應變電測法在橋梁結構中的應用

隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展，應變電測技術在橋梁結構應力檢測中得到了廣泛應用，各種新型應變儀不斷研發(fā)生產(chǎn)，大大提高了橋梁結構試驗的測試精度及測試效率，使大型橋梁結構試驗成為可能。本節(jié)主要介紹結構應力應變電測技術的原理及應用。
電阻應變測量原理
將電阻應變片粘貼在被測構件上，當構件變形時，應變片與構件一起變形，致使應變片的電阻值發(fā)生相應的變化，換算成應變值或輸出與應變成正比的模擬電信號，用應變儀采集下來或直接存入計算機進行處理，得到所需要的應力應變值。
電阻應變片的選用
應變片品種和規(guī)格很多，選擇時必須從滿足測試要求，使用方便和盡可能節(jié)省成本等原則出發(fā)，結合被測試件所處的環(huán)境條件、被測材料的勻質(zhì)程度、測點部位的重要程度以及應變范圍等多方面考慮。
電阻應變片的粘貼和連接
電阻應變片的粘貼和焊接是應變測試技術中較重要的一步，必須引起足夠重視，通過結合工程實踐，提出正確的操作步驟及其相應的注意事項。
電阻應變片的選擇
首先檢查電阻應變片的外觀質(zhì)量，好的應變片應該絲柵平直整齊、均勻、無氣泡、無霉、無銹蝕，基底和覆蓋層無破損。其次，用惠斯頓電橋測定應變片的電阻值，其準確度應達到0.1ω，以便按阻值的大小進行編組配對。工作片與補償片之間的電阻值之差不宜大于0.2ω，以免橋臂阻值不能調(diào)平衡。
試件的表面處理
被測表面與電阻應變片之間是否能牢固地粘在一起，是直接影響被測物與應變片變形傳遞的關鍵。為使應變片能夠粘貼牢固，應對被測表面進行專門處理。
從工程實踐表明，對于鋼試件，可通過采用砂輪片、鋼絲刷等對試件去銹，去銹的長度比應變片長2-3倍。螺紋鋼筋在不損傷有效面積的條件下，磨去幾個螺紋。去銹以后，需要砂紙拋光，并達到光潔。拋光結束前的砂削方向應與貼片方向斜交。最后用丙酮棉花擦拭貼片處。而對于混凝土試件，用砂輪磨平欲測的混凝土表面部位，然后涂上一層薄薄地環(huán)氧樹脂，待其干燥。等底層完全干燥后，用細鐵砂紙將表面磨平，注意砂磨方向應與貼片方向斜交。最后用無水酒精棉花擦拭貼片處。
粘貼應變片
目前適用于金屬或混凝土的貼片且較常用的膠粘劑為氰基丙烯酸乙酯類粘貼劑，粘貼劑在常溫下吸收空氣中的微量水分并固化，使用時僅用手指加壓0.5-1min，便能初步固化。現(xiàn)場使用特別方便。環(huán)氧樹脂類粘貼劑也可用來貼應變片。貼片時，先要看清應變片的位置、方向。把膠水滴在應變片粘貼面上，片子貼上去以后，蓋上一張塑料薄膜，用大拇指輕輕按住片子，擠出氣泡和多余的膠水，注意留心電阻片的位置和方向不能移動。由于粘結劑是一種快干型粘貼劑，所以操作過程中需要熟練技術和經(jīng)驗。
應變片的干燥處理和質(zhì)量檢查
應變片粘貼后必須使粘貼劑充分干燥，以保證應變片能夠傳遞試件的變形，同時保證應變片的絕緣度，以免造成讀數(shù)漂移。應變片的干燥方法可以分自然干燥和人工干燥。當溫度大于15℃，相對濕度**60%時，可采用自然干燥，干燥時間一般需要24h。人工干燥就是用紅外燈刨或電吹風烘烤，溫度一般控制在50℃以下，干燥時間一般只需1h。應變片的粘貼質(zhì)量主要是指粘貼層的好壞，幾何位置是否正確，粘貼層是否有氣泡、引出線是否完好等等。還有一個與粘貼質(zhì)量有關的因素是試件與應變片引出線之間的絕緣度，這個絕緣度值至少要大于100mω，對測量時間較長的情況，應在200mω以上。
應變片的防潮處理
對應變片進行干燥處理和質(zhì)量檢查后，應及時對應變片進行防潮處理，這在野外試驗是必須的。應變片的短期防潮處理比較簡單。對于應變片的長期防潮，一般采用環(huán)氧樹脂配固化劑，也可將石蠟和松香加熱熔化使用。
應變片的導線連接
在每片應變片的引出線下面貼一條接線端子，把應變片的引出線和后續(xù)接線一起焊在過橋上。應變片的連接導線與采用的應變儀器和測試內(nèi)容有關。
惠斯頓電橋溫度補償處理技巧
對于接入電橋的電阻應變片的電阻值隨溫度變化，這一變化當然要引起電橋輸出電壓，一般每升溫1℃，應變放大器輸出的變量可達幾十微應變。雖然，這是非受力應變，需要排除。根據(jù)應變電橋的輸出特性，應用上不難對溫度進行補償，只要用一片和工作片阻值、靈敏系數(shù)和電阻溫度系數(shù)都相同的應變片，把它貼在一塊與被測件材料相同而不受力的試件上，并使它們處于同一溫度場，電橋連接時使工作片和補償片處在相鄰橋臂中，這樣溫度變化就不會造成電橋的輸出電壓。
實際使用上，補償片可采用單點補償多點的辦法，具體補多少點要根據(jù)被測物的材料特性、測點位置及環(huán)境條件決定。一般橋梁應變測量，可以一補十。但必須注意，在特別嚴格或特殊場合，需要單獨進行補償。
結語
文章可結合實踐經(jīng)驗，著重論述橋梁檢測中應變電測的應用技術，并以應變檢測為例介紹檢測橋梁中的檢測原理、方法，具體提出電阻應變計的選用等，為**提供參考借鑒。
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