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 A
l R ⋅=ρ 式中 R ——金属丝的原始电阻值()Ω；
ρ——金属丝的电阻率()m mm /2⋅Ω；
l ——金属丝的长度（m ）；
A ——金属丝的截面积()2mm 。
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
()()()[]εευυευυρρυευερρ⋅=⋅-++=-=-==-=-===-+=K c R dR c l
dl c V dV c d l
dl D dD A dA l
dl A
dA l dl d R dR 21212121222所以
而 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3 金属丝的电阻应变原理
图4 电阻应变计构造
2.主要指标：
①电阻值()ΩR ：一般按Ω120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
由电桥特性知，其平衡条件()0=∆BD U 为：
3241R R R R ⋅=⋅
若桥臂电阻发生变化，即失去平衡，产生信号输出BD U ∆
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4321,,,R R R R ∆∆∆∆，则
图5 惠斯登电桥
图6 电阻应变仪
()U R R R R R R R R R R R R U BD ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆-∆-∆+⋅=∆4433221
122121 若四个应变计规格相同，即K K K K K R R R R R ========43214321,，则
()43214433221
144εεεε+--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆-∆-∆=∆K U R R R R R R R R U
U BD
B.半桥量测——21,R R 为外接应变片，43,R R 为应变仪内无感电阻，即043==εε，则 ()214
εε-=∆U U BD 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7 温度补偿应变计法桥路连接示意（单点补偿）
图8 温度补偿应变计法桥路连接示意（多点补偿）
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。
图9 工作应变计温度互补示意
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
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。