建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)指導(dǎo)書(朱志輝)

1、結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書土木工程專業(yè)用中南大學(xué)土木工程學(xué)院 試驗(yàn)一 電阻應(yīng)變片的粘貼及防潮技術(shù)一、試驗(yàn)?zāi)康模赫莆諔?yīng)變片的粘貼技術(shù)二、試驗(yàn)儀表與器材1直流電橋2兆歐表3萬用表4粘接劑5常溫用電阻變應(yīng)片：（每人一片）6鋼桁架7電烙鐵等小工具8丙酮三、試驗(yàn)方法1電阻應(yīng)變片的選擇在應(yīng)變片靈敏系數(shù)K相同的一批應(yīng)變片中，用直流電橋測量應(yīng)變片的電阻值R，將電阻差值變化在0.5范圍內(nèi)的應(yīng)變片選出待用。直流電橋的使用：選好倍率精度（指示表上方），調(diào)好指示表為0，將被測應(yīng)變片接入接線端RX，然后，同時(shí)接下開關(guān)B和C，旋轉(zhuǎn)4個(gè)旋鈕（從大到小），使指示表指針指0。此時(shí)，4個(gè)旋鈕指示數(shù)值和再乘以倍率，即是被測應(yīng)變片的電阻值。

2、該片的阻值和靈敏系數(shù)K（應(yīng)變片廠家標(biāo)定）應(yīng)作記錄。2桁架試件表面的處理用砂紙、銼刀等工具將試件貼片位置的油污、漆層、銹跡除去，再用細(xì)砂紙打成450交叉紋，并用棉球蘸丙酮將貼片位置擦洗干凈，到棉球潔白為止。然后，在試件上用畫針畫出貼片的準(zhǔn)確位置。3粘 貼用左手掐住應(yīng)變片引線，右手在應(yīng)變片沾貼面上薄薄的涂上一層粘接劑（注意應(yīng)變片的正、反面），同時(shí)，在試件貼片位置上涂上一層粘接劑，并迅速將應(yīng)變片準(zhǔn)確地放在粘貼位置上，將一小片塑料薄膜蓋在應(yīng)變片上面，用手指順著應(yīng)變片依次壓多余的膠水，按住應(yīng)變片1-2分鐘后把塑料薄膜輕輕揭開， 檢查有無氣泡、堯曲、脫膠等現(xiàn)象，如影響測量時(shí)，應(yīng)重貼。最后，貼上連接片，焊出

3、引線，作好引線編號(hào)。4檢 查（1）用萬用表的電阻擋檢查應(yīng)變片有無短路、斷路現(xiàn)象，如不能排除故障，則重貼。（2）用兆歐表檢查應(yīng)變片與試件之間的絕緣度（500M以上合格）低于500M時(shí)，則用紅外線燈烘烤至合格。方法：兆歐表紅接試件，黑接應(yīng)變片，由慢逐漸加快地?fù)u動(dòng)儀表手把，指針偏轉(zhuǎn)至一定位置上，指出的數(shù)值即為絕緣度。5制作防潮層為使應(yīng)變片能在潮溫環(huán)境或混凝土中具有足夠的絕緣度，在應(yīng)變片貼好后，必須制作防潮層。示意圖如下：四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1簡述整個(gè)操作過程及注意事項(xiàng)；2簡單分析故障原因和排除方法；3體會(huì)與建議。五、思考題：萬用表、兆歐表、電橋的使用應(yīng)注意什么？應(yīng)變片粘貼應(yīng)注意什么？試驗(yàn)二 靜態(tài)電阻應(yīng)

4、變儀操作試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康?熟悉電阻應(yīng)變儀的操作過程2掌握電阻應(yīng)變儀單點(diǎn)測量的基本原理3學(xué)會(huì)電阻應(yīng)變片作半橋及全橋測量的接線方法和調(diào)試4學(xué)習(xí)預(yù)調(diào)平衡箱的使用二、試驗(yàn)設(shè)備及儀表1YJ-26靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，及預(yù)調(diào)平衡箱2TJ-型不銹鋼等強(qiáng)度梁三、試驗(yàn)原理及方法靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的讀數(shù)儀與各橋臂應(yīng)變片的應(yīng)變值i，有下列關(guān)系：儀=（1-2+3-4）式中1、2、3、4分別為四個(gè)橋臂的應(yīng)變值。（一） 半橋接線與測量圖2-1 圖2-2如果應(yīng)變片R1接于應(yīng)變儀AB接線柱，溫度補(bǔ)償片R2接于BC接線柱，則構(gòu)成外半橋，如圖21，另內(nèi)半橋由應(yīng)變儀內(nèi)部兩個(gè)無感繞線電阻構(gòu)成。應(yīng)變儀讀出的應(yīng)變值為：儀=1若梁上同一截面處的壓區(qū)

5、和拉區(qū)分別貼應(yīng)變片R1和R2接于AB和BC接線柱構(gòu)成外半橋，如圖2-2，兩電阻應(yīng)變片則互為補(bǔ)償，應(yīng)變儀讀出應(yīng)變值為：儀=1-2又因1=-2，所以有：儀=22（二）全橋接線與測量如果梁上 一截面的壓區(qū)貼片R1、R3接于AB、CD接線柱，溫度補(bǔ)償應(yīng)變片R2、R4圖2-3 圖2-4接于BC、DA接線柱，構(gòu)成全橋，如圖2-3。而應(yīng)變儀讀出應(yīng)變值為：儀=1+因1=3，故有：儀=21若梁上同一截面的壓區(qū)應(yīng)變片R1，R3仍接于AB和CD接線柱，而拉區(qū)貼應(yīng)變片R2、R4，并接于BC和DA接線柱組成全橋，如圖24，則應(yīng)變儀讀出應(yīng)變值為：儀=1-2+3-4因1=3=-2=-4，故有：儀=41（三）等級(jí)度梁特性1最

6、大加載量 G=50N2各斷面應(yīng)力相對(duì)誤差 =3%（產(chǎn)品誤差）3梁厚h=3.5mm四、試驗(yàn)步驟：1按上述接橋方法分別接通橋路，并須復(fù)查無誤。2用螺絲刀在電阻應(yīng)變儀上的調(diào)零孔中進(jìn)行調(diào)平至指針對(duì)零。3預(yù)加10N力檢查儀表和裝置工作是否正常。4正式試驗(yàn)，每級(jí)加載10N，共加四級(jí)。記取讀數(shù)，重復(fù)三次（若兩次相差5不再做第三次）試驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表1。5測定計(jì)算等強(qiáng)度梁彎應(yīng)力理論值時(shí)所需的有關(guān)數(shù)據(jù)。6做完以上試驗(yàn)之后，用聯(lián)線把預(yù)調(diào)平衡箱與儀器接通，并把電阻片的導(dǎo)線分別按半橋；全橋改接在平衡箱上。初步學(xué)習(xí)如何應(yīng)用平衡箱做多點(diǎn)測量。五、試驗(yàn)報(bào)告1按要求整理出各種測量數(shù)據(jù)，并作應(yīng)變儀按半橋和全橋接線測量的比較。2討論

7、不同橋路接法的優(yōu)缺點(diǎn)和使用條件。3分析對(duì)比等強(qiáng)度梁的理論計(jì)算值與實(shí)測值及體會(huì)。表1接 法半 橋 接 法 （1）半 橋 接 法 （2） 荷載次序010N20N30N40N010N20N30N40N123平 均接 法半 橋 接 法 （1）半 橋 接 法 （2） 荷載次序010N20N30N40N010N20N30N40N123平 均附：YJ-26靜態(tài)電阻應(yīng)變儀一般操作程序一、前面板各部分名稱和作用前面板排列示意圖如圖1所示：圖1前面板各部分功能說明：電源開并（琴鍵自鎖開關(guān)）：按下此開關(guān)，儀器接通電源。電源檢測開關(guān)（琴鍵無鎖開關(guān)）：按下此開關(guān)，紅色發(fā)光二極管便亮；如發(fā)光二級(jí)管很亮，說明干電池電源充足

8、；如光發(fā)二級(jí)管較暗，說明干電池電源已不足。在儀器使用過程中，一般不按下此開關(guān)。發(fā)光二極管：見說明?；汩_關(guān)：基零、標(biāo)定、測量開關(guān)為琴鍵互鎖開關(guān)。按下此開關(guān)，儀器顯示應(yīng)為0000或-0000，如不為零值可調(diào)節(jié)后機(jī)板上“調(diào)基零”電位器。標(biāo)定開關(guān)：按下此開關(guān)，儀器處于內(nèi)標(biāo)定狀態(tài)，并且為正值顯示，調(diào)節(jié)靈敏度電位器便可得到相應(yīng)的標(biāo)定值。內(nèi)標(biāo)定值與儀器輸入信號(hào)大小無關(guān)。測量開關(guān)：按下此開關(guān)，儀器處于測量狀態(tài)。靈敏度電位器：根據(jù)應(yīng)變片靈敏系數(shù)不同，可調(diào)節(jié)該電位器使儀器靈敏系數(shù)與應(yīng)變片靈敏系數(shù)為一致。順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)電位器，增大靈敏系數(shù)；反之則減小靈敏系數(shù)。本儀器在設(shè)計(jì)時(shí)定為：當(dāng)靈敏系數(shù)為2.00時(shí)，標(biāo)定值為1

9、5000，靈敏系數(shù)與標(biāo)定值關(guān)系如表1所示。當(dāng)應(yīng)變片靈敏系數(shù)為表1中未列出的數(shù)值，則用戶根據(jù)K=K原理求得相應(yīng)的標(biāo)定值，由上可知，當(dāng)K=2.00，=15000，在已知K情況下可得調(diào)節(jié)靈敏度電位器，使儀器顯示為值，則此時(shí)儀器的靈敏系數(shù)為K值。表1靈敏系數(shù)K標(biāo)定值（）1.80166671.90157861.95153842.00150002.05146342.10142862.20136362.30130432.40125002.50120002.6011538調(diào)節(jié)電位器：當(dāng)測量橋路處于不平衡狀態(tài)時(shí)，調(diào)節(jié)該電位器，使儀器顯示為0000或-0000。順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)電位器，顯示朝正值增大方向變化；反之顯

10、示朝負(fù)值增大方向變化。顯示器：四位半液晶數(shù)字顯示，直接顯示應(yīng)變值（）。當(dāng)儀器顯示為正值時(shí)，符號(hào)“+”不顯示出來；當(dāng)儀器顯示為負(fù)值時(shí)，符號(hào)“”有顯示。二、后面板各部分名稱和作用后面板排列示意圖如圖2所示：圖2后面板各部分功能說明：接線柱組A、B、C、D1、D、D2：各接線柱與測量橋路各頂端的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3所示：A、C：橋壓輸入端A（+）、C（-）D、B：橋路輸出，送放大器輸入端圖3從圖4可見，作為半橋測量時(shí)，D1、D、D2三點(diǎn)必須用連接片短接起來，作為全橋測量時(shí)，D1、D、D2三點(diǎn)之間必須斷開，即去掉連接上，單點(diǎn)測量時(shí)，A端與B端之間，B端與C端之間分別接上工作片和補(bǔ)償片，多點(diǎn)測量時(shí)，A端與B端

11、之間、B端與C端之間不接任何片子，而是通過預(yù)調(diào)平衡箱來實(shí)現(xiàn)。（11）接口輸出座：從該座子上直接可得儀器內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器（7135）上串行輸出信號(hào)，座子上編號(hào)與串行輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示，用戶可根據(jù)需要，自行配打印接口等。表2座子編號(hào)輸出信號(hào)座子編號(hào)輸回信號(hào)座子信號(hào)輸出信號(hào)1ST6POL11B3（MSB）2DGND7R/H12D33BUSY8OR13D44D29D5(MSD)14B45D1(LSD)10B215B1（DSB）圖4(12)預(yù)調(diào)箱插頭座：本儀器可直接與P01R18型預(yù)調(diào)平衡箱相連接。五芯插頭座接線如圖4所示：（13）、（14）外接直流穩(wěn)壓電源插頭座；當(dāng)本儀器不使用干電池，而直接用

12、外接電源時(shí)，可用兩組相同的直流穩(wěn)壓電源（+4.50+0.60）V直接插入到這兩個(gè)座子上，內(nèi)部干電池將自動(dòng)斷開。外接電源插頭線及座子正負(fù)極性分別由圖5和圖6所示。圖5 圖6（15）連接片：見說明。（16）調(diào)基零電位器：見前面板各部分功能說明。三、使用條件本儀器在下列條件下可以使用：1環(huán)境溫度：0-400C，溫度變化速度不大于10C/h。2相對(duì)溫度：30%-85%。3周圍無腐蝕性氣體及強(qiáng)磁場干擾。4使用時(shí)避免強(qiáng)烈的震動(dòng)與沖擊。5儀器預(yù)熱時(shí)間為30min。四、測量橋路的準(zhǔn)備工作1測量片和溫度補(bǔ)償片的阻值及溫度系數(shù)、靈敏系數(shù)應(yīng)盡量相同，這樣便于平衡和測量。補(bǔ)償片應(yīng)貼在與試件相同的材料上，與測量片保持同

13、樣的溫度，應(yīng)變片對(duì)地絕緣電阻應(yīng)在500M以上，測量片不受陽光曝曬，高溫輻射的空氣劇烈流動(dòng)的影響。2測量導(dǎo)線采用屏蔽電纜（推薦用RVVP聚乙烯屏蔽電纜）。測量時(shí)導(dǎo)線不能移動(dòng)。3在單點(diǎn)測量情況下，選擇測量橋接線方式：（1）半橋測量：在應(yīng)變儀D1、D、D2接線柱之間連接片短路并旋緊，在應(yīng)變儀A、B、C接線柱之間接應(yīng)變片并旋緊。（2）全橋測量：將應(yīng)變儀D1、D、D2接連柱之間用連接片拿掉（開路）；在應(yīng)變儀A、B、C接線柱之間接應(yīng)變片并旋緊。4本應(yīng)變儀與P10R-18型預(yù)調(diào)平衡箱配用可作多點(diǎn)測量（10點(diǎn)以下用一臺(tái)平衡箱，10點(diǎn)以上用數(shù)臺(tái)平衡箱聯(lián)用）。用五芯插頭線連接應(yīng)變儀和預(yù)調(diào)箱。（1）應(yīng)變儀A、B、C

14、接線柱不再接應(yīng)變片，而D1、D、D2接線柱上的連接片半橋測量時(shí)加，全橋測量時(shí)去掉。（2）半橋測量單點(diǎn)補(bǔ)償時(shí)，先將C排接線柱上五點(diǎn)連接片去掉，然后將各點(diǎn)的測量片和被償片分別接到平衡箱A、B和B、C接線柱上。（3）半橋測量5點(diǎn)公共補(bǔ)償時(shí)，可將各點(diǎn)的測量片接到A、B接線柱上，并將C接線柱用5點(diǎn)連接片連好并旋緊，在B、C間接入補(bǔ)償片。（4）半橋測量10點(diǎn)公共補(bǔ)償時(shí)，可在（3）的基礎(chǔ)上再將兩排C接線柱用導(dǎo)線短接起來。 (5)全橋測量時(shí)，全部連接片去掉，分別在A、B，C、D接線柱上接入測量片和補(bǔ)片。 (6)多臺(tái)平衡箱聯(lián)用時(shí)，當(dāng)某點(diǎn)預(yù)調(diào)平衡或測量時(shí)，除該臺(tái)平衡箱開關(guān)置于相應(yīng)某點(diǎn)位置外，其余各臺(tái)平衡箱的開關(guān)均

15、應(yīng)置于“切換”位置上。五、儀器使用的準(zhǔn)備工作請(qǐng)按下列步驟順序進(jìn)行：1首先確定是使用外接直流穩(wěn)壓電源還是干電池供電注意將干電池裝入儀器中時(shí)正負(fù)極一定要正確；外接直流穩(wěn)壓電源插頭上極性應(yīng)與圖6所示一致。當(dāng)干電池已裝入儀器中，再外接直流穩(wěn)壓電源時(shí)，只要將外接直流穩(wěn)壓電源直接插入到儀器后面的面板上即可。2D1、D、D2用連接片短接起來并旋緊，在A、B與B、C間接入用膠木密封的2X120精密線繞無感電阻，其中兩根相同顏色線分別接入到A、C接線柱上，另一根顏色接入到B接線柱上。3先按下“基零”琴鍵開關(guān)。4按下電源開關(guān)。儀器顯示應(yīng)為0000(一0000)或零值附近值。5按下電源檢測開關(guān)，如發(fā)光二極管很亮，說

16、明干電池充足；如發(fā)光二極管較暗，說明干電池已不充足，此時(shí)最好更換電池，如果確認(rèn)干電池是充足的，則此項(xiàng)內(nèi)容可省略。6按下“測量”檔琴鍵開關(guān)，調(diào)節(jié)“調(diào)零”電位器，使儀器顯示為0000或一0000。六、儀器的使用1.根據(jù)實(shí)際測量情況，確定好測量橋的聯(lián)接方式，詳見(四)中的34中的內(nèi)容。2按下電源開關(guān)，儀器預(yù)熱30min。3按下“基零”琴鍵開關(guān)，儀器顯示應(yīng)為0000(一0000)，如顯示不為零值，可調(diào)節(jié)后面板上“調(diào)基零”電位器，使儀器顯示為零值。4如果應(yīng)變片靈敏系數(shù)不為2.00時(shí)，按下“標(biāo)定”琴鍵開關(guān)，調(diào)節(jié)“靈敏度”電位器，使儀器顯示為該靈敏系數(shù)所對(duì)應(yīng)的標(biāo)定值，參閱表l與式(1)進(jìn)行。注意：當(dāng)“靈敏度

17、”電位器調(diào)節(jié)好后，在整個(gè)測量過程中不允許再調(diào)節(jié)該電位器。5按下“測量”檔琴鍵開關(guān)。注意：如果是單點(diǎn)測量(即測量點(diǎn)未經(jīng)預(yù)調(diào)平衡箱)，可調(diào)節(jié)應(yīng)變儀上“調(diào)零”電位器 ；如果是多點(diǎn)測量，則不可再調(diào)節(jié)應(yīng)變儀上的“調(diào)零”電位器，每點(diǎn)測量橋路的預(yù)調(diào) 平衡方式須通過調(diào)節(jié)預(yù)調(diào)平衡箱所對(duì)應(yīng)的電位器來實(shí)現(xiàn)。預(yù)調(diào)平衡方式有兩種情況， a將所有點(diǎn)測量橋路的平衡都調(diào)節(jié)在0000(或一0000)值上；b將所有點(diǎn)測量橋路的平衡進(jìn)行粗略調(diào)節(jié)，即每個(gè)橋路的初始值不盡相同。6測量值記錄；采用逐點(diǎn)測量逐點(diǎn)記錄方式。對(duì)于5a情況：應(yīng)變儀讀值即為每點(diǎn)試件測量值。對(duì)于5b情況：測量前必須讀取初始值，加載后記錄末讀數(shù)，末初讀數(shù)之差，才為試件測量值。七、測量值修正符號(hào)說明：將得到的測量值用表示；修正后測量值用表示。1采用不同橋路結(jié)構(gòu)形式當(dāng)同一測量橋路中設(shè)有1片工作片，1片補(bǔ)償片時(shí)，對(duì)測量值不需要進(jìn)行此項(xiàng)修正。當(dāng)測量橋路中有2片或4處工作片時(shí)，需要對(duì)測量值分別按下式進(jìn)行修正。半橋（2片工作片）： 式（2）全橋（4片工作片）： 式（3）2測量長導(dǎo)線修正當(dāng)應(yīng)變片與預(yù)調(diào)平衡箱或應(yīng)變儀之間的聯(lián)接的導(dǎo)線較長時(shí)，設(shè)導(dǎo)線電阻的阻值為r（），由于r串聯(lián)接入橋臂，但r不隨應(yīng)變而變化，從而使測試橋臂阻值的相對(duì)變化率減小，從應(yīng)變儀上得到的測量顯示值也相對(duì)減小，所以測量導(dǎo)線較長必須對(duì)測量