工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)

《工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)》《工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)》

第1章

緒論(2學(xué)時(shí)）第2章應(yīng)變測(cè)試技術(shù)(8學(xué)時(shí)）第3章橋梁檢測(cè)、評(píng)定及力學(xué)性能試驗(yàn)(6學(xué)時(shí)）

第4章橋涵工程基礎(chǔ)檢測(cè)(0學(xué)時(shí)）第5章橋梁上部結(jié)構(gòu)檢測(cè)(8學(xué)時(shí)）第6章橋梁荷載試驗(yàn)(6學(xué)時(shí)）第7章專題講座(2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容(32+16學(xué)時(shí)）本章教學(xué)內(nèi)容§2.1概述§2.2電阻應(yīng)變計(jì)§2.3電阻應(yīng)變儀工作原理§2.4測(cè)量電橋的接法§2.5橋臂接法訓(xùn)練§2.6電阻應(yīng)變測(cè)試中應(yīng)注意的若干問(wèn)題

§2.7鋼弦應(yīng)變計(jì)與光纖光柵應(yīng)變計(jì)§2.8拉索/吊桿內(nèi)力測(cè)試應(yīng)變測(cè)試技術(shù)

§2.1概述

①測(cè)試精度高

鋼弦應(yīng)變計(jì)，光纖光柵應(yīng)變計(jì)約②傳感器元件小、無(wú)附加質(zhì)量最小標(biāo)距2mm-金屬；最長(zhǎng)標(biāo)距100.0mm-混凝土

③適用范圍廣

高溫、低溫，金屬、混凝土，靜態(tài)、動(dòng)態(tài)2應(yīng)變測(cè)試技術(shù)電阻應(yīng)變測(cè)試優(yōu)點(diǎn)：§2.2電阻應(yīng)變計(jì)2應(yīng)變測(cè)試技術(shù)標(biāo)距160mm標(biāo)距15mm標(biāo)距100mm§2.2電阻應(yīng)變計(jì)2應(yīng)變測(cè)試技術(shù)電阻應(yīng)變計(jì)組成：

金屬絲敏感柵、基底、覆蓋層、引線等2應(yīng)變測(cè)試技術(shù)電阻應(yīng)變計(jì)粘貼工藝

①標(biāo)記應(yīng)變片粘貼區(qū)域；②該標(biāo)記處結(jié)構(gòu)表面打磨，除去表塵；③利用丙酮或無(wú)水酒精擦拭打磨處；④將打磨處摸上薄薄一層粘結(jié)膠（502膠、AB膠）；⑤將應(yīng)變片對(duì)準(zhǔn)貼正，輕輕按壓排除片下多于之膠；⑥連接接線端子，小心焊接應(yīng)變片與接線端；⑦焊接信號(hào)輸出導(dǎo)線；⑧將整個(gè)應(yīng)變片及接線端子涂上防水膠（704硅膠）?！?.2電阻應(yīng)變計(jì)2應(yīng)變測(cè)試技術(shù)應(yīng)變花注：花絮：一種L型光柵應(yīng)變計(jì)的誕生§2.2電阻應(yīng)變計(jì)2應(yīng)變測(cè)試技術(shù)電阻應(yīng)變計(jì)變形特點(diǎn)：

金屬絲敏感柵受力變形，電阻絲的電阻Ｒ發(fā)生改變，有式中：K為比例常數(shù)（應(yīng)變計(jì)靈敏系數(shù)）§2.3電阻應(yīng)變儀工作原理2應(yīng)變測(cè)試技術(shù)電阻應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)組成：

①電阻應(yīng)變計(jì)(傳感元件)②電阻應(yīng)變儀(測(cè)試系統(tǒng))③數(shù)據(jù)記錄裝置§2.3電阻應(yīng)變變儀工作作原理2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)工作原理理：將電阻應(yīng)應(yīng)變計(jì)電電阻的變變化轉(zhuǎn)換換為電壓壓信號(hào)的的變化，，是通過(guò)過(guò)電橋（（惠斯頓頓電橋））來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的?！?.3電阻應(yīng)變變儀工作作原理2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)工作原理理Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4分別為工工作電阻阻，組成成四個(gè)橋橋臂，AC端為輸入入電壓ＵＵ，BD端為輸出出電壓ＵＵBD。2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)工作原理理通過(guò)ADC的電流為為BD兩點(diǎn)的電電位差通過(guò)ABC的電流為為2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)工作原理理電橋平衡衡：即ＵＵBD＝0。則有平平衡條件件Ｒ1Ｒ3=Ｒ2Ｒ4①如果ＲＲ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4，且僅其中一工作Ｒ有有增量ΔＲ（1/4橋——單點(diǎn)測(cè)量量），則2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)工作原理理②如果ＲＲ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4，且受力力變形后后分別產(chǎn)產(chǎn)生的電阻阻增量為為ΔＲ1、ΔＲ2、ΔＲ3、ΔＲ4（全橋）），則有2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)數(shù)字電阻阻應(yīng)變儀儀ＵBD與（ε1－ε2＋ε3－ε4）成正比比，經(jīng)標(biāo)定，將電壓壓量轉(zhuǎn)換換成應(yīng)變變。2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)電阻應(yīng)變變儀（圖圖片）各類電阻阻應(yīng)變儀儀工作原原理基本本相同§2.4測(cè)量電橋橋的接法法2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)不同接線線方式（依賴于于結(jié)構(gòu)受受力）之目的:①有效實(shí)實(shí)現(xiàn)溫度度補(bǔ)償；；②從復(fù)雜雜的組合合應(yīng)變中中分離出出感興趣趣的應(yīng)變變；③有效提提高測(cè)量量精度。?！?.4測(cè)量電橋橋的接法法2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)電阻應(yīng)變變儀測(cè)量量分全橋橋、半橋橋、1/4橋接法全橋半半橋§2.4測(cè)量電橋橋的接法法(注意其區(qū)區(qū)別）2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)全橋測(cè)量量時(shí)，應(yīng)應(yīng)變儀讀數(shù)為εr=ε1-ε2+ε3-ε41/4橋測(cè)量時(shí)時(shí)，應(yīng)變變儀讀數(shù)為εr=ε1半橋測(cè)量量時(shí)，應(yīng)應(yīng)變儀讀數(shù)為εr=ε1-ε2應(yīng)變儀讀數(shù)經(jīng)標(biāo)定，將電壓壓量轉(zhuǎn)換換成應(yīng)變變?！?.4測(cè)量電橋橋的接法法2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)聯(lián)接方式R1R2R3R4結(jié)果全橋ε1+εTε2+εTε3+εTε4+εTε1－ε2+ε3－ε4半橋ε1+εTε2+εT00ε1－ε21/4橋ε1+εTεT00ε12應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)廣義虎克克定律（彈性理理論）§2.4測(cè)量電橋橋的接法法2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)拉伸變形形：橋臂臂連接（（全橋））——精度提高高？§2.4測(cè)量電橋橋的接法法2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)§2.4測(cè)量電橋橋的接法法2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)Question：①半橋如如何聯(lián)接接，可否否提高精精度？提高高了多少少？②1/4橋如何接接?可否提高高精度?③按右圖連連接?提高精度度多少?§2.4測(cè)量電橋橋的接法法2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)圖示連接接提高精精度多少少?§2.4測(cè)量電橋橋的接法法2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)圓筒扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)圓筒扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)應(yīng)變花計(jì)計(jì)算公式式2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)§2.5橋臂接法法訓(xùn)練2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)Exercise：懸臂梁受受力彎曲曲Note:R１(Ｒ3)、Ｒ2(Ｒ4)間距是否否影響測(cè)測(cè)試結(jié)果果(等強(qiáng)度梁梁)？2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)Exercise：懸臂梁受受力彎曲曲——橋臂連接接方式§2.5橋臂接法法訓(xùn)練2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)Exercise：懸臂梁受受力彎曲曲——橋臂連接接方式§2.5橋臂接法法訓(xùn)練2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)Exercise：懸臂梁受受力彎曲曲——橋臂連接接方式§2.5橋臂接法法訓(xùn)練2應(yīng)變測(cè)試試技術(shù)Exercise：懸臂梁梁受力力彎曲曲——橋臂連連接方方式§2.5橋臂接接法訓(xùn)訓(xùn)練2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)①影響應(yīng)應(yīng)變測(cè)測(cè)試結(jié)結(jié)果長(zhǎng)長(zhǎng)期穩(wěn)穩(wěn)定性性的因因素：：a)傳感器器與基基體的的粘結(jié)結(jié)程度度(剪力傳傳遞））；b)導(dǎo)線接接觸電電阻；；c)測(cè)試系系統(tǒng)零零漂（傳感感器通通電發(fā)發(fā)熱））。②1/4橋的逐逐點(diǎn)補(bǔ)補(bǔ)償和和公共共補(bǔ)償償。③溫度補(bǔ)補(bǔ)償片片的工工作原原理及及使用用條件件。④傳導(dǎo)線線是否否需用用屏蔽蔽線？？§2.6電阻應(yīng)應(yīng)變測(cè)測(cè)試中中應(yīng)注注意的的若干干問(wèn)題題（1）2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)⑤超長(zhǎng)導(dǎo)導(dǎo)線測(cè)測(cè)試結(jié)結(jié)果為為什么么要修修正（（原理理）？？⑥金屬基基體與與混凝凝土基基體選選用應(yīng)應(yīng)變計(jì)計(jì)的區(qū)區(qū)別。。⑦應(yīng)變計(jì)計(jì)的動(dòng)動(dòng)態(tài)特特性。。⑧半橋和和1/4橋接線線的主主要區(qū)區(qū)別。。⑨為何電電阻應(yīng)應(yīng)變片片電阻阻值選選在120Ω左右？？§2.6電阻應(yīng)應(yīng)變測(cè)測(cè)試中中應(yīng)注注意的的若干干問(wèn)題題（2）2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)①測(cè)試系系統(tǒng)誤誤差；；②應(yīng)變傳傳感器器粘貼貼工藝藝；③材料彈彈性模模量誤誤差；；④計(jì)算公公式與與數(shù)據(jù)據(jù)分析析處理理誤差差。Question?——應(yīng)變測(cè)測(cè)量誤誤差來(lái)來(lái)源：：2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)混凝土土箱梁梁根部部傳感感器布布置示示意圖圖2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)[大作業(yè)業(yè)]1、自行行設(shè)計(jì)計(jì)一結(jié)結(jié)構(gòu)，，合理理地選選用1/4橋、半半橋和全橋橋，正正確運(yùn)運(yùn)用溫溫度補(bǔ)補(bǔ)償。。2、論述述電阻阻應(yīng)變變計(jì)溫溫度補(bǔ)補(bǔ)償片片的工工作原原理及及使用條件件。2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)鋼弦傳傳感器器2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)§2.7鋼弦應(yīng)應(yīng)變計(jì)計(jì)與光光纖光光柵應(yīng)應(yīng)變計(jì)計(jì)鋼弦傳感器應(yīng)用2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)§2.7.1鋼弦應(yīng)應(yīng)變計(jì)計(jì)鋼弦傳感器應(yīng)用2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)§2.7.1鋼弦應(yīng)應(yīng)變計(jì)計(jì)波紋管管鋼弦傳傳感器器支架激勵(lì)源鋼弦絲2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)鋼弦傳傳感器器結(jié)構(gòu)構(gòu)示意意圖§2.7.1鋼弦應(yīng)應(yīng)變計(jì)計(jì)理想柔索橫向振振動(dòng)時(shí)時(shí)（相當(dāng)當(dāng)兩端端鉸支支）特點(diǎn)：：ωr＝rω1式中：：T—柔索內(nèi)內(nèi)力(N)，ρA—柔索單單位長(zhǎng)長(zhǎng)度的的質(zhì)量量(kg/m)，l—柔索長(zhǎng)度度(m)，r—柔索第ｒｒ階圓圓頻率率(1/s),f1—柔索第1階固有有頻率率(Hz)。2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)鋼弦傳感器2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)斜拉索索橫向向振動(dòng)動(dòng)實(shí)測(cè)測(cè)響應(yīng)應(yīng)頻譜譜圖§2.7.1鋼弦應(yīng)應(yīng)變計(jì)計(jì)理想柔索橫向振振動(dòng)時(shí)時(shí)2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)鋼弦傳感器Question:力T與頻率率f的平方方成正正比（（確定定結(jié)構(gòu)構(gòu)）。。但當(dāng)當(dāng)傳感器器受力力變形形時(shí)，，力T與頻率率f還滿足足上述述關(guān)系嗎？？——結(jié)構(gòu)發(fā)發(fā)生了了變化化。理想柔索橫向振振動(dòng)時(shí)時(shí)2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)頻率/HZ頻率/100應(yīng)變/με擬合值/με誤差/με203220.320-0.70.69197419.747576.4-1.45191419.14155154.90.12185218.52235234.40.59178817.88315314.80.19172217.22395395.8-0.83165216.52480479.60.42157915.79565564.40.58150215.02650651.0-1.00142014.20740739.80.21133313.33830830.00.04試驗(yàn)標(biāo)標(biāo)定值值與曲曲線擬擬合計(jì)計(jì)算值值那一一個(gè)更更準(zhǔn)確確？特點(diǎn)：①用于于混凝凝土結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)應(yīng)變測(cè)測(cè)試，，穩(wěn)定定性較較好；；②數(shù)值值特征征信號(hào)號(hào)，理理論上上與導(dǎo)導(dǎo)線長(zhǎng)長(zhǎng)度無(wú)無(wú)關(guān)；；③由于于弦絲絲蠕變變，測(cè)測(cè)試結(jié)結(jié)果待待修正正；④混凝凝土材材料收收縮徐徐變，，測(cè)試試結(jié)果果要修修正。。2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)鋼弦傳傳感器器熱敏電電阻溫溫度傳傳感器器光纖光光柵溫溫度傳傳感器器2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)光纖光柵傳感器2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)光纖光光柵壓縮拉伸2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)芯層包層d入射光光波折射率n1折射率n2折射率n2’選擇性性反射射光波波λ＝2nd透射光光波d+Δd入射光光波2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)特點(diǎn)：①可用用于電電阻應(yīng)應(yīng)變計(jì)計(jì)適用用的一一切場(chǎng)場(chǎng)合；；②數(shù)值值特征征信號(hào)號(hào)，傳傳輸距距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)，穩(wěn)穩(wěn)定性性較好好；③抗爆爆、抗抗磁，，賴腐腐蝕等等；④由于于光纖纖材料料的蠕蠕變，，用于于混凝凝土構(gòu)構(gòu)件測(cè)測(cè)試時(shí)時(shí)，考慮到到混凝凝土收收縮徐徐變，，測(cè)試試結(jié)果果要修修正；；⑤溫度補(bǔ)補(bǔ)償。。2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)光纖光光柵應(yīng)應(yīng)變傳傳感器器2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)機(jī)械式應(yīng)變測(cè)量平均應(yīng)應(yīng)變:ε＝（L1-L0)/L0①鋼弦弦應(yīng)變變計(jì)最最顯著著的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)？？②光纖纖光柵柵應(yīng)變變計(jì)最最顯著著的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)？？③應(yīng)變變測(cè)試試的基基本方方法有有哪幾幾種？？2應(yīng)變測(cè)測(cè)試技技術(shù)Question吊桿內(nèi)內(nèi)力測(cè)測(cè)量§2.8拉索/吊桿內(nèi)內(nèi)力測(cè)測(cè)試其它檢檢測(cè)技技術(shù)問(wèn)問(wèn)題§2.8拉索/吊桿內(nèi)內(nèi)力測(cè)測(cè)試斜拉索索內(nèi)力力測(cè)量量其它檢檢測(cè)技技術(shù)問(wèn)問(wèn)題動(dòng)力測(cè)試系統(tǒng)其它檢檢測(cè)技技術(shù)問(wèn)問(wèn)題加速度響應(yīng)頻譜圖§2.8拉索/吊桿內(nèi)內(nèi)力測(cè)測(cè)試其它檢檢測(cè)技技術(shù)問(wèn)問(wèn)題當(dāng)斜拉拉索/吊桿兩端鉸鉸支時(shí)，其其內(nèi)力力為式中：：T—斜拉索索內(nèi)力力，ρA—斜拉索索單位位長(zhǎng)度度的質(zhì)質(zhì)量，，l—斜拉索長(zhǎng)長(zhǎng)度，，EI—斜拉索索橫向向抗彎彎剛度度，r—斜拉索第第ｒ階階固有有頻率率?！?.8拉索/吊桿內(nèi)內(nèi)力測(cè)測(cè)試其它檢檢測(cè)技技術(shù)問(wèn)問(wèn)題其它檢檢測(cè)技技術(shù)問(wèn)問(wèn)題為消除除彎曲曲剛度度對(duì)內(nèi)內(nèi)力的的影響響，由由r＝2πfr有如果選選取斜斜拉索索第1階和第第2階固有有頻率率識(shí)別別內(nèi)力力如果選選取斜斜拉索索第2階和第第3階固有有頻率率識(shí)別別內(nèi)力力§2.8拉索/吊桿內(nèi)內(nèi)力測(cè)測(cè)試其它檢檢測(cè)技技術(shù)問(wèn)問(wèn)題影響拉拉索/吊桿內(nèi)內(nèi)力測(cè)測(cè)試結(jié)結(jié)果的的因素素：①邊界界約束束條件件（有有效長(zhǎng)長(zhǎng)度L)；②拉索索/吊桿彎彎曲剛剛度EI；③頻率識(shí)識(shí)別結(jié)結(jié)果；；④傳感感器安安裝位位置。。§2.8拉索/吊桿內(nèi)內(nèi)力測(cè)測(cè)試其它檢檢測(cè)技技術(shù)問(wèn)問(wèn)題影響