格：敏感栅的有效使用面积LB,标距：敏感栅在纵轴方向的有效长度,应变测量的原理-物理学和数学知识,K0为电阻应变片的灵敏系数为电阻丝材料的泊松比,两边取对数,两边微分,电阻应变量测的基本公式(1),电阻应变量测的基本公式(2),电阻应变量测的桥路连接方法,半桥连接,电阻应变量测的桥路连接方法,全桥连接方法,温度补偿技术,进行温度补偿的原因：(1)温度改变使电阻应变片的导电率发生改变；(2)应变片与构件测点粘贴在一起，温度改变使构件发生变形。,温度对测量结果的影响程度：贴在钢结构上的应变片，当应变片的电阻丝为镍铬合金时，温度变动1度，如果不进行补偿，将引起应力的偏差为14.7MPa。,温度补偿技术温度补偿应变片法,在电桥上接一个与测量片R1相同规格的应变片（温度补偿片）R2，R2粘贴在与试件材料相同的补偿块上，补偿块置于与试件测点相同的温度场中,某些结构或构件，存在着应变符号相反，比例关系已知，温度条件又相同的二个或四个（偶数个）测点，可以将这些应变片按照符号不同，分别接在相应的邻臂上，它们既是工作应变片，又互为温度补偿。,温度补偿技术工作应变片温度互补偿法,多点测量线路,Rt,R1,Rn,R3,R2,A,C,B,全桥桥路：电桥中的四个桥臂上均为工作片。半桥桥路：电桥中二个桥臂上为工作片，另 二个桥臂为固定电阻。桥桥路：电桥中只有一个桥臂（AB）上 为工作片，桥臂BC上为补偿片，另二个桥臂为固定电阻。,实用桥路及其应用,现场实测应变试验,静态电阻应变仪操作试验,试验目的,1熟悉电阻应变仪的操作过程2掌握电阻应变仪单点测量的基本原理3学会电阻应变片作半桥及全桥测量的接线方法和调试,试验原理与方法-半桥测量,试验原理与方法-全桥测量,等强度梁的参数,计算在10N、20N、30N、40N下的应力和应变。,等强度梁特性,何为等强度梁？,1最大加载量 G=50N；2各断面应力相对误差=3%(产品误差)；3梁厚h=3.5mm。,在同一水平位置，沿梁长度方向各点的应力相等。,试验实测数据(1),试验实测数据(2),电阻应变片粘贴技术,应变片检查分选。特别注意同一试验的应变片批号最好一致（灵敏系数K相同）。同一测区的应变片阻值基本一致（在仪器的可调范围内能满足初始平衡条件R1R3=R2R4。,测点处理,测点表面应平整、无锈、无浮浆。混凝土表面一般用环氧树脂打底抹平。测点表面用酒精或丙酮清洗。测点位置准确，应变片长边方向与所测应变方向相同。,应变片粘贴,粘贴用胶一般为502等快干胶或环氧树脂类慢干胶。快干胶适用于短期量测，防潮性能较环氧树脂差、操作时间短。慢干胶在粘贴后需要较长时间（24小时）的固化时间，期间需加压、加温以促使固化。,固化处理,在室温15度以上，湿度60%以下固化12天（环氧树脂类慢干胶）。气温低、湿度大，在自然固化12小时后用人工加温（环氧树脂类慢干胶）。,粘贴质量检查,粘贴牢固，位置、方向准确。无短路、断路现象，阻值与粘贴前相同。电阻应变片与试件间的绝缘度达到50M以上，在恶劣环境应达到500M以上。,导线连接,保证引出线不与试件形成短路。保证量测导线轻微拉动时，引出线不被拉断。导线各连接点应可靠连接，无虚焊。,防潮防护,短期量测且在干燥环境下可不做防潮处理。长期观测或在潮湿环境下必须进行防潮处理，一般用硅橡胶密封。粘贴在钢筋上浇灌入混凝土时，必须用纱布和环氧树脂密封，防止混凝土浇筑过程中损坏电阻应变片。,粘贴在混凝土上的应变片,（L3dmax）,粘贴在钢结构上的电阻应变片,电阻应变仪实物(1),电阻应变仪实物(2),电阻应变仪实物(3),电阻应变仪实物(4),电阻应变仪实物(5),双杠杆应变仪,千分表量测应变,L,位移与变形量测-几种常用的位移传感器,百分表,位移量测仪器的标定,位移量测仪器除机械式百分表和千分表可以由表盘刻度直接读出位移值外，其它位移计一般是接入应变仪，测出应变仪读数，此读数既不是位移，也不是应变。因此，在试验前给位移计一已知的标准位移，同时在应变仪上得到对应的读数，从而求得位移和应变仪读数的对应关系，此过程称为标定。,受压钢管柱试验,一般情况的位移计安装,本例钢管位移测量的问题,钢管位移量测,水准仪、全站仪等测量仪器。水准仪适用于位移量较大，要求精度不高的测量，而全站仪的精度更高一些。,位移量测的其它方法,荷载量测,拉压传感器原理,R1,R6,R7,R8,R4,R3,R2,R5,几种常用的荷载量测传感器,裂缝测量仪器（读数显微镜）,另一种位移或裂缝宽度传感器,电阻应变片粘贴及钢桁架试验,电阻应变片的粘贴方法,试验的五个步骤：(1)领取应变片；(2)桁架试件表面和处理；(3)应变片的粘贴；(4)应变片的检查；(5)制作防潮层。,钢桁架静力试验,钢桁架的计算参数：跨度L=6.0M,高度H=0.6M；下弦用一对角钢2505(面积F=9.606cm2)，腹杆为一对角钢2404(面积F=6.172cm2)。,钢桁架荷载计算,钢桁架应变的计算,课堂小结,掌握量程、精度、灵敏度、滞后等量测仪表指标的意义。掌握电阻应变计测量的原理。掌握不同桥路的测量方式和相应的精度。掌握应变片的粘贴技术。掌握力和位移的测量方法。,