桥梁检测设备及仪器

*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,*,桥梁检测设备及仪器,1,仪器性能的基本技术指标,2,桥梁试验检测仪器,目录,CONTENTS,1,、仪器性能的基本技术指标,基本技术指标,可垃圾就,其指示值的稳定程度。,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,、信噪比（S/N）：仪器测得的信号中信号（Signal）与同时测得的噪声（Noise）的比值，称作信噪比。信噪比越大，测量效果越好。,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：（1）绝对误差；,（2）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。,桥梁检测对仪器设备的要求,1,、性能（如精度、量程等）能够满足桥梁结构（野外、室内）试验的具体要 求。,2,、使用时不影响原结构的受力性能和工作情况。,3,、使用方便、结构可靠、经济耐用。,2,、桥梁试验检测仪器,机械式仪器,优点：,准确度高，对环境适应性强，读数有一定的灵敏度，可靠直观，,可重复使用，其性能在多方面能满足桥梁试验检测要求。,缺点：,灵敏度较差，不便于远距离操作，难以自动测量与记录。,电（声光）式仪器,特点：,发展更新块，精度比较高，量程也比机械式大的多，目前在,许多方面已基本取代机械式仪器。,（一）应变仪器设备,1,、引伸计,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。,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l为标距，标距的变化l（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。,引伸计的种类很多，大致可分为机械式引伸计、光学引伸计和电磁式引伸计等。这些引伸计的灵敏度一般可达1微米。,千分表引伸计因为其使用方便，故使用范围较广。标距范围内的变形，可通过千分表顶杆传至表内的齿轮放大系统进行放大，然后由表盘上的指针读出，其灵敏度取决于千分表的灵敏度。,2,、电阻应变计（片）,（,1,）工作原理：将电阻应变计粘贴在被测构件表面上，当构件发生变形时，应变计与构件一起变形，致使应变计的电阻值发生相应的变化；通过电阻应变测量装置，可将这种变化测量出来，换算成应变值或者输出与应变成正比的模拟电信号，用记录仪器记录下来或直接存入计算机，进行处理得到所需要的应力、应变。,（,2,）电阻应变计（片）优点,灵敏度高。电阻应变仪可以精确地分辨出,1 x 10,-6,应变。,电阻片尺寸小且粘贴牢固。,电阻片质量小。,可以在高温（,800-100,）低温（,-100-70,）、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。,便于长距离测量和采集记录自动化。,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。,（,3,）分类,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。,短接式,这种电阻片的制作比较容易，在一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是几何形状比容易于保证，而且横向效应系数近于零。,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。,（,4,）粘贴步骤,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,0.5,。,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。打磨方向与贴片方向斜交，在打磨平整的部位准确画出测点的纵、横中心及贴片方向。,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。,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。,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。绝缘电阻是最重要的受检指标。绝缘好坏取决于应变计的基底，粘贴不良或固化不充分的应变计往往绝缘电阻低。,应变计及导线的防护,常用室温防护剂有：凡士林；蜂蜜；石灰、炮油和松香混合物；环氧树脂。,3,、应变测量的仪器和设备,（,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：,单点测量半桥测量全桥测量,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。,（,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：,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；,能把微弱的电信号放大；,把放大后的信号变换显示出来或送给后续设备。,（,3,）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。,4,、基于应变测量技术的传感器,（,1,）力（或荷重）传感器,（,2,）钢筋应力计,（,3,）弓形应变传感器,（,4,）电阻式位移传感器,5,、振弦式应力计,原理：振弦式应力计主要元件是一根长度、面积和质量都确定的张紧的钢丝（振弦），在一定的预拉力情形下该振弦有一个基本频率。其工作过程：当传感器受拉（压）力后，其钢丝的拉力产生变化，钢弦的自振频率会发生相应的变化。按照预先标定的“力,-,频率”关系曲线，即可得出,作用在应力计上的拉（压）力。,6,、,光纤光栅传感器,光纤利用光的全反射原理引导光波，在光纤纤芯中周期性折射率变化形成光栅效应。当光纤光栅所处环境的物理量发生变化时，光栅周期或纤芯折射率会随之发生变化，使得光纤光栅反射光的布拉格波长发生变化，借助某种装置测量前后反射光波长的变化（通过建立并标定光纤光栅的响应与被测参量变化关系），就可以获得待测物理量的变化情况。,（二）变位仪器设备,1,、线位移测量仪表,常用机械式位移测量仪表的主要性能指标,百分表使用时应注意的事项：,使用时，只能拿取外壳，不得任意推动测杆，避免磨损机件，影响放大倍数。注意保护触头，触头上不得有伤痕。,安装时，使测杆与所测位移的方向一致，或者与被测物体表面保持垂直。并注意位移的正反方向和大小，以便调节测杆，使百分表有适宜的测量范围。,百分表架要安设稳妥，表架上各个螺丝要拧紧，但不可夹得过紧，否则会影响测杆移动。,百分表安装好，可用铅笔头在表盘上轻轻敲击，看指针摆动情况。若在某一固定值小范围内左右摆动，说明安装正常。,百分表使用日久或经过拆洗修理后，必须进行标定，标定可在专门的百分表、千分表校正仪上进行。千分表与百分表使作方法完全相同。,2,、连通管,原理：连通器中处于水平平面上的静止液体的压强相同。,使用方法：使用前先在桥跨方向布置直径为,1015mm,的白塑料软管，然后在每个测点位置剪断管子，接上三通，把三通开口的一端管子竖起来绑在支架上，最后灌水（或其它有色液体）至标尺位置，桥梁试验时加、卸荷载会引起桥梁结构下挠，此时水管中的水平液面仍需持平，每个测点的相对水位会发生变化，读取这个变化值，经简单计算即可得到桥梁的挠度。,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,。,（,2,）精密水准仪,测量精度达,0.01mm,精密水准仪和数字水准仪,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。,（,3,）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。,（三）裂缝检测仪器设备,1,、回弹仪,（,1,）检测内容：测定混凝土强度：中型和重型,（,2,）原理：弹簧驱动重锤，通过弹击杆弹击混凝土表面，并以重锤被反弹回来的距离（称回弹值，即反弹距离与弹簧初始长度之比）作为强度相关指标来推算混凝土强度。,（,3,）应用：,1,）对试件的检验结果有怀疑或供检验用的试件数量不足时，可采用回弹法检测；,2,）施工阶段，回弹法可作为评估混凝土强度的依据。,（,4,）适用范围：被测结构或构件混凝土的内外质量基本一致。,（,5,）下列情况不宜用回弹法：,1,）混凝土表层与内部质量有明显差异时；,2,）被检构件厚度小于,10cm,；,3,）碳化严重，或其它内部存在缺陷的混凝土结构。,2,、超声波探测仪,（,1,）检测内容：测定混凝土强度、缺陷和裂缝等；,（,2,）原理：利用超声波在物体中传播时，遇到不同介质会在其界面反射的原理。,频率范围：,20200kHZ,（,3,）应用：,非金属超声波检测仪可用来测定混凝土的均一性、裂缝、蜂窝以及强度、弹性模量等。,3,、钢筋位置测定仪,（,1,）检测内容：测定钢筋混凝土构件内钢筋位置和保护层厚度。,（,2,）原理：仪器探头产生一个电磁场，当某条钢筋或其他金属物体位于这个电磁场内时，会引起这个电磁场磁力的改变，造成局部电磁场强度的变化。电磁场强度的变化和金属物大小与探头距离存在一定的对应关系。通过这种对应关系，即可估测混凝土中钢筋位置、深度和尺寸。,（,3,）应用：,1,）主要承重构件或承重构件的主要受力部位；,2,）钢筋可能锈蚀活化的部位。,4,、钢筋锈蚀仪,（,1,）检测内容：测定混凝土内钢筋锈蚀；,（,2,）原理：结构混凝土中的钢筋发生锈蚀使得钢筋有效截面积减小、体积增大，从而导致混凝土膨胀、剥落、钢筋与混凝土的握裹力及承载力降低，直接影响到混凝土结构的安全性及耐久性，故可通过钢筋锈蚀导致的影响检测裂缝。,（,3,）应用：,对结构混凝土中的钢筋锈蚀程度进行非破损检测，在发生锈蚀和引起重大事故前预先发现。,