简论桥梁结构试验检测应变和挠度测量方法.pdf

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1、简论桥梁结构试验检测应变和挠度测量方法姚育文(中铁十八局轨道交通公司)摘要：应变与挠度作为桥梁结构试验检测的两个物理量，对于整体桥梁结构试验检测起到了至关重要的作用。本文旨在研究桥梁结构试验检测应变和挠度测量方法．从应变电测技术、光纤应变测试方法、钢弦式应变测量传感器以及新型的挠度测量方法的角度详细进行阐述，为我国桥梁检测的发展提供一些可行性的思路。关键词：应变；挠度烈量；桥梁结构；试验检泓；方法中图分类号：U‘辑6文献标识码：B文章编号：1672—4011(2012)05一0087—020前言随着我国经济的不断发展

2、与进步，国家对桥梁的结构以及质量给予了高度的关注和重视，不断研发和开创新型的桥梁结构试验检测方法和技术，以适应当今社会日益增长的建设需求，为国家桥梁的建设提供充足的保障。应变和挠度作为桥梁结构试验检测的两个物理量，直接关系着整个桥梁结构的安全和质量，具有至关重要的意义。如何提高桥梁结构试验检测应变和挠度的测量方法是我们当前所面临的主要问题，笔者结合多年的桥梁结构检测经验，从理论和实际操作两方面详细分析检测应变和挠度的新方法和新技术，为我国桥梁检测指明方向和思路。l桥梁结构试验检测的实际意义以及应变与挠度的概念分析科学

3、试验是理论发展的前提，更是检测理论的最好方法。当前我国对于桥梁结构的理论分析众多，但是对于实际的桥梁结构试验检测仍处于相对落后的状态。加强桥梁结构试验检测的力度和强度不仅为推动了桥梁结构设计的理论的发展，更为实际的桥梁结构建设起到了无可替代的促进作用。我国的桥梁结构试验检测主要是针对桥梁本身设计的原型结构以及桥梁模型结构进行科学有效地检测和试验，其中主要由试验准备工作、理论计算工作、实际现场试验工作以及试验和理论分析整理工作等部分构成的，目的在于核实桥梁结构的承载能力大小以及使用和应用的具体条件；评估和测量已有桥梁的

4、实际使用性能和基本的承载能力；分析桥梁结构中每个构件的具体受力程度，总结桥梁结构中构建受力的基本规律。应变与挠度作为桥梁结构试验检测的两个物理量，对于整体桥梁结构的试验检测起着决定性的作用。其中，应变主要指的是桥梁构件中的任意一点由于受到外力的作用而发生构件形状或大小以及尺寸上的相应变化。应变大致分为线应变、切应变以及一点的应变状态。每一种应变方式的变化角度和变化范围都有所不同，但目的都在于测量物体本身的承受力大小以及适应能力，以保障物体的安全运行。挠度主要强调的是桥梁、桁架等具体的受弯部件在强力的荷载作用下所产生的

5、最大程度的变形，一般都以Y轴的变形为主，又被称为部件的竖向变形。2桥梁结构试验检测应变的测量方法2．1应变电测的检测技术应变电测的检测技术主要是指：利用应变片将桥梁中所能产生的各种力学量转化为电阻变化，并通过专业的设备仪器将电阻在转化为电力、电压以及功率进行输出，依据设备仪器中所显示的读数，达刭测量的目的。具体操作转化流程见图1。电阻应变片l[测量线路l[效大器l臣指示仪表或者记录仪器图l电阻应变片测量转化流程应变电的测量技术主要具有以下优势：测量速度快、测量结果精确且灵敏度高；自动化数据采集以及多点同步测量的应用；

6、遥控检测以及远距离测量的应用；操作简单方便；质量较轻；使用范围广泛；适用程度广。其中应变片作为测量中的主要工具，一般由敏感栅、基底、粘合裁、引出线以及覆盖层构成，主要应用在电阻的应变测试中，呈现出特定的粘结剂粘成型，利用传感元件，测出实际的应变量。而电阻应变仪正是基于应变片的原理而形成的，分为动态电阻应变仪、静态电阻应变仪以及静动态电阻应变仪。每种应变仪的功能虽然不同，但是其构造都是一致的，即电源、测量桥路、相敏检波器、指示记录器、振荡器、放大器、滤波器组成的。电阻应变仪在实际运行中主要涉及了电桥运行原理、平衡电桥原

7、理以及温度补偿技术。电桥运行原理中一般应用的是惠斯登电桥(如图2)。其中惠斯登电桥具有桥线性能好、测量范围广、林敏度高、易于实现温度补偿的优势。同时，基于电桥输出的电压大小变化同桥臂的电阻变化程度以及应变量的比值成为正比，导致电压输出值和桥臂之间的应变指数为线性拟合关系，并使相邻之间的桥臂应变符号正好相反，但相对的桥臂应变符号却相同。根据这个原理就可充分解决在测试中所产生的灵敏度以及温度补偿的问题。B图2惠斯登电桥钢弦传感器通过作用在弦上激励力，使振弦根据电流脉冲而散发的电磁吸力达到激励作用。即电流脉冲袭击时促使磁铁

8、磁性降低，使钢弦受磁铁的吸引力而直接被吸引，但当又一波电流冲击到来时，这种磁性就弱化了，而钢弦脱离磁铁发生震动，形成变磁组，以实现交变电流的输出，m依据检测电流电势的频率进行检测。2．2光纤应变测试法光纤应变测试法是建立在电测技术基础之上，弥补了电测技术的缺陷，实现了桥梁结构检测的远距离、高精度、长期性以及分布式的要求。同时，光纤光栅由于自身的