隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，應(yīng)變電測技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力檢測中得到了廣泛應(yīng)用，各種新型應(yīng)變儀不斷研發(fā)生產(chǎn)，大大提高了橋梁結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的測試精度及測試效率，使大型橋梁結(jié)構(gòu)試驗(yàn)成為可能。本節(jié)主要介紹結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變電測技術(shù)的原理及應(yīng)用。

電阻應(yīng)變測量原理

將電阻應(yīng)變片粘貼在被測構(gòu)件上，當(dāng)構(gòu)件變形時(shí)，應(yīng)變片與構(gòu)件一起變形，致使應(yīng)變片的電阻值發(fā)生相應(yīng)的變化，換算成應(yīng)變值或輸出與應(yīng)變成正比的模擬電信號(hào)，用應(yīng)變儀采集下來或直接存入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，得到所需要的應(yīng)力應(yīng)變值。

電阻應(yīng)變片的選用

應(yīng)變片品種和規(guī)格很多，選擇時(shí)必須從滿足測試要求，使用方便和盡可能節(jié)省成本等原則出發(fā)，結(jié)合被測試件所處的環(huán)境條件、被測材料的勻質(zhì)程度、測點(diǎn)部位的重要程度以及應(yīng)變范圍等多方面考慮。

電阻應(yīng)變片的粘貼和連接

電阻應(yīng)變片的粘貼和焊接是應(yīng)變測試技術(shù)中極重要的一步，必須引起足夠重視，通過結(jié)合工程實(shí)踐，提出正確的操作步驟及其相應(yīng)的注意事項(xiàng)。

電阻應(yīng)變片的選擇

首先檢查電阻應(yīng)變片的外觀質(zhì)量，好的應(yīng)變片應(yīng)該絲柵平直整齊、均勻、無氣泡、無霉、無銹蝕，基底和覆蓋層無破損。其次，用惠斯頓電橋測定應(yīng)變片的電阻值，其準(zhǔn)確度應(yīng)達(dá)到0.1Ω，以便按阻值的大小進(jìn)行編組配對。工作片與補(bǔ)償片之間的電阻值之差不宜大于0.2Ω，以免橋臂阻值不能調(diào)平衡。

試件的表面處理

被測表面與電阻應(yīng)變片之間是否能牢固地粘在一起，是直接影響被測物與應(yīng)變片變形傳遞的關(guān)鍵。為使應(yīng)變片能夠粘貼牢固，應(yīng)對被測表面進(jìn)行專門處理。

從工程實(shí)踐表明，對于鋼試件，可通過采用砂輪片、鋼絲刷等對試件去銹，去銹的長度比應(yīng)變片長2-3倍。螺紋鋼筋在不損傷有效面積的條件下，磨去幾個(gè)螺紋。去銹以后，需要砂紙拋光，并達(dá)到光潔。拋光結(jié)束前的砂削方向應(yīng)與貼片方向斜交。最后用丙酮棉花擦拭貼片處。而對于混凝土試件，用砂輪磨平欲測的混凝土表面部位，然后涂上一層薄薄地環(huán)氧樹脂，待其干燥。等底層完全干燥后，用細(xì)鐵砂紙將表面磨平，注意砂磨方向應(yīng)與貼片方向斜交。最后用無水酒精棉花擦拭貼片處。

粘貼應(yīng)變片

目前適用于金屬或混凝土的貼片且較常用的膠粘劑為氰基丙烯酸乙酯類粘貼劑，粘貼劑在常溫下吸收空氣中的微量水分并固化，使用時(shí)僅用手指加壓0.5-1min，便能初步固化。現(xiàn)場使用特別方便。環(huán)氧樹脂類粘貼劑也可用來貼應(yīng)變片。貼片時(shí)，先要看清應(yīng)變片的位置、方向。把膠水滴在應(yīng)變片粘貼面上，片子貼上去以后，蓋上一張塑料薄膜，用大拇指輕輕按住片子，擠出氣泡和多余的膠水，注意留心電阻片的位置和方向不能移動(dòng)。由于粘結(jié)劑是一種快干型粘貼劑，所以操作過程中需要熟練技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。

應(yīng)變片的干燥處理和質(zhì)量檢查

應(yīng)變片粘貼后必須使粘貼劑充分干燥，以保證應(yīng)變片能夠傳遞試件的變形，同時(shí)保證應(yīng)變片的絕緣度，以免造成讀數(shù)漂移。應(yīng)變片的干燥方法可以分自然干燥和人工干燥。當(dāng)溫度大于15℃，相對濕度低于60%時(shí)，可采用自然干燥，干燥時(shí)間一般需要24h。人工干燥就是用紅外燈刨或電吹風(fēng)烘烤，溫度一般控制在50℃以下，干燥時(shí)間一般只需1h。應(yīng)變片的粘貼質(zhì)量主要是指粘貼層的好壞，幾何位置是否正確，粘貼層是否有氣泡、引出線是否完好等等。還有一個(gè)與粘貼質(zhì)量有關(guān)的因素是試件與應(yīng)變片引出線之間的絕緣度，這個(gè)絕緣度值至少要大于100MΩ，對測量時(shí)間較長的情況，應(yīng)在200MΩ以上。

應(yīng)變片的防潮處理

對應(yīng)變片進(jìn)行干燥處理和質(zhì)量檢查后，應(yīng)及時(shí)對應(yīng)變片進(jìn)行防潮處理，這在野外試驗(yàn)是必須的。應(yīng)變片的短期防潮處理比較簡單。對于應(yīng)變片的長期防潮，一般采用環(huán)氧樹脂配固化劑，也可將石蠟和松香加熱熔化使用。

應(yīng)變片的導(dǎo)線連接

在每片應(yīng)變片的引出線下面貼一條接線端子，把應(yīng)變片的引出線和后續(xù)接線一起焊在過橋上。應(yīng)變片的連接導(dǎo)線與采用的應(yīng)變儀器和測試內(nèi)容有關(guān)。

惠斯頓電橋溫度補(bǔ)償處理技巧

對于接入電橋的電阻應(yīng)變片的電阻值隨溫度變化，這一變化當(dāng)然要引起電橋輸出電壓，一般每升溫1℃，應(yīng)變放大器輸出的變量可達(dá)幾十微應(yīng)變。雖然，這是非受力應(yīng)變，需要排除。根據(jù)應(yīng)變電橋的輸出特性，應(yīng)用上不難對溫度進(jìn)行補(bǔ)償，只要用一片和工作片阻值、靈敏系數(shù)和電阻溫度系數(shù)都相同的應(yīng)變片，把它貼在一塊與被測件材料相同而不受力的試件上，并使它們處于同一溫度場，電橋連接時(shí)使工作片和補(bǔ)償片處在相鄰橋臂中，這樣溫度變化就不會(huì)造成電橋的輸出電壓。

實(shí)際使用上，補(bǔ)償片可采用單點(diǎn)補(bǔ)償多點(diǎn)的辦法，具體補(bǔ)多少點(diǎn)要根據(jù)被測物的材料特性、測點(diǎn)位置及環(huán)境條件決定。一般橋梁應(yīng)變測量，可以一補(bǔ)十。但必須注意，在特別嚴(yán)格或特殊場合，需要單獨(dú)進(jìn)行補(bǔ)償。

結(jié)語

文章可結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，著重論述橋梁檢測中應(yīng)變電測的應(yīng)用技術(shù)，并以應(yīng)變檢測為例介紹檢測橋梁中的檢測原理、方法，具體提出電阻應(yīng)變計(jì)的選用等，為同行提供參考借鑒。