《土木工程测试技术》实验指导书实验一电阻应变片的黏贴和选取原则一、实验目的1.了解应变片选取的原则及质量鉴别方法2．掌握应变片的粘贴技术，学会防潮层的制作；二、仪器和设备1.电阻应变片（型号：3mm×2mm：灵敏系数：2.08）、连接端子、连接导线：2．惠斯登电桥、放大镜、高阻表；3.万能试验机、静态电阻应变仪、螺丝刀；4.打磨机、砂布、铅笔；5.丙酮（或无水酒精）、药棉、镊子；6.剥线钳、剪刀、白胶布、绝缘胶布；7.502胶水（或环氧树脂）、塑料膜；8.直尺、游标卡尺。三、试验步骤（一）检查应变片的外观质量及测量应变片的阻值1.外观检查用放大镜检查片内有无锈斑、霉点等缺陷。2.测量阻值用惠斯登电桥测量阻值，同一测区的阻值相差不得超过土0.5Q，否则不易预调平衡。（二）测量钢筋截面尺寸用游标卡尺在中截面两个互相垂直的方向上测量钢筋截面尺寸，取平均值。（三）测点打磨、定位及清洗1.打磨用磨光机或砂布磨光钢筋中点处的表面，光洁度要求达到△6左右。2.测点定位在钢筋中点处两侧对答称位置上沿钢筋轴向和横向画出线，定出贴片方位，。3.清洗1
1 《土木工程测试技术》实验指导书 实验一 电阻应变片的黏贴和选取原则 一、实验目的 1．了解应变片选取的原则及质量鉴别方法； 2．掌握应变片的粘贴技术，学会防潮层的制作； 二、仪器和设备 1．电阻应变片（型号： 3mm×2mm；灵敏系数： 2.08 ）、连接端子、连接导线； 2．惠斯登电桥、放大镜、高阻表； 3．万能试验机、静态电阻应变仪、螺丝刀； 4．打磨机、砂布、铅笔； 5．丙酮（或无水酒精）、药棉、镊子； 6．剥线钳、剪刀、白胶布、绝缘胶布； 7．502胶水（或环氧树脂）、塑料膜； 8．直尺、游标卡尺。 三、试验步骤 （一）检查应变片的外观质量及测量应变片的阻值 1．外观检查 用放大镜检查片内有无锈斑、霉点等缺陷。 2．测量阻值 用惠斯登电桥测量阻值，同一测区的阻值相差不得超过±0.5Ω，否则不易预调平 衡。 （二）测量钢筋截面尺寸 用游标卡尺在中截面两个互相垂直的方向上测量钢筋截面尺寸，取平均值。 （三）测点打磨、定位及清洗 1．打磨 用磨光机或砂布磨光钢筋中点处的表面，光洁度要求达到Δ6左右。 2．测点定位 在钢筋中点处两侧对答称位置上沿钢筋轴向和横向画出线，定出贴片方位，。 3．清洗
用镊子夹浸有内酮或无水酒精的药棉将贴片位置及周边清洗干净，直到棉花上无污垢为止。（四）应变片的粘贴、焊接及防护1.涂胶用手捏住应变片引出线，在其背面均匀涂抹一层胶水，然后放在测点上，迅速调整应变片的位置，使其对准方向线。2.滚压在应变片上覆盖小片塑料薄膜，用手指轻轻滚压，挤出多余胶水和气泡。注意：按压时不要使应变片位置移动。3.轻按用手指轻按1～2分钟，待胶水初步固化后即可松手。粘贴质量好的应变片应是胶层均匀，位置准确。4.贴连接端子粘贴连接端子的方向同前1～3。注意：端子和应变片之间不留空隙。5.干燥（1）自然干燥当气温较高，相对湿度较低时，可自然干燥，时间一般一天左右。（2）人工干燥用红外线灯烘烤或用电吹风干燥，温度不要高于50℃，避免骤热。6.焊接（1）焊接将应变片引出线焊在连接端子上，然后焊导线，导线要编号，捆扎牢固、焊点光滑丰满，没有虚焊。（2）检查用万用表检查焊接后应变片阻值。（3）固化用高阻表测量绝缘电阻，绝缘电阻是固化的标志。要求绝缘电阻达500兆欧以上。7.防护检查合格后立即涂上凡士林石蜡合剂作防潮剂，应变片基底四周外多涂5～10mm。2
2 用镊子夹浸有丙酮或无水酒精的药棉将贴片位置及周边清洗干净，直到棉花上无污 垢为止。 （四）应变片的粘贴、焊接及防护 1．涂胶 用手捏住应变片引出线，在其背面均匀涂抹一层胶水，然后放在测点上，迅速调整 应变片的位置，使其对准方向线。 2．滚压 在应变片上覆盖小片塑料薄膜，用手指轻轻滚压，挤出多余胶水和气泡。 注意：按压时不要使应变片位置移动。 3．轻按 用手指轻按1～2分钟，待胶水初步固化后即可松手。粘贴质量好的应变片应是胶层均 匀，位置准确。 4．贴连接端子 粘贴连接端子的方向同前1～3。注意：端子和应变片之间不留空隙。 5．干燥 （1）自然干燥 当气温较高，相对湿度较低时，可自然干燥，时间一般一天左右。 （2）人工干燥 用红外线灯烘烤或用电吹风干燥，温度不要高于 50℃，避免骤热。 6．焊接 （1）焊接 将应变片引出线焊在连接端子上，然后焊导线，导线要编号，捆扎牢固、焊点光滑 丰满，没有 虚焊。 （2）检查 用万用表检查焊接后应变片阻值。 （3）固化 用高阻表测量绝缘电阻，绝缘电阻是固化的标志。要求绝缘电阻达500兆欧以上。 7．防护 检查合格后立即涂上凡士林石蜡合剂作防潮剂，应变片基底四周外多涂5～10mm
对埋入混凝土中的应变片（或长期观测的应变片）应将纱布浸透环氧树脂捆扎。（五）测试钢筋的弹性模量1.将应变片采用半桥（见图1-1）或全桥（见图1-2）方式连接。BBRTR科R.R#ACARIR120Q2120DD图1-1半桥温度片补偿图1-2全桥温度片补偿2.将钢筋夹持到试验机夹具上。3.给钢筋施加1~1.5MPa的预加试验力。4.应变仪调零。5.按660MPa/s的加载速率加载分级5级加载到167MPa，记录每级荷载的应变读数。6.按式（1-1）计算切线模量。Etan(式1-1)85-8)式中：F5-一第5级荷载值（N）；F1一一第1级荷载值（N）；So一一原始截面积（mm）；85一一第5级荷载作用下的应变读数；81一一第1级荷载作用下的应变读数。3
3 对埋入混凝土中的应变片（或长期观测的应变片）应将纱布浸透环氧树脂捆扎。 （五）测试钢筋的弹性模量 1．将应变片采用半桥（见图1-1）或全桥（见图1-2）方式连接。 图 1-1半桥温度片补偿 图1-2全桥温度片补偿 2．将钢筋夹持到试验机夹具上。 3．给钢筋施加1～1.5MPa的预加试验力。 4．应变仪调零。 5．按6～60MPa/s的加载速率加载分级5级加载到167MPa，记录每级荷载的应变读数。 6．按式（1-1）计算切线模量。 5 1 tan 5 1 0 F F E ( ) S (式1-1) 式中：F5――第5级荷载值（N）； F1――第1级荷载值（N）； S0――原始截面积（mm）； 5 ――第5级荷载作用下的应变读数； 1 ――第1级荷载作用下的应变读数
实验二静态应变仪的使用与典型测试线路的接法一、实验目的1.掌握在静载荷下，使用静态电阻应变仪单点应变和多点应变测量的方法。2熟悉电阻应变片半桥、全桥的接线方法并测定等强度梁逐级加载的应变值。二、试验设备及仪器1.等强度梁2.静态电阻应变仪3.数字万用表、游表卡尺三、实验原理［等强度梁的应力等强度梁如图3一1所示，其截面为矩形；高为A；宽度6，随」的变化而变化，有效长度段的斜率为tga1A图 3 -1由材料力学可知，距加载点x处截面上的正应力为：M (x)3P理W(x)h?.tgα其中M（x）一一离加载点距离x处的截面弯矩：W（x）一一离加载点距离x处的截面抗弯模量；tgα一一等强度梁有效长度段的斜率；h一一等强度梁截面高度；在等强度梁的上表面粘贴纵向电阻应变片，用电阻应仪可以测得在外力户作用下的应变值，根据虎克定律可得到应力实验值，即可将实验测得的应力值与理论应力值dg加以比较分析。四、电阻应变法4
4 实验二 静态应变仪的使用与典型测试线路的接法 一、实验目的 1．掌握在静载荷下，使用静态电阻应变仪单点应变和多点应变测量的方法。 2．熟悉电阻应变片半桥、全桥的接线方法并测定等强度梁逐级加载的应变值。 二、试验设备及仪器 1．等强度梁 2．静态电阻应变仪 3．数字万用表、游表卡尺 三、实验原理 L 等强度梁的应力 等强度梁如图 3—1 所示，其截面为矩形；高为 A；宽度 6，随 J 的变化而变化，有 效长度段的斜率为 tga 由材料力学可知，距加载点 x 处截面上的正应力为： 其中 M（x）——离加载点距离 x 处的截面弯矩； W（x）——离加载点距离 x 处的截面抗弯模量； tgα——等强度梁有效长度段的斜率； h——等强度梁截面高度； 在等强度梁的上表面粘贴纵向电阻应变片，用电阻应仪可以测得在外力户作用下的 应变值，根据虎克定律可得到应力实验值，即可将实验测得的应力值与理论应力值 dg 加以比较分析。 四、电阻应变法 2 3 = = M x P W x h tg 理
电阻应变法测量主要由电阻应变片和电阻应变仪组成。1.电阻应变片电阻应变片（简称应变片）是由很细的电阻丝绕成栅状或用很薄的金属箔腐蚀成栅状，并用胶水粘在两层绝缘薄片中制成的，如图2一1所示。栅的两端各焊一小段引线，以供试验时与导线联接。实验时，将应变片用专门的胶水牢固地粘贴在构件表面需测应变片。当该部位沿应变片L方向产生线变形时，应变片亦随之一起变形，应变片的电阻值也产生了相应的变化。其中R一一应变片的初始电阻值；△R一一应变片电阻变化值；——应变片处纵轴方向构件的应变值e；LK一一应变片的灵敏系数，表示每单位应变所造成的相对电阻变化。由制造厂家抽样标定给出的，一般K值在2.0左右。2.电阻应变仪由电阻应变片将构件应变“转换成电阻片的电阻变化AR，而应变片所产生的电阻变化是很微小的。通常用惠斯顿电桥方法来测量，如图3-2所示。电阻RI、R2、R，和R构成电桥的四个桥壁。在对角节点AC上接上电桥工作电压正，另一对角点BD为电桥输出端，输出端电压Ueo。当四个桥臂上电阻值满足一定关系时，电桥输出电压为零，此时，称电桥平衡。由电工原理可知，电桥的平衡条件为R.R=R2R.(3-4)UanDU图3-2若电桥的四个桥臂为粘贴在构件上的四个应变片，其初始电阻都相等，即R1,R2,R3和R4构件受力前，电桥保持平衡，即UBD。构件受力后，应变片各自受到应变后分别有微小电阻变化△R1，△R2，△R3和△R4这时，电桥的输出电压将有增量△UBD，即5
5 电阻应变法测量主要由电阻应变片和电阻应变仪组成。 1.电阻应变片 电阻应变片(简称应变片)是由很细的电阻丝绕成栅状或用很薄的金属箔腐蚀成栅 状， 并用胶水粘在两层绝缘薄片中制成的，如图 2—1 所示。栅的两端各焊一小段引线， 以供试验时与导线联接。 实验时，将应变片用专门的胶水牢固地粘贴在构件表面需测应变片。当该部位沿应 变片 L 方向产生线变形时，应变片亦随之一起变形，应变片的电阻值也产生了相应的变 化。 其中 R——应变片的初始电阻值； ΔR——应变片电阻变化值； K——应变片的灵敏系数，表示每单位应变所造成的相对电阻变化。由制造厂家抽 样标定给出的，一般 K 值在 2.0 左右。 2.电阻应变仪 由电阻应变片将构件应变‘转换成电阻片的电阻变化 AR，而应变片所产生的电阻 变化是很微小的。通常用惠斯顿电桥方法来测量，如图 3—2 所示。电阻 构成电桥的四个桥壁。在对角节点 AC 上接上电桥工作电压正，另一对角点 BD 为电桥 输出端，输出端电压 Ueo。当四个桥臂上电阻值满足一定关系时，电桥输出电压为零， 此时，称电桥平衡。由电工原理可知，电桥的平衡条件为 (3-4) 若电桥的四个桥臂为粘贴在构件上的四个应变片，其初始电阻都相等，即 R1 ,R2 ,R3 和 R4 构件受力前，电桥保持平衡，即 UBD。构件受力后，应变片各自受到应变后分别 有微小电阻变化ΔR1 , ΔR2 , ΔR3 和ΔR4这时，电桥的输出电压将有增量ΔUBD，即