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電阻應(yīng)變測(cè)量是電測(cè)技術(shù)的一種，它通過(guò)在被測(cè)物體表面粘貼電阻應(yīng)變片或傳感器來(lái)測(cè)量物體在外力作用下所產(chǎn)生應(yīng)變值大小的一種測(cè)量方法，它由電阻應(yīng)變片、應(yīng)變測(cè)量?jī)x以及導(dǎo)線組成一個(gè)基本測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)應(yīng)變值測(cè)量、計(jì)算和分析得到物體所發(fā)生的變形、應(yīng)力狀態(tài)、扭矩等參數(shù)。

工程實(shí)踐中，電阻應(yīng)變測(cè)量廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)控制、質(zhì)量檢查、工藝研究等方面。本文以某大橋55mT梁的張拉監(jiān)控為例，介紹了電阻應(yīng)變測(cè)量方法及數(shù)據(jù)的處理。

大橋主跨為55m后張預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T梁，梁高2.8m，腹板*薄處僅18cm，混凝土強(qiáng)度C50，預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)為8束，每束7根直徑15.24mm鋼絞線，其中兩束孔道口在梁的頂部，待架梁后再進(jìn)行張拉。

端部6束分兩次張拉完成：*一次將端部的各束鋼絞線按順序張拉至控制應(yīng)力的50%；第二次張拉至控制應(yīng)力。我們采用電阻應(yīng)變測(cè)量主要目的是在張拉過(guò)程中監(jiān)測(cè)梁體底部混凝土的壓應(yīng)力值并要判斷兩側(cè)面受力是否一致，從而判斷梁體是否有側(cè)向彎曲的趨勢(shì)。根據(jù)梁的陽(yáng)面和陰面溫度差異大和受力方向單一的特點(diǎn)，決定采用雙補(bǔ)償片半橋接法，測(cè)點(diǎn)布置在跨中及1/4跨處共6點(diǎn)。

測(cè)量方案確定后，首先要做的是粘貼應(yīng)變片。用砂紙仔細(xì)打磨測(cè)點(diǎn)，打磨方向與梁軸向成45度，交叉打磨直到露出新鮮的混凝土面，用干凈的布擦去浮塵，再用酒精擦洗，待酒精揮發(fā)后，均勻涂抹環(huán)氧樹脂類快干膠。我們將應(yīng)變片沿梁的軸向粘貼好，輕輕按壓，排除氣泡和多余的膠液。需要注意的是，我們需要根據(jù)被測(cè)對(duì)象來(lái)選擇不同長(zhǎng)度應(yīng)變片，鋼材使用5mm-20mm，混凝土40mm-150mm，石材20mm-40mm；在粘貼應(yīng)變片前，需用萬(wàn)用表檢查應(yīng)變片的阻值是否與標(biāo)稱一致。本次實(shí)驗(yàn)儀器采用南京聚航科技有限公司的JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀，應(yīng)變片選用JHBX120-100A型號(hào)，阻值120Ω，長(zhǎng)度100mm，靈敏系數(shù)2.19。

貼片完成后，用焊錫將應(yīng)變片和導(dǎo)線相連，并妥善固定導(dǎo)線，防止擺動(dòng)。為了消除溫度變化帶來(lái)的誤差，在梁的兩側(cè)各粘貼一片溫度補(bǔ)償片。補(bǔ)償片采用與工作相同的應(yīng)變片和導(dǎo)線，所不同的是，將補(bǔ)償片粘貼在與梁體混凝土同批的混凝土試件上，而不是貼在梁體上。當(dāng)導(dǎo)線和應(yīng)變片全部接好后，用萬(wàn)用表測(cè)量導(dǎo)線兩端是否接通，導(dǎo)線與焊接所引入系統(tǒng)的電阻值與應(yīng)變片電阻比較是否過(guò)大，否則需進(jìn)行修正。此外，還需檢查工作片與補(bǔ)償片的電阻值差異是否過(guò)大，如果過(guò)大，就會(huì)造成應(yīng)變無(wú)法平衡電橋。

電路接通后，開機(jī)預(yù)熱，檢查每一測(cè)點(diǎn)是否能夠正常顯示數(shù)字，并觀察零漂。一般情況下，預(yù)熱一段時(shí)間后應(yīng)趨于穩(wěn)定，如果持續(xù)變化，應(yīng)考慮溫度補(bǔ)償?shù)男Ч欠襁_(dá)到。確定電路無(wú)誤后，用凡士林將工作片與補(bǔ)償片涂抹覆蓋起來(lái)以免受潮或觸動(dòng)。

表1 各點(diǎn)應(yīng)力值表

根據(jù)上表分析可得出以下結(jié)論：1、各點(diǎn)應(yīng)力值均滿足混凝土設(shè)計(jì)要求。2、梁的兩側(cè)對(duì)稱點(diǎn)應(yīng)力值基本一致，比如2#和5#、1和3#、4#和6#，這說(shuō)明在張拉的過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)側(cè)彎的趨勢(shì)，至此測(cè)試已經(jīng)達(dá)到了目的。

從表中還可以看出，雖然理論上1/4跨處與跨中截面是相同的，所受應(yīng)力也應(yīng)該是相同的，但實(shí)測(cè)梁體1/4跨處的應(yīng)力值要比跨中大，并且在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中始終保持這種狀況。經(jīng)分析認(rèn)為這主要是因?yàn)榱后w放在臺(tái)座上，在梁張拉起拱之前，梁底與臺(tái)座緊密接觸，梁體受到臺(tái)座的摩擦，抵消了部分預(yù)應(yīng)力，使得混凝土應(yīng)力越是遠(yuǎn)離梁端就越小，待梁起拱后應(yīng)力趨于一致，這在后來(lái)的試驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。

總結(jié)

通過(guò)這個(gè)實(shí)例可以看出，保證電阻應(yīng)變測(cè)量的精度關(guān)鍵在于選擇合適的電路接法，合適的儀器、細(xì)心的操作，對(duì)數(shù)據(jù)的認(rèn)真分析，應(yīng)變儀可以測(cè)出微小的電阻變化，因此在測(cè)量的過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)的任何擾動(dòng)，比如觸碰線路，尤其是各接頭處是*薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)變片與導(dǎo)線盡可能用錫焊連接，在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線在風(fēng)中的擺動(dòng)，旁邊機(jī)械的振動(dòng)都會(huì)使儀器數(shù)字發(fā)生變化，所以要盡量避免。另外對(duì)數(shù)據(jù)的處理，各種測(cè)量情況并不相同，當(dāng)被測(cè)試件可以反復(fù)加載并卸載時(shí)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，扣除非彈性應(yīng)變的影響才能得到試件的彈性應(yīng)變。在測(cè)試過(guò)程中，我們還要注意排除可疑的數(shù)據(jù)，確保最終測(cè)試的準(zhǔn)確性。