桥梁荷载试验第7章第2节7.2桥梁荷载试验仪器设备13课件讲解

第7章第2节7.2桥梁荷载试验仪器设备主讲人XXX副教授桥梁荷载试验桥梁工程试验与检测土木工程检测技术专业教学资源库Contents123目录仪器性能的基本技术指标仪器的分类测试设备的一般规定土木工程检测技术专业教学资源库桥梁工程试验与检测7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库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。4刻度值：又称最小分度值，是指仪器显示器上最小刻度所代表的测量值。刻度值的倒数为该仪器的放大率。试验时根据被测参数所需的分位数选用适当的仪器。一、仪器性能的基本技术指标7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库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：包括绝对误差和相对误差。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。一、仪器性能的基本技术指标桥梁静动荷载试验仪器按测试对象分类如下表：序号测试参数机械式仪器设备电(声光)测仪器1变位千(百)分表、挠度计、连通管位移计、水准仪、全站仪2应变千分表弓|伸仪电阻应变计、电阻应变仪计算机数据采集系统3裂缝裂缝尺、引伸仪超声波探测仪、读数显微镜4振动参数/测振传感器、放大器、动态信号采集记录分析系统桥梁荷载试验仪器分类表二、仪器的分类7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库1、变位测量设备桥梁测试中最常见的变位测量仪表是千(百)分表、挠度计、连通管、位移计、水准仪、全站仪等。1）线位移测量仪表1种类：常见的有百分表、千分表和挠度计，可以非常方便地直接测读结构的位移。2原理：将测杆的微小直线移动，经齿轮传动放大，变为指计在刻度盘上的转动。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库1）线位移测量仪表常用机械式位移量测仪表的主要性能指标名称精度量程千分表0.001mm1~30mm百分表0.01mm10~50mm挠度计0.1mm不限3组成：由传感结构、转换结构、指示装置和附属装置四大部分组成。4主要性能指标7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库1）线位移测量仪表7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库2）连通管1概念：是一种可用来测量桥梁结构挠度的简单装置。2原理：利用物理学上“连通器中处于水平平面上的静止液体的压强相同”的原理。3特点：连通管用来测量桥梁挠度的优点是可靠、易行，当挠度的绝对值大于20mm时，其1mm最小读数至少可有5%的相对精度。这个精度对小跨度桥梁显然是不合适的，所以选用连通管之前须先了解挠度的期望值。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库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。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库3）光学（光电）仪器（2）精密水准仪——

测量精度达0.01mm①精密水准仪

②数字电子水准仪

特点：电子水准仪的观测精度高，操作简捷，自动观测和记录，并立即用数字显示测量结果。电子水准仪要求有一根能与其配套使用的条形编码尺，该水准尺通常由玻璃纤维或铟钢制成。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库4）桥梁动挠度检测仪

工作原理：在桥梁的测试点上安装一个测点目标靶，在靶上制作一个光学标志点，当桥梁在动载作用下产生振动时，测试靶也跟着发生振动，通过测出靶上标志点在CCD接收面上图像位置的变化值，就可以得到桥梁振动的位移值。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库2、应变仪器设备

1）、引伸计(1)概念及组成：测量构件及其他物体两点之间线变形的一种仪器。通常由传感器、放大器和记录器三部分组成。(2)原理:传感器直接和被测构件接触。构件上被测的两点之间的距离I为标距，标距的变化

I(伸长或缩短)为线变形。构件变形，传感器随着变形，并把这种变形转换为机械、光、电、声等信息，放大器将传感器输出的微小信号放大。记录器(或读数器)将放大后的信号直接显示或自动记录下来。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库2、应变仪器设备

2)、电阻应变计(片)(1)工作原理:当试件受到外力作用而变形时，使得粘贴在试件上的电阻应变片的敏感栅电阻丝截面积发生变化而使其电阻值发生变化，从而以电阻应变片单位电阻的变化量来反映试件单位长度的变化量（即应变)。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库2、应变仪器设备

2)、电阻应变计(片)(2)优点①灵敏度高。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°C)低温(-100-70°C)、高压(上万个大气压)、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。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库2、应变仪器设备

2)、电阻应变计(片)(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。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库2、应变仪器设备

2)、电阻应变计(片)(3)分类②短接式：这种电阻片的制作比较容易，在-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几何形状比容易于保证，而且横向效应系数近于零。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库2、应变仪器设备

2)、电阻应变计(片)(3)分类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。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库2、应变仪器设备

2)、电阻应变计(片)(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0.50。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。在打磨平整的部位准确画出测点的纵、横中心及贴片方向。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库2、应变仪器设备

2)、电阻应变计(片)(4)粘贴步骤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。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。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库2、应变仪器设备

2)、电阻应变计(片)(4)粘贴步骤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。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、环氧树脂等。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库2、应变仪器设备

3)、应变测量的仪器和设备由于由机械应变引起的电阻应变计阻值的变化通常很小，由此产生的电信号十分微弱，而且应变值还有拉、压和动、静之分，所以必须有专门测量应变的仪器进行测量分辨。这种专门的应变测量仪器的系统框图如下:电阻应变计惠斯顿电桥静、动态电阻应变仪静动态数据采集处理系统7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库2、应变仪器设备

(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。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库2、应变仪器设备

(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。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仪。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库2、应变仪器设备(3)静动态数据采集处理系统静、动态数据采集处理系统是基于计算机虛拟仪器技术，既能进行数据采集又能实时处理数据的测试仪器系统。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库3、裂缝观测设备钢筋混凝土结构裂缝的产生和发展，是结构行为的重要特征。一般裂缝出现前，检查裂缝出现的方法是借助于放大镜用肉眼观察，裂缝出现后，可采用读数显微镜或数显式裂缝测宽仪测裂缝宽度的发展变化。1）读数显微镜:是光学透镜与游标刻度玻片等组成的复合仪器，其最小刻度值要求不大于0.05mm。2）裂缝卡:用印刷有不同宽度线条的裂缝标准宽度板(裂缝卡)与裂缝对比量测。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库3、裂缝观测设备3）数显式裂缝测宽仪（1）原理:通过高精度视觉系统获得裂缝图像，实现观测裂缝，并对裂缝图像进行处理,以获得裂缝宽度和长度信息，实现对裂缝远距离、非接触式、高精度、高效率的测量。（2）特点:可以远距离非接触的找寻裂缝位置,并对裂缝宽度、长度、形状等进行观测测量，现场测出数据，对裂缝进行拍照,自动生成检测报告,大大提高工作的效率。7.2桥梁荷载试验仪器设备土木工程检测技术专业教学资源库1）试验用测试设备的技术性能应符合相关标准的规定。试验用测试设备应按规定定期进行检定、校准。宜使用先进的测试设备。注意：《检测和校准实验室能力的通用要求》(GB/T27025--2008)第5.6.1条规定:用于检测和(或)校准的对检测、校准和抽样结果的准确性或有效性有显著影响的所有设备，包括辅助测量设备(例如用于测量环境条件的设备)，在投入使用前应进行校准。对一些特别重要的试验，在试验前通常对仪器的主要指标进行专门的标定。7.2桥梁荷载试验仪器设备