混凝土应变测点的选择与布置

7.1 实验目的

1.掌握混凝土应变测点的布置原则 2.掌握混凝土电阻应变片的选用原则和方法 3.掌握混凝土电阻应变片的粘贴技术和防护方法 4.掌握百分表装置测量混凝土应变的原理与技术 5.掌握电阻应变片的工作原理及温度补偿技术 6.了解电阻应变仪单点测量应变的基本原理 7.2 实验原理

㈠电阻应变计的工作原理

——利用“应变电阻效应”，即金属丝的电阻值随着其机械变形而变化的物理特性。 由物理学 Rl A式中 R——金属丝的原始电阻值； ——金属丝的电阻率mm/m； l——金属丝的长度（m）； A——金属丝的截面积mm22。

当金属丝受力而变形（伸长或缩短）时，对上式两边取对数再微分

dRddldARlAdl而ldAdDdl222 ADlddVdlcc12c12Vl所以dR12c12KR图3 金属丝的电阻应变原理

式中 K——金属丝的灵敏系数，表示单位应变引起的相对电阻变化。 ㈡电阻应变计的构造 1.构造：①引出线

②覆盖层 ③电阻栅

④基底

图4 电阻应变计构造

2.主要指标：

①电阻值R：一般按120计，选用时，应考虑与应变仪配合。 ②标距l：即敏感栅的有效长度，应根据试件测点处应变梯度的大小选择。 ③灵敏系数K：单位应变引起应变计的电阻变化。 ㈢电阻应变计测量应变（应力）

1.测量电路——将应变片的电阻变化转换为电压或电流的变化 惠斯登电桥示意见图5

图5 惠斯登电桥

图6 电阻应变仪

由电桥特性知，其平衡条件UBD0为：

R1R4R2R3

若桥臂电阻发生变化，即失去平衡，产生信号输出UBD A.全桥测量——四个桥臂均外接应变片

假定四臂发生的电阻变化分别为R1,R2,R3,R4，则

UBDR1R2R1R22R1R2R3R4RRRRU

2341若四个应变计规格相同，即R1R2R3R4R,K1K2K3K4K，则

UBDU4R1R2R3R4URRRR4K1234

2341B.半桥量测——R1,R2为外接应变片，R3,R4为应变仪内无感电阻，即340，则 UBDU12 4可见，电桥的邻臂电阻变化的符号相反，成相减输出；对臂符号相同，成相加输出。

2.温度补偿技术

A.温度补偿应变片法：单点补偿（图7）；多点补偿（图8）

图8 温度补偿应变计法桥路连接示意（多点补偿）

图7 温度补偿应变计法桥路连接示意（单点补偿）

B.工作应变片温度互补偿法（图9）

㈣百分表法测量应变的原理（图10）

利用固定在测点上的两个脚标分别固定百分表和刚性杆，结构变形即由百分表测出。该方法特别适合大标距的量测。

7.3 实验内容及要求 ㈠电阻应变片的检查分选 1.合理选择应变片的标距、类型 2.应变片检查分选

⑴外观检查。借助放大镜肉眼检查，应变片应无气泡、霉斑、锈点，栅极应平直、整齐、均匀。

⑵阻值检查。用万用电表检查，应无短路或断路。在应变片灵敏系数K相同的一批应变片中，将电阻差值变化在±0.5Ω范围内的应变片选出待用。

㈡测点处理

1.测点检查。检查测点处的表面状况，测点应平整、无缺陷、无裂缝等。 2.打磨。用砂布或磨光机打磨，使表面平整、无锈、无浮浆等，并不使断面减小。 3.清洗。 用棉花蘸丙酮或酒精等清洗，要求棉花干檫时无污染。 4.打底。 用环氧树脂打底，胶层厚度0.05～0.1mm左右。

5.测线定位。用铅笔在测点上画出纵横中心线，纵线应与应变方向一致。

1——百分表；2——脚标；3——固定螺丝；4——刚性杆

图10 百分表法测量应变的装置

图9 工作应变计温度互补示意

㈢应变片粘贴

1.上胶贴片。用镊子夹应变片引出线，在背面上一层薄胶，测点也涂上薄胶，将片对准放上，测点上十字中心线应与应变片上的标志对准。

2.挤压。在应变片上盖一小片玻璃纸，用手指沿一个方向滚压，挤出多余胶水。胶层应尽量薄，并注意应变片的位置不滑动。

3.加压。用手指轻压1～2min。

㈣固化处理。在室温条件下，自然干燥1～2d。 ㈤粘贴质量检查

1.外观检查。借助放大镜肉眼检查，应变片应无气泡、粘贴牢固、方位准确。 2.阻值检查。用万用表的电阻挡检查应变片有无短路、断路现象，如不能排除故障，则重贴。

㈥制作防潮层。为使应变片能在潮温环境或混凝土中具有足够的绝缘度，在应变片贴好后，必须制作防潮层。