电阻应变测量技术工程实践应用

时间：2024-09-14

电阻应变测量是电测技术的一种，它通过在被测物体表面粘贴电阻应变片或传感器来测量物体在外力作用下所产生应变值大小的一种测量方法，它由电阻应变片、应变测量仪以及导线组成一个基本测量系统，通过对应变值测量、计算和分析得到物体所发生的变形、应力状态、扭矩等参数。

工程实践中，电阻应变测量广泛应用于生产控制、质量检查、工艺研究等方面。本文以某大桥55mT梁的张拉监控为例，介绍了电阻应变测量方法及数据的处理。

大桥主跨为55m后张预应力钢筋混凝土T梁，梁高2.8m，腹板较薄处仅18cm，混凝土强度C50，预应力系统为8束，每束7根直径15.24mm钢绞线，其中两束孔道口在梁的**部，待架梁后再进行张拉。

端部6束分两次张拉完成：**次将端部的各束钢绞线按顺序张拉至控制应力的50%；*二次张拉至控制应力。我们采用电阻应变测量主要目的是在张拉过程中监测梁体底部混凝土的压应力值并要判断两侧面受力是否一致，从而判断梁体是否有侧向弯曲的趋势。根据梁的阳面和阴面温度差异大和受力方向单一的特点，决定采用双补偿片半桥接法，测点布置在跨中及1/4跨处共6点。

测量方案确定后，首先要做的是粘贴应变片。用砂纸仔细打磨测点，打磨方向与梁轴向成45度，交叉打磨直到露出新鲜的混凝土面，用干净的布擦去浮尘，再用酒精擦洗，待酒精挥发后，均匀涂抹环氧树脂类快干胶。我们将应变片沿梁的轴向粘贴好，轻轻按压，排除气泡和多余的胶液。需要注意的是，我们需要根据被测对象来选择不同长度应变片，钢材使用5mm-20mm，混凝土40mm-150mm，石材20mm-40mm；在粘贴应变片前，需用万用表检查应变片的阻值是否与标称一致。本次实验仪器采用南京聚航科技有限公司的JHYC静态应变仪，应变片选用JHBX120-100A型号，阻值120Ω，长度100mm，灵敏系数2.19。

贴片完成后，用焊锡将应变片和导线相连，并妥善固定导线，防止摆动。为了消除温度变化带来的误差，在梁的两侧各粘贴一片温度补偿片。补偿片采用与工作相同的应变片和导线，所不同的是，将补偿片粘贴在与梁体混凝土同批的混凝土试件上，而不是贴在梁体上。当导线和应变片全部接好后，用万用表测量导线两端是否接通，导线与焊接所引入系统的电阻值与应变片电阻比较是否过大，否则需进行修正。此外，还需检查工作片与补偿片的电阻值差异是否过大，如果过大，就会造成应变无法平衡电桥。

电路接通后，开机预热，检查每一测点是否能够正常显示数字，并观察零漂。一般情况下，预热一段时间后应趋于稳定，如果持续变化，应考虑温度补偿的效果是否达到。确定电路无误后，用凡士林将工作片与补偿片涂抹覆盖起来以免受潮或触动。

表1 各点应力值表

测点	张拉力（KN）	应变值με	混凝土弹模（GPa）	压应力值（MPa）
1	1276*6	220	49.2	10.8
2	1276*6	102	49.2	5.0
3	1276*6	260	49.2	12.8
4	1276*6	349	49.2	7.2
5	1276*6	110	49.2	5.4
6	1276*6	393	49.2	19.3

根据上表分析可得出以下结论：1、各点应力值均满足混凝土设计要求。2、梁的两侧对称点应力值基本一致，比如2#和5#、1和3#、4#和6#，这说明在张拉的过程中没有出现侧弯的趋势，至此测试已经达到了目的。

从表中还可以看出，虽然理论上1/4跨处与跨中截面是相同的，所受应力也应该是相同的，但实测梁体1/4跨处的应力值要比跨中大，并且在整个实验过程中始终保持这种状况。经分析认为这主要是因为梁体放在台座上，在梁张拉起拱之前，梁底与台座紧密接触，梁体受到台座的摩擦，抵消了部分预应力，使得混凝土应力越是远离梁端就越小，待梁起拱后应力趋于一致，这在后来的试验中得到了验证。

总结

通过这个实例可以看出，保证电阻应变测量的精度关键在于选择合适的电路接法，合适的仪器、细心的操作，对数据的认真分析，应变仪可以测出微小的电阻变化，因此在测量的过程中对系统的任何扰动，比如触碰线路，尤其是各接头处是较薄弱环节，应变片与导线尽可能用锡焊连接，在实际操作中发现导线在风中的摆动，旁边机械的振动都会使仪器数字发生变化，所以要尽量避免。另外对数据的处理，各种测量情况并不相同，当被测试件可以反复加载并卸载时需要对数据进行修正，扣除非弹性应变的影响才能得到试件的弹性应变。在测试过程中，我们还要注意排除可疑的数据，确保较终测试的准确性。

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