道路勘测第4章(新)课件

4.1地基承载力检测

桥梁地基的容许承载力确定方法：根据地质勘测原位测试野外荷载试验邻近旧桥梁调查对比由经验和理论公式计算综合分析确定。

当缺乏上述资料时可按《公路桥梁地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）推荐的方法确定地基容许承载力。1．粘性土、黄土地基承载力检测①对于老粘性土和残积粘性土地基，可取土样进行压缩试验，求得土样压缩模量Es，查表确定容许承载力。②对于一般粘性土和新近沉积粘性土地基，求出土样天然孔隙比e和液性指数IL，查表确定容许承载力。③对新近堆积黄土地基按土含水比（天然含水量ω和液限ωL的比值）确定容许承载力。④对于一般新黄土地基，按天然含水量和液限比（液限ωL与天然孔隙比e的比值）确定容许承载力。⑤对于老黄土地基，按天然孔隙比e和含水比ω/ωL确定容许承载力。2．砂土、碎石土地基承载力检测对于砂类土、碎石土地基承载力可按其分类和密实度确定。三、现场荷载板试验确定地基容许承载力1、基本原理

典型的P-S曲线（1）压密阶段称比例界限Pcr（2）剪切阶段极限荷载PU（3）破坏阶段PcrPuPSⅠⅡⅢ典型的P-S曲线2、测试设备承压板：园形或方形刚性承压板，尺寸应大于最大颗粒的10倍。一般采用2500－5000㎝2。加荷装置：重物加荷、千斤顶加荷。沉降量测装置：百分表、水准仪、位移传感器等。平板载荷试验现场检测图片3、测试方法（1）试验位置的选择①选择有代表性的地点进行试验②土层均匀时，可在基底标高处进行试验③土层性质随深度变化时，在不同深度试验（2）试坑宽度承压板直径的4-5倍，至少3倍。（3）超荷载影响应使承压板埋深与宽度之比和基础埋深与宽度之比相等。

4、加荷方式（1）分级维持荷载沉降相对稳定法（常规慢速法）

分级加荷：按等荷载增量均衡施加荷载增量：（1/8－1/10）Pu或（1/4－1/5）Pcr

沉降观测：每加一级荷载，自加荷开始时间间隔10、10、10、15、15分钟后，以后每隔30分钟观测一次承压板沉降

沉降稳定标准：连续2小时内每小时沉降量不超过0.1㎜，或连续1小时内，每30分钟沉降量不超过0.05㎜，即可施加下一级荷载（2）分级维持荷载沉降非稳定法（快速法）分级加荷与慢速法相同，每加一级荷载按间隔15分钟观测一次沉降，每级荷载维持2小时，即施加下一级荷载。（3）等沉降速率法控制承压板以一定的沉降速率沉降，测读与沉降相应所施加的荷载。5、试验终止条件

进行到试验土层达到破坏阶段，终止试验

（1）承压板周围出现隆起或破坏性裂缝；（2）荷载不变，24小时沉降速率保持不变或加速发展；（3）荷载增加很小，沉降急剧增大，P-S曲线出现陡降阶段，或相对沉降超过s/d（d为压板直径或边长）0.06～0.08。6、试验结果的应用（1）确定地基承载力

取第一拐点对应的荷载pcr为容许承载力，适用于拐点型P-S曲线或其它辅助型曲线可确定拐点的情况。常用辅助曲线有：四、标准贯入试验标准贯入试验是用质量为63.5±0.5kg的穿心锤，以76±2cm的落距，将一定规格的标准贯入器打入土中15cm，再打入30cm，最后30cm的锤击数即为标准贯入击数N。

土的承载力高：标准贯入器打入土中的阻力就大，标准贯入击数N就大；土的承载力低：标准贯入击数N就小。1、试验设备

标准贯入试验设备主要由贯入器（长810mm，内径35mm，外径51mm）、贯入探杆、穿心锤、锤垫、导向杆及自动落锤装置等组成。标准贯入设备2、试验方法

（1）用钻机先钻到需要进行标准贯入试验的土层，清孔后，换用标准贯入器，并量得深度尺寸。（2）将贯人器垂直打人试验土层中，先打入15cm，不计击数，继续打入土中30cm，记录其锤击数即为标准贯人击数N。若遇比较密实的砂层，贯入不足30cm的锤击数己超过50击时，应终止试验，并记录实际贯人深度△S和累计击数n，按下式换算成贯入30cm的击数N:

（3）提出贯入器，将贯入器中土样取出，进行鉴别描述、记录，然后换成钻探工具继续钻进，至下一需要进行试验的深度，再重复上述操作，一般可每隔1.0－2.0m进行一次试验。（4）在不能保持孔壁稳定的钻孔中进行试验时，应下套管以保护孔壁，但试验深度必须在套管口75cm以下，或采用泥浆护壁。

3．试验结果应用（1）根据N估计砂土的密实度见下表。（2）根据N估计天然地基的容许承载力[σ0]见教材附表。实测贯入击数-深度关系曲线4.2混凝土灌注桩检测一、钻孔灌注桩检测（一）基本要求

（1）桩身混凝土所用原材料必须符合要求。（2）成孔后必须清孔，测量孔径、孔深、沉淀层厚度等，符合规范要求后，方可灌注水下混凝土。

（3）水下混凝土应连续灌注，严禁有夹层和断桩。

（4）嵌入承台的锚固钢筋长度不得低于设计规范规定的最小锚固长度要求（三）外观鉴定（1）桩的质量有缺陷，但经设计单位确认仍可用时，应减3分。（2）桩顶面应平整，桩柱连接处应平顺且无局部修补。不符合要求时减1-3分。钻孔灌注桩钻孔图片灌注混凝土施工图片泥浆池二、泥浆性能指标检测（一）泥浆性能要求一般由水、粘土（或膨润土）和添加剂按适当配合比例配制而成。正循环回转钻孔：是用高压泥浆通过钻机的空心钻杆，从钻杆底部射出，同时钻头钻进，将土层搅松成为钻渣，被泥浆包裹浮悬，随着泥浆上升而溢出流到井外的泥浆溜槽，经过沉淀池净化，泥浆再循环使用。泥浆不仅有固壁和润滑作用，还要携带钻渣上升外排，故对泥浆的质量要求较高。反循环回钻钻孔：是通过砂石泵的抽吸作用，在钻杆内腔形成负压，在孔内液柱和大气压的作用下，孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底，将钻头切削下来的钻渣带进钻杆内腔，再经过砂石泵排至地面沉淀池内；沉淀钻渣后，冲洗液流向孔内，形成反循环。

二、泥浆性能检测1、相对密度泥浆同4℃时同体积的水的质量比，采用泥浆相对密度计测定。测定方法：将要量测的泥浆装满泥浆杯，加盖并洗净从小孔溢出的泥浆，然后置于支架上，移动游码，使杠杆呈水平状态(即水平泡位于中央)，读出游码左侧所示刻度，即为泥浆的相对密度γx。

2、粘度η粘度是液体或混合液体运动时各分子或颗粒之间产生的内摩阻力。用工地标准漏斗粘度计测定。测定方法：用两端开口量杯分别量取200mL和500mL泥浆，通过滤网滤去大砂粒后，将泥浆700mL均注入漏斗。然后使泥浆从漏头流出，流满500mL量杯所需时间(s)，即为所测泥浆的强度。

校正方法：漏斗中注入700mL清水，流出500ml所需时间应是15s，其偏差如超过±1s，测量泥浆粘度时应校正。3、静切力用浮筒切力计测定

测定方法：将约500ml泥浆搅匀后，立即倒入切力计中，将切力筒沿刻度尺垂直向下移至与泥浆接触时，轻轻放下，当它自由下降到静止不动时，读出浮筒上泥浆面所对的刻度即为泥浆的初切力。取出切力筒，擦净粘着的泥浆，用棒搅动筒内泥浆后，静止10min，用上述方法量测，所得即为泥浆的终切力。其单位均为Pa。静切力：泥浆胶粒和水的相互作用，在静置状态，形成网状结构。要使它流动必须施加外力，当这种力克服了泥浆内部的磨擦阻力时，泥浆就会从静置状态开始流动。促使泥浆流动所需要的最低极限的单位面积的力，为静切力。4、含砂率含砂率是泥浆内所含的砂和粘土颗粒的体积百分比。用含砂率计测定。

测定方法：把调好的泥浆50mL倒进含砂率计，然后再倒进清水，将仪器口塞紧摇动1min，使泥浆与水混合均匀。再将仪器竖直静放3min，仪器下端沉淀物的体积(由仪器刻度上读出)乘以2即得含砂率。5、胶体率胶体率是泥浆静止后，其中呈悬浮状态的粘土颗粒与水分离的程度。反映泥浆中土粒保持悬浮状态的性能。

测定方法：将100ml泥浆倒入100ml的量杯中，用玻璃片盖上，静置24h后，量杯上部泥浆可能澄清为水，测量其体积，即为胶体率。如实测澄清为水的体积为5ml则胶体率为95％。

6、失水率和泥皮厚度失水率是指泥浆在钻孔内受内外水头压力差的作用在一定时间内渗入地层的水量。

测定方法：用一张12cm×12cm的滤纸，置于水平玻璃板上，中央画一直径3cm的圆，将2mm的泥浆滴人圆圈内，30min后，测量湿圆圈的平均直径减去泥浆摊平的直径(mm)，即为失水率。用游标卡尺测出泥皮与滤纸的总厚度后减去滤纸的厚度即为泥皮厚度。7、酸碱度用PH值表示测定方法：可取一条pH试纸放在泥浆面上，0.5s后拿后来与标淮颜色相比．即可读出pH值。三、基桩完整性检测桩身混凝土的完整性检测桩的承载力检测一、基桩完整性检测方法分类钻芯取样法

反射波法超声脉冲检验法1．钻芯取样法用地质钻机在桩身上沿长度方向钻取芯样，通过对芯样的观察和测试确定桩的质量。灌注桩的检测内容基桩完整性的检测方法2．反射波法

用小锤（手锤、力棒等）在桩顶进行竖向激振，使桩身内产生应力波，应力波沿着桩身向下传播，在桩身波阻抗发生变化的界面将产生反射波。经接收、放大等处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息。据此计算桩身波速，判断桩身完整性和混凝土强度等级。桩基完整性测定仪3．超声脉冲检验法超声法原理示意图二、反射波法1．基本原理首先假定桩为一维线弹性细长杆件，并且桩身材料各向同性。当桩嵌于土体中时，受到桩周土的阻尼影响，桩的动力特性满足一维波动方程，即

当桩身波阻抗发生变化时，在下行波Fd、vd的作用下，上行反射波Fu、vu将分别为：上式中Z为桩身波阻抗，按下式计算：

式中：E——桩身动弹性模量；A——桩身截面面积；c——波速；ρ——桩身材料密度。（1）完整摩檫桩在桩底界面处有A2=A1，ρ2＜ρ1，c2＜c1，则Z2Z1，Z1－Z20。则vu=（Z1－Z2）/（Z2+Z1）vd

0，即vu与vd同向。表现在实测速度曲线上反射波与入射波同向起跳。

（2）完整端承桩对于桩身完整的端承桩，在桩底界面处有A2=A1，ρ2＞ρ1，c2＞c1，则Z2＞Z1，Z1－Z2＜0。则vu=（Z1－Z2）/（Z2+Z1）vd＜0即vu与vd反向。

表现在实测速度曲线上反射波与入射波反向起跳。

（3）桩身缩径当桩身缩颈时，在缩颈界面处有A2A1，ρ2=ρ1，c2=c1，则Z2Z1，Z1－Z20。则vu=（Z1－Z2）/（Z2+Z1）vd

0，即vu与vd同向。表现在实测速度曲线上反射波与入射波同向起跳。

（4）桩身松散当桩身松散时，在缺陷界面处有A2=A1，ρ2ρ1，c2c1，则Z2Z1，Z1-Z20。则vu=（Z1－Z2）/（Z2+Z1）vd

0，即vu与vd同向，

表现在实测速度曲线上反射波与入射波同向起跳。（5）桩身夹泥在缺陷界面处有A2=A1，ρ2ρ1，c2c1，则Z2Z1，Z1-Z20。则vu=（Z1－Z2）/（Z2+Z1）vd

0，即vu与vd同向。

表现在实测速度曲线上反射波与入射波同向起跳。（6）桩身扩径当桩身扩颈时，在扩颈界面处有A2＞A1，ρ2=ρ1，c2=c1，Z2＞Z1，Z1－Z2＜0。则vu=（Z1－Z2）/（Z2+Z1）vd

＜0，即vu与vd反向。

表现在实测速度曲线上反射波与入射波反向起跳。2．基桩完整性的识别与判断（1）桩身完整性分类根据反射波的特征，可以把桩身质量分为四类：I类：桩身结构完整；II类：桩身结构轻微缺陷；III类：桩身结构严重缺陷；Ⅳ类：断桩（2）基本判断﹟桩身缩径、夹泥、松散等缺陷反映在实测速度曲线上，反射波与入射波同向起跳，而桩身扩径反映在实测速度曲线上反射波与入射波反向起跳。﹟在实测速度曲线0－2L/c时段内：

当出现反射波与入射波同向起跳时，就表明桩身存在缺陷（缩径、夹泥或松散）；

当出现反射波与入射波反向起跳时，就表明桩身扩径。（3）缺陷位置的判断根据桩底反射波到达桩顶的时间t，可以计算出应力波在桩身内传播的平均波速c：式中：l——桩长，m；

t——桩底反射波到达时间，s。当缺陷反射时间t′时，缺陷部位距桩顶的距离l′为：3．仪器设备及要求

（1）仪器宜由传感器和放大、滤波、记录、处理、监视系统以及激振设备和专用附件组成。（2）传感器可选用宽频带的速度型或加速度型传感器。速度型传感器灵敏度应大于300mv/cm/s，加速度型传感器灵敏度应大于100mv/g。（3）击振设备，一般采用尼龙锤或尼龙力棒。4．现场检测及注意事项（1）被测桩应凿去浮浆，桩头平整，安装传感器的部位应适当打磨。桩顶露出钢筋过长时应予以截断。（2）检测前应对仪器设备进行检查，性能正常方可使用。（3）每个检测工地均应进行激振方式和接收条件的选择试验，确定最佳激振方式和接收条件。（4）激振点宜选择在桩头中心部位，传感器应稳固地安置在桩头上，对于大直径的桩可安置两个或多个传感器。（5）当随机干扰较大时，可采用信号增强方式，进行多次重复激振与接收。（6）为提高检测的分辨率，应使用小能量激振，并选用高截止频率的传感器和放大器。（7）判别桩身浅部缺陷，可同时采用横向激振和水水平速度型传感器接收，进行辅助判定。（8）每一根被检测的单桩均应进行二次及以上重复测试。反射波法的实测曲线三、声波透射法基本原理声波透射法原理示意图1．判断桩内缺陷的基本物理量（1）声时值（2）波幅（或衰减）（3）接收信号的频率变化（4）接收波形的畸变﹟检测时探头在声测管中逐点测量各深度的声时、波幅、接收频率及波形等。﹟绘制“声时-深度曲线”、“波幅-深度曲线”及“接收频率变化率-深度曲线”等，供分析使用。超声检测仪2．钻孔灌注桩超声脉冲检测法主要设备声波检测仪：应具有实时显示和记录接收信号的时程曲线以及频率测量或频谱分析功能。换能器：

#径向振动式，沿径向无指向性。

#谐振频率应为30-50KHz

#水密性应满足在1MPa水压下不渗水。3．现场检测（1）预埋声测管应符合下列规定桩径D≤0.8m时应埋设2根；桩径在1.0＜D≤2.0m时应不少于3根；桩径D＞2.0m时应不少于4根。﹟声波检测管宜采用钢管、塑料管或钢质波纹管，其内径应比换能器外径大10-20mm。﹟管的下端应封闭，上端应高出桩顶30-50cm，并加盖以防止异物掉入管内。﹟检测管可焊接或绑扎在钢筋笼的内侧，检测管之间应相互平行。（2）现场检测前应先测定声波检测仪发射至接收系统的延迟时间t0，并应按下式计算声时修正值t′

（3）发射与接收换能器以相同标高或保持固定高差，同步升降，测量点距应不大于25cm。（4）一根桩有多根检测管时，应将每2根检测管编为一组，分组进行测试。（5）在桩身质量可疑的测点周围，应采用加密测点，或采用斜测、扇形扫测等进行复测。（6）在同一检测剖面的检测过程中，声波发射电压和仪器设置参数应保持不变。4．检测数据处理与判定（1）声速法（概率法）①将同一检测剖面各测点的声速值vi由大到小依次排序，即v1≥v2≥…≥vi≥…≥vn－k≥…≥vn－1

≥vn

式中：v——声速测量值；n——检测剖面测点数；k——逐一去掉上式vi序列尾部最小数值的数据个数。②当去掉最小数值的数据个数为k时，对包括vn－k在内余下数据v1-vn－k按下列公式计算异常判断值v0：③当vn－k≤v0时，vn－k及其以后的数据均为异常，去掉vn－k及其以后的异常数据；再用数据v1-vn－k－1并重复上述计算步骤，直到vi序列中余下的全部数据满足：v0即为声速的异常判断临界值vc。﹟所有小于等于vc的数据均为异常数据，所对应的测点位置即为缺陷部位。当检测剖面n个测点的声速值普遍偏低且离散性很小时，宜采用声速低限值判据：式中：vi——第i测点声速，km/svL——声速低限值，km/s；（2）斜率法（PSD判据）声时值（t）与随深度（h）关系：t=f（h）

在缺陷部位处，令

为加大声时差值在判据中的权数，判据可写成：

PSD判据：声时-深度曲线相邻两点之间的斜率与声时差值之积。

声波透射法的实测曲线（3）波幅法当桩身内存在缺陷时，不仅表现为声速的变化，波幅也会发生明显的变化CECS21：2000中规定用波幅测值判断缺陷时，也应按声速值一样进行概率法的临界值计算。JGJ106-2003:中则规定波幅异常时的临界值判据按下式计算：基桩承载力检测静荷载试验桩的动测方法。（一）竖向抗压静载试验

试验目的：用来确定单桩承载力及荷载与位移的关系，对于预制桩也可用来校核动力公式的准确性。试验方法：通常采用慢速维持荷载法基桩承载力的检测方法基桩静载试验基桩静载试验1．试验前的淮备工作凿除桩头、消除负摩阻力等。2．试验加载装置：一般采用油压千斤顶加载。

反力装置：（1）锚桩承载梁反力装置锚桩采用4根或6根锚桩与试桩的中心间距：≥5d（试桩直径d≤800m）≥4m（d＞800mm）（2）压重平台反力装置﹟压重不得小于预估最大试验荷载的1.2倍﹟试桩中心至压重平台支承边缘的距离同试桩中心至锚桩中心的距离（3）锚桩压重联合反力装置3．测量位移装置

测量仪器：百分表或电子位移计

布置方式：对称安装在桩的2个直径方向；

安装要求:

基准架应有足够的刚度和稳定性;

基准梁的一端在其支承上应可以自由移动;基准桩应埋入地基表面以下一定深度;基准桩中心与试桩、锚桩中心之间的距离应符合规定。4．加载方法（1）加载重心应与试桩轴线相一致。（2）加载分级：每级加载量为预估最大荷载的1/10－1/15。

当桩的下端埋入巨粒土、粗粒土以及坚硬的粘质土时，第一级可按2倍的分级荷载加载。（3）预估最大荷载：对施工检验性试验，一般可采用设计荷载的2.0倍。5．沉降观测（1）下沉未达稳定不得进行下一级加载。（2）观测时间：

每级加载完毕后，每隔15min观测一次；

累计1h后，每30min观测一次。6．稳定标准

巨粒土、砂类土、坚硬粘质土:0.1mm/30min

半坚硬的细粒土:0.1mm/1h7．加载终止及极限荷载取值（1）S总≥40mm

Si≥5Si-1

极限荷载:Pi-1（2）S总≥40mm

Si24h未稳定

极限荷载:Pi-1（3）巨粒土、密实砂类土以及坚硬的粘质土：S总≤40mm，但荷载已大于或等于设计荷载设计规定的安全系数，加载即可终止。

极限荷载:Pi（4）施工过程中的检验性试验：

一般加载应继续到桩的2倍的设计荷载为止。（5）极限荷载的确定：

荷载-沉降曲线（P-s曲线）

沉降-时间曲线（s-t曲线）

s-lgt曲线s-lgP曲线（单对数法）

8．桩的卸载和回弹量观测（1）卸载分级：每级卸载量为两个加载级的荷载值。

每级荷载卸载后，应观测桩顶回弹量。

回弹稳定后，再卸下一级荷载。

回弹稳定标准与下沉稳定标准相同。（2）卸载到零后，至少在2h内每30min观测一次。9．试验记录静压试验曲线（二）高应变动力试桩法简介﹟定义：指所有能使桩土间产生永久变形（或较大动位移）的动力检测桩基承载力的方法，这类方法要求给桩土系统施加较大能量的瞬时荷载，以保证桩土间产生较大的相对位移。﹟分类：CASE法CAPWAP法静动法﹟CASE法：波动方程半经验解析解法CAPWAP：波动方程拟合分析法；

高应变试桩激发锤及导向架﹟基本方法：用重锤冲击桩顶，在冲击荷载下桩身瞬时动应变的峰值达到或接近静载试验至极限承载力时的静应变值，桩土体系进入充分的非弹性工作阶段，桩和桩周土之间出现瞬时的剪切破坏模式，从而充分激发桩周土对桩的全部阻力作用。利用对称安装于桩顶两侧的加速度计和特制工具式应变计记录冲击波作用下的加速度与应变，并通过长线电缆传输给桩基动测仪。然后采用不同的软件求得相应承载力和基桩质量完整性指数。§4.3预应力混凝土结构检测一、预应力混凝土结构试验检测检测（一）预应力锚具、连接器检测

1、检测项目后张法预应力锚具组装件锚环及夹片连接器：用于连接预应力筋的装置。出厂检验、型式检验、使用单位检验使用单位检验：外观及尺寸、硬度、静载试验2．技术要求技术指标：锚固性能承载能力（1）锚具静载锚固性能：锚具效率系数ηa

总应变εapu锚具的静载锚固性能应满足：ηa≥0.95εapu≥2.0%其他要求：﹟预应力筋-锚具组装件达到实测极限拉力时，应由预应力筋的断裂，而不应由锚具（或连接器）的破坏导致试验的终结。﹟锚具应满足分级张拉、补张拉以及放松预应力筋的要求。﹟锚具内缩量不应大于6mm；﹟锚口摩阻损失不应大于2.5%﹟疲劳试验：用于承受静、动荷载的预应力混凝土结构，其预应力筋-锚具组装件经受200万次循环荷载后，预应力筋因锚具影响发生疲劳破坏的面积不应大于试件总截面面积的5%。﹟周期荷载试验：用于抗震结构中的锚具经50次循环荷载作用后预应力筋不应发生破断、滑移和夹片松脱现象。（2）连接器应符合锚具的性能要求；3．静载锚固性能试验（1）一般规定﹟试验用的预应力筋锚具组装件应由全部零件和预应力筋组装而成，不得在锚固零件上添加影响锚固性能的物质；﹟束中各根预应力筋应等长平行，其受力长度不得小于3m。﹟试验用的预应力钢材应经过选择，全部力学性能必须严格符合该产品的国家标准或行业标准；﹟测力系统，不确定度不得大于2%；﹟量具，其标距的不确定度不得大于标距的0.2%，指示应变的不确定度不得大于标距的0.1%。

静载锚固性能试验装置（2）静载试验﹟将锚具、预应力筋、传感器、千斤顶安装于试验机或试验台座上，使各预应力筋均匀受力。﹟加载之前应先将各种仪表安装调试正确，各根预应力钢材初应力调匀，初应力可取抗拉强度标准值fPtk的5%-10%。﹟测量总应变εapu的量具标距不宜小于1m。加载步骤：

#按预应力钢材抗拉强度标准值fPtk的20%、40%、60%、80%分4级等速加载；

#加载速度每分钟宜为100MPa，达到80%后，持荷1h。

#随后逐步加载至破坏，使荷载达到最大值FaPu。试验过程中观察和测量的项目：①逐级测量预应力钢材与锚具或连接器之间的相对位移△a，△a应随荷载逐渐增加；②测量锚具、夹具或连接器间的相对位移△b，△b应随荷载逐渐增加。③在达到预应力钢材抗拉强度标堆值的80%后，在持荷lh的时间内每20-30min测量一次相对位移（△a和△b）；持荷期间△a和△b均应无明显变化，保持稳定；④测量记录试件的实测极限拉力Fapu；⑤测量记录试件极限拉力时预应力筋的总应变εapu；

Fapu：钢绞线锚具组装件的实测极限拉力；Fapuc：钢绞线锚具组装件中，各根钢绞线计算极限拉力之和L1：千斤顶活塞初始行程读数，mmL2：试件破坏时活塞终了行程读数，mm；L0：张拉至10%fPtk时，钢绞线的初始长度，mm。5．试件抽样及检验判定（1）抽样频率﹟对于同类型、同一批原材料和同一工艺生产的锚具、连接器作为一批验收，每批不超过1000套。﹟外观检验抽取10%，且不少于10套；﹟硬度检验抽取5%，且不少于5套；﹟静载试验抽取6套试件与符合要求的预应力筋组装成3个预应力筋-锚具组装件进行试验。（2）结果判定

外观检验：如表面无裂缝，尺寸符合设计要求，判定为合格；如有一套表面有裂缝或裂缝超过允许偏差，则应逐套检查，合格后方可使用。

硬度检验：

每个零件测试3点，当硬度值符合设计要求的范围应判为合格。如有1个零件不合格，则应另取双倍数量的零件重做检验；如仍有1个零件不合格，则应逐个检验，合格者方可使用。

静载锚固能力检验、疲劳荷载试验及周期荷载检验：如符合技术要求的规定，应判为合格。如有1个试件不符合要求，则另取双倍数量试件重做试验；如仍有1个试件不合格，则该批为不合格品。二、张拉设备校验

张拉设备：千斤顶、油泵、油压表

张拉力控制：用油压表测定和控制。

存在问题：油缸与活塞之间有一定的摩阻力，此项摩阻力抵消一部分作用力，实际作用力要比理论值小。

解决方法:一般采用校验标定的方法测定油压千斤顶的实际作用力与油压读数的关系。后张法张拉现场先张法张拉现场穿心式千斤顶

压力试验机

校验仪器

标准测力计传感器1．用长柱压力试验机校验﹟压力试验机的精度不得低于±2%。﹟应采取被动校验法，即在校验时用千斤顶顶试验机。﹟用被动法校验千斤顶时．必须事先对试验机进行被动标定。（1）千斤顶就位

（2）校验千斤顶

﹟开动油泵，千斤顶进油，顶试验机上压板。在加载过程中，自零位到最大吨位，将被动标定的结果逐点标定到千斤顶的油压表上。﹟各标定点应重复标定3次，取平均值，并且只测读进程，不得读回程。长柱式压力机校验千斤顶长柱式压力机校验千斤顶2．用标准测力计校验3．用电测传感器校验4．千斤顶检验结果的回归计算

五、张拉力控制千斤顶的油压预应力钢材的伸长量﹟预应力钢材实测伸长值和相应的理论计算值的差应控制在6%以内。双控1．预应力钢材理论伸长值△L（mm）：

式中：PP——预应力钢材的平均张拉力，N；L——预应力钢材长度，mm；Ap——预应力钢材截面面积，mm2；EP——预应力钢材弹性模量，N/mm2。预应力筋的平均张拉力按下式计算：式中：P——预应力钢材张拉端的张拉力，N；μ——预应力钢材与孔道壁的摩擦系数；k——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数；θ——从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，rad。x——从张拉端至计算截面的孔道长度，m；2．实际伸长值的测量﹟预应力钢材张拉前，应先调整到初应力σ，作伸长值测量标记；然后张拉至张拉控制应力，测量伸长值。﹟实际伸长值为量测的伸长值与初应力时的推算伸长值之和。预应力筋张拉的实际伸长值△L（mm）：△L1：从初应力至最大张拉应力时的实测伸长值,mm△L2：初应力时的推算伸长值，mm，可采用相邻级的伸长值。六、水泥浆的检测

一般预应力混凝土构件，在张拉完毕10h左右、预应力筋和锚具稳定后，即可进行孔道压浆工作。孔道压浆的水灰比一般宜采用0.4-0.45，如掺入减水剂，水灰比可减少到0.35。1、检测项目与方法（1）水泥浆的强度水泥浆的强度应制成7.07×7.07×7.07cm的试件，标准养护28d测得的抗压强度。压浆时每一工作班应制取不少于3组抗压试件。

（2）泌水率和膨胀率试验往高120mm的有机玻璃容器内装入水泥浆约100mm深，测记水泥浆液面的高度，然后盖严。置放3h和24h后测其离析水水面和水泥浆膨胀面，然后按下式计算泌水率和膨胀率：（3）稠度试验将水泥浆测定漏斗放平，关上阀门，将搅拌均匀的水泥浆倾入漏斗内，直至表面触及点测规下端。打开阀门，让水泥浆自由流出，水泥浆全部流完时间即为水泥浆的稠度。§4.4水泥混凝土结构无破损检测混凝土无损检测:在不破坏混凝土结构的前提下，在混凝土结构原位上对其强度或缺陷直接定量检测的技术。一、混凝土无损检测技术的分类（1）检测结构混凝土强度值；（2）检测结构混凝土的内部缺陷；（3）检测几何尺寸，如钢筋位置、保护层厚度等；（4）结构混凝土质量的匀质性检测和控制；（5）建筑热工、隔声、防水等物理特性的检测。二、常用无损检测方法简介1、回弹法回弹法是采用回弹仪的弹簧驱动重锤，通过弹击杆弹击混凝土表面，以重锤反弹回来的距离作为强度相关指标来推算混凝土强度。基本原理：利用混凝土强度与表面硬度之间的关系，通过一定动能的重锤冲击混凝土表面，用表面硬度值来推定混凝土强度。2、超声脉冲法超声仪发射超声脉冲波，测量接收波的参数(声速、振幅、频率等)，根据声学参数的大小及变化、判断混凝土内部质量情况。3、脉冲回波法（应力波法）4、磁测法5、雷达反射法6、射线法7、综合法三、回弹法测定混凝土的抗压强度（一）适用范围

对常规检验方法的一种补充；回弹法检测混凝土结构厚度不得小于100mm，温度不应低于10℃。回弹法测定路面混凝土强度（二）检测仪器1、检测器具混凝土回弹仪酚酞酒精溶液，浓度1%；钢砧；下提式砂轮；其它：卷尺、钢尺、毛刷等。（三）检测技术1、测区布置（1）单个检测：适用于单个结构或构件的检测，应在构件上均匀布置测区，且不少于10个。(2)批量检测：适用于混凝土强度等级、原材料、配合比、养护条件、龄期等基本一致的构件。抽检数量：不得少于同批构件总数的30％，且构件数量不得少于10件，每个构件测区数不少于10个。抽检构件时，应随机抽取并使所选构件具有代表性。（3）对某一方向尺寸小于4.5m且另一方向尺寸小于0.3m的结构或构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个。（4）每一结构或构件的测区应符合下列要求。①测区应布置在混凝土浇筑方向的侧面。②测区应均匀分布，相邻两测区的间距不宜大于2m；测区距离构件边缘的距离不宜大于0.5m，且不小于0.2m。③测区宜避开钢筋密集区和预埋铁件。④测区的面积不宜大于0.04m2，每一测区宜测16个测点，相邻两测点间距不宜小于3cm。梁柱测区布置示意图⑤测试面应清洁、平整、干燥。⑥结构或构件上的测区应注明编号，并记录测区所处的位置和外观质量情况。2、回弹值测定

尽量使仪器处于水平方向测试混凝土浇筑的侧面，当采用非水平方向时，应对回弹值进行修正。测试方法：将回弹仪的弹击杆顶住混凝土的表面，轻压仪器，松开按钮。弹击杆徐徐伸出，使仪器对混凝土表面缓慢均匀施压，待弹击锤脱钩冲击弹杆后即回弹，带动指针向后移动并停留在某一位置上，即为回弹值。现场测试混凝土回弹值混凝土回弹值测试仪器的轴线应始终垂直于构件混凝土侧面。同一测区应记取16个回弹值。3、混凝土碳化深度的测定回弹值测量完毕后，应在有代表性的位置上测定碳化深度，测点数不少于构件测区数的30％，取平均值作为该构件的碳化深度值。测定方法：采用适当的工具在测区表面形成约15mm的孔洞，其深度应大于混凝土的碳化深度，清除洞内的粉末和碎屑，采用浓度为1％的酚酞酒精精溶液滴在孔洞内壁的边缘处，碳化部分变色，测量交界面到混凝土表面的垂直距离，即为碳化深度值。（四）数据处理1、回弹值计算（1）水平方向测试构件侧面时，从测区的16个回弹值中剔除3个最大值和3各最小值，取余下的数据计算平均值：（2）非水平方向测试构件时，按下式修正：（3）水平方向检测混凝土浇筑面顶面或底面时，按下式修正：（4）非水平方向测定浇筑混凝土的顶面或底面时，应先对回弹值进行角度修正，然后按角度修正后的回弹值进行浇筑面修正。2、碳化深度值计算每一测区的平均碳化深度值，按下式计算：平均碳化深度值≤0.4mm，按无碳化深度处理；平均碳化深度值≥6mm，按平均碳化深度为6mm计算3、混凝土强度计算（1）根据每一测区的回弹平均值Rm，及平均碳化深度值dm，查教材附表确定；（2）由各测区强度平均值计算结构或构件混凝土强度平均值及标准差。（3）被测结构或构件的混凝土强度推定值按下式确定：1）当结构或构件测区数少于10个时：2）当测区强度值中出现小于10MPa时，该构件强度推定值为小于10MPa；3）当结构或构件测区数不少于10个或按批量检测时，按下式计算：（4）对按批量检测的构件，当该批构件的强度标准差出现下列情况之一时，该批构件全部按单个构件检测：①当该批构件混凝土强度平均值小于25MPa时，

②当该批构件混凝土强度平均值不小于25MPa时，

四、超声法检测混凝土缺陷混凝土构件质量缺陷判据：声时（或声速）、波幅、频率（主频）等。1．仪器设备（1）超声波仪（2）换能器换能器分类：厚度振动式、径向振动式﹟厚度振动式换能器的频率宜选用20－250kHz；径向振动式换能器的频率宜选用20－60kHz。2．超声波检测仪的检定一般采用标准棒标定超声波仪超声波仪超声法现场检测混凝土缺陷3．混凝土结合面质量检测

混凝土结合面系指前后两次浇筑间隔时间大于3h的混凝土之间所形成的接触面。﹟被测部位及测点应满足：（1）测试前应查明结合面的位置及走向，明确被测部位及范围。（2）构件的被测部位应具有使声波垂直或斜穿结合面的测试条件。﹟检测方法：对测法斜测法﹟布置测点时应注意：（1）使测试范围覆盖全部结合面或有怀疑的部位；（2）各对T-R1、T-R2换能器连线的倾斜角及测距应相等；（3）测点的间距宜为100－300mm。﹟结果处理①采用概率法；②当测点数无法满足统计法判断时：将T-R2的声学参数与T-R1进行比较，若T-R2的声学参数比T-R1显著低时，则该测点判为异常测点；4．混凝土表面损伤层检测适用于因冻害、高温或化学侵蚀等所引起的混凝土表面损伤厚度的检测。

被测部位及测点的确定应满足以下要求：（1）根据结构的损伤情况和外观质量选取有代表性的部位布置测点；（2）构件被测表面应平整并处于自然干燥状态，且无接缝和饰面层。﹟测试方法①测试时T换能器应耦合保持不动，然后将R换能器依次耦合在间距为300mm的测点1、2、3、……位置上读取相应的声时值t1、t2、t3…，并测量每次T、R换能器之间的距离l1、l2、l3…。②每一测位的测点数不得少于6个，当构件的损伤层厚度不均匀时，应适当增加测区数。

换能器布置

声时-测距关系曲线﹟结果处理绘制“时-距”坐标图，可以得到声速改变所形成的转折点。损伤混凝土未损伤混凝土

损伤层厚度：其中5．混凝土不密实区和空洞检测

﹟被测部位应满足以下要求：①被测部位应具有一对（或两对）相互平行的测试面；②测试的范围应大于有怀疑的区域，还应与同条件的正常混凝土进行对比，且对比测点数不应少于20。（1）测试方法①当构件具有两对互相平行的测试面时可采用对测法②当构件只有一对相互平行的测试面时可采用对测和斜测相结合的方法

对测法斜测法③当测距较大时，可采用钻孔或预埋管测法

（2）数据处理及判断异常数据的判定方法为概率法。（3）空洞尺寸估算方法

根据lh/l值和（th－mta）/mta×100%值，可查表查得空洞半径r与测距l的比值，再计算空洞大致尺寸。如被测部位只有一对可供测试的表面，只能按空洞位于测距中心考虑，空洞尺寸可按下式算：5．裂缝深度检测检测前应先将裂缝中的积水或泥浆等夹杂物清理干净。（1）单面平测法当结构的裂缝部位只有一个可测表面，估计裂缝深度又不大于500mm时，可采用单面平测法。平测时应在裂缝的被测部位，以不同的测距，按跨缝和不跨缝布置测点进行检测。①不跨缝声时测量：将T和R换能器置于裂缝同一侧，以两个换能器内边缘间距（l′）等于100、150、200、250mm……分别读取声时值（ti），绘制“时-距”坐标图声时与测距之间的回归直线方程

时-距图跨缝测量每测点超声波实际传播的距离应为：不跨缝平测的混凝土声速值v（km/s）为：或式中：ln′l1′——第n点和第1点的测距，mm；tn、t1——第n点和第1点读取的声时值，μs；b——回归系数。②跨缝的声时测量：将收、发换能器分别置于以裂缝为轴线的对称两侧，两换能器中心连线垂直于裂缝走向，以l′=l00mm、150mm、200mm、250mm、300mm……分别读声时值。③平测法的裂缝深度可按下式计算：（2）双面斜测法

当结构的裂缝部位具有两个相互平行的测试表面时，可采用双面穿透斜测法检测。

根据波幅、声速和主频的突变，可以判定裂缝深度以及是否在所处断面内贯通。平面图立面图（3）钻孔对测法适用于大体积混凝土，预计深度在500mm以上的裂缝检测。4.5桥梁支座和伸缩装置检验一、桥梁支座

支座的功能：将上部结构承受的各种荷载传递给墩台，并能适应上部结构由于荷载、温度变化、混凝土收缩等产生的变形（水平位移及转角），使上部结构的实际受力情况符合设计要求。简易垫层支座（小桥涵上使用）钢板支座钢筋混凝土支座铸钢或不锈钢支座橡胶支座支座分类

球式橡胶支座盆式橡胶支座四氟滑板式橡胶支座1.板式桥梁橡胶支座的构造特性

﹟由若干层橡胶片与薄钢板组成，经加压硫化牢固的粘结成为一体。

﹟支座在竖向荷载作用下具有足够的刚度，是由于钢板限制了橡胶片的侧向膨胀。﹟支座的水平位移主要取决于橡胶片的净厚度。橡胶片四氟滑板钢板钢板打孔位置橡胶支座构造图2.板式桥梁橡胶支座的技术要求交通部行业标准（JT/T4—2004）项目指标极限抗压强度Ra（MPa）≥70实测抗压弹性模量E1（MPa）E±E×20%实测抗剪弹性模量G1（MPa）G±G×15%实测老化后抗剪弹性模量G2（MPa）G+G×15%实测转角正切值tgθ混凝土桥≥1/300钢桥≥1/500实测四氟板与不锈钢板表面摩擦系数uf（加硅脂时）≤0.033.板式桥梁橡胶支座的检验方法：

型式检验出厂检验使用前抽检

成品力学性能检验成品解剖检验外观及几何尺寸检验

检验形式

检验内容（1）抗压弹性模量检验

试验原理：根据橡胶支座的应力-应变曲线直线段计算抗压弹性模量。试验步骤：

①将支座置于试验装置的承压板上，对准中心，加荷至压应力为1.0MPa，在承压板的四个角对称安装四支位移计。

②进行预压。将压应力以0.03-0.04MPa/s的速率连续地增至平均压应力σ=10MPa，持荷2min，然后以连续均匀的速度将压应力卸至1.0MPa，持荷5min记录百分表初始值，绘制应力-应变图，预压三次。1000吨橡胶支座压剪试验机橡胶支座抗压弹性模量试验橡胶支座抗压弹性模量试验③正式加载﹟每一加载循环自1.0MPa开始，将压应力以0.03至0.04MPa/s的速率连续均匀地加载至4MPa，持荷2min后，采集支座变形值；﹟同样以连续均匀的速度卸载至1.0MPa。

﹟每2MPa为一级逐级加载，每级持荷2min后，采集支座变形数据直至平均压应力σ为止，绘制的应力－应变图应成线性关系，以连续均匀的速度卸载至1.0MPa。

﹟10min后进行下一加载循环，加载过程连续进行三次。抗压弹性模量计算各级试验荷载作用下的累计压缩应变εi

：

试样的抗压弹性模量：∆ci：各级荷载下试样的累计竖向压缩变形；te；试样橡胶层的总厚度，te=∑δi；E1：试样实测抗压弹性模量计算值；σ4、ε4、σ10、ε10：第4MPa和第10MPa级试验荷载下的压应力和累计压缩应变值。﹟试验结果取三次加载所得结果的平均值，但单项结果和算术平均值的偏差不应大于算术平均值的3%，否则应重新试验。影响抗压弹性模量的因素：①橡胶片与加劲钢板接触面的状态

②形状系数

形状系数：支座受压面积与其自由膨胀侧面积之比值；对于矩形支座

对于圆形支座

La、Lb：矩形支座加劲钢板的长、短边长度；d：圆形支座加劲钢板的直径。（2）极限抗压强度检验

①将试样放置在试验机的承载板上，上下承载板与支座接触面不得有油污，对准中心位置，精度应小于1%的试件短边尺寸。②以每分钟0.1MPa/s的加荷速率加载至试样极限抗压强度70MPa为止，绘制应力－时间图，并随时观察试样受力状态及变形情况，试样是否完好无损。（3）抗剪弹性模量检验①在试验机的承载板上应使支座顺其短边方向受剪，将试样及中间钢拉板按双剪装置配置好。

②将压应力以0.03-0.04MPa/s的速率连续均匀地加载至平均压应力σ，绘制应力－时间图，并在整个抗剪试验过程中保持不变。③调整试验机的剪切试验结构，使水平油缸、负荷传感器的轴线和中间钢拉板的对称轴重合。

④预加载：以0.002-0.003MPa/s

的速率连续施加水平剪应力至τ=1.0MPa，持荷5min，然后以连续均匀的速度卸载至0.1MPa，持荷5min，记录位移初始值，绘制应力－应变图，预载三次。

⑤正式加载：每一加载循环自τ=0.1MPa开始，每级剪应力增加0.1MPa持荷1min，采集支座变形数据，至τ=1.0MPa为止，绘制的应力－应变图应成线性关系。然后以连续均匀的速度卸载至剪应力为0.1MPa。

10min后进行下一循环，连续进行三次。抗剪弹性模量计算：试样的累计剪切应变

γi=△si/te。抗剪弹性模量G1△si：试样累计水平剪切变形G1：试样实测抗剪弹性模量计算值；τ1.0、τ0.3、γ1.0、γ0.3：第1.0MPa和第0.3MPa级试验荷载下的剪应力和累计剪切应变值。

试验结果应为三次试验的算术平均值，但各单项结果与算术平均值的偏差不应大于算术平均值的3%，否则该试样应再进行一次试验。（4）抗剪粘结性能试验

①将压应力以0.03-0.04MPa/s的速率连续均匀地加载至平均压应力σ，绘制应力－时间图，并在整个抗剪试验过程中保持不变。②以0.002-0.003MPa/s的速率连续施加水平力，当剪应力至2MPa时，持荷5min后，水平力以连续均匀的速度连续卸载，在加、卸载过程中绘制应力一应变图。

（5）抗剪老化试验将试样置于老化箱内，在70±2℃温度下经72h后取出．将试样在标准温度23±5℃下，停放48h，再在标准试验室温度下进行剪切试验。老化后抗剪弹性模量G2的计算方法与标淮抗压弹性模量计算方法相同。（6）摩擦系数检验

试验步骤：①将四氟滑板支座与不锈钢板试样按规定摆放，对准试验机承载板中心位置，精度应小于1％的试件短边尺寸。

试验时应将四氟滑板试样的储油槽内注满5201-2硅脂油。

②将压应力以0.03-0.04MPa/s的速率连续地增至平均压应力σ，绘制应力－时间图，并在整个摩擦系数试验过程中保持不变。

预压时间为1h。

③以0.002-0.003MP/s的速率连续地施加水平力，直至不锈钢板与四氟滑板试样接触面间发生滑动为止，记录此时的水平剪应力。

试验过程应连续进行三次。2）试样的摩擦系数按下式计算，并求三次的平均值（6）允许转角检验试验原理

试验步骤

①将试样按规定摆放，对准中心位置，精度应小1％的试件短边尺寸。在距试样中心L处，安装使梁产生转动用的千斤顶和测力计，并在承载梁(或板)四角对称安置四只高精度位移传感器(精度0.001mm)；

②预压：将压应力以0.03-0.04MP/s的速率连续地增至平均压应力σ，绘制应力—时间图，维持5min，然后以连续均匀的速率卸载至压应力为1.0MPa，如此反复三遍。检查传感器是否灵敏准确；

③加载将压应力按照抗压弹性模量试验要求增至σ，采集支座变形数据，绘制应力－应变图，并在整个试验过程中维持σ不变。用千斤顶对中间工字梁施加一个向上的力p，使其达到预期转角的正切值(偏差不大于5％)，停5min后，记录千斤顶力P及传感器的数值。实测转角的正切值各种转角下，由于垂直荷载和转动共同影响产生的压缩变形值

各种转角下试样边缘换算变形值计算各种转角下，支座边缘最大最小变形值计算（7）判定规则①实测抗压弹性模量E1、抗剪弹性模量G1、试样老化后的抗剪弹性模星G2和四氟滑板试样与不锈钢板的摩擦系uf应满足规范的要求；

②支座在不小于70MPa压应力时，橡胶层未被挤坏；中间层钢板未断裂，四氟板与橡胶未发生剥离，则试样的抗压强度满足要求；

③支座在两倍剪应力作用下，橡胶层未被剪坏，中间层钢板未断裂错位，卸载后，支座变形恢复正常，认为试样抗剪粘结性能满足要求；④试样的容许转角正切值，混凝土、钢筋混凝土桥在1／300，钢桥在1／500，试样边缘最小变形值大于或等于零时，则试样容许转角满足要求；⑤三块(或三对)试样中，有两块(或两对)不能满足要求时，则认为该批产品不合格。有一块(或一对)试样不能满足要求时，则应从该批产品中随机再取双倍试样对不合格项目进行复验，若仍有一项不合格，则判定该批产品不合格。5．盆式橡胶支座

构造特点：将纯橡胶块放置在凹型的金属盆内，橡胶处于有侧限受压状态，从而使支座的承载能力大大提高。

按使用性能分类：

双向活动支座：具有竖向承载、竖向转动和多向滑移性能

单项活动支座：具有竖向承载、竖向转动和单一方向滑移性能

固定支座：具有竖向承载和竖向转动功能。（1）成品支座力学性能要求①竖向承载力标准系列支座的竖向承载力分为31级，即0.8－60MPa。

#在竖向设计荷载作用下，支座压缩变形值不得大于支座总高度的2%；

#盆环上口径向变形不得大于盆环外径的0.5‰；

#支座残余变形不得超过总变形量的5%。

②水平承载力

#固定支座在各方向和单向活动支座非滑移方向的水平承载力均不得小于支座竖向承载力的10%。

抗震型支座水平承载力不得小于支座竖向承载力的20%。③转角支座转动角度不得小于0.02rad。

④摩阻系数加5201硅脂润滑后，常温型活动支座设计摩阻系数最小取0.03。加5201硅脂润滑后，耐寒型活动支座设计摩阻系数最小取0.06。（2）支座力学性能的检测方法整体支座力学性能测试应在专门试验机构中进行。①荷载试验﹟检验荷载应为支座设计承载力的1.5倍，并以10个相等的增量加载。﹟在支座的顶底板间均匀安装四只百分表，测试支座竖向压缩变形；﹟在盆环上口相互垂直的直径方向安装四只千分表，测试盆环径向变形。加载前应对试验支座预压三次，预压荷载为支座设计承载力。试验时检验荷载以10个相等的增量加载。二、桥梁橡胶伸缩装置检验1.桥梁橡胶伸缩装置的作用及分类

作用：满足桥梁上部结构变形的需要，并保证车辆通过桥梁时平稳。纯橡胶式伸缩装置板式伸缩装置组合式伸缩装置模数式伸缩装置

分类各种橡胶伸缩装置2.桥梁橡胶伸缩装置的技术要求成品力学性能试验成品尺寸偏差及外观质量检验成品解剖检验每200块或每批任取一块，将其沿垂直方向锯开检验4.9桥梁结构应变电测技术电阻应变测量原理：将电阻应变片粘贴在被测构件上，当构件变形时，应变片与构件一起变形，致使应变片的电阻值发生相应的变化；通过电阻应变测量装置，可将这种变化测量出来，换算成应变值或输出与应变成正比的模拟电信号，用记录仪器记录下来或直接存入计算机进行处理，得到所需要的应力应变值。

一、电阻应变计﹟基本组成：由敏感栅（金属丝）、基底及引出线三部分组成。1．工作原理金属电阻丝的电阻R与长度L和截面积A有如下关系：当拉伸（或压缩）变形很小时，相应的电阻变化可由上式取对数再微分后得：dA表示金属丝变化时，由泊松效应引起的横截面积的改变。对于圆形或矩形截面都有：μ为材料的泊松比，带入上式得：或令上式变成或K称为金属丝的灵敏度

﹟它表示单位应变所造成的相对电阻变化，它反映了金属丝材料电阻的效应。﹟K是一个由金属丝材料本身确定的系数，它与金属丝材料的成分、工艺等有关系。﹟各种材料的灵敏系数可由实验测定，一般在1.9-2.3之间。2．电阻应变计的分类

绕丝式应变片：敏感元件是丝栅电阻丝

箔式应变片：敏感元件是通过光刻技术、腐蚀工

艺制成的一种很簿的金属箔栅。3．电阻应变计的选用

（1）标距

当结构材料为匀质（如钢材）或局部应力集中梯度比较大时宜选用小标距应变片；

当结构材料为非匀质（如混凝土）或应变梯度小又均匀时可选用大标距应变片（对混凝土标距L≮4-5倍最大集料直径）。（2）种类

箔式应变片适用于各种场合；当大量使用应变片，环境条件比较好时，从经济上考虑，也可选用丝式胶基或纸基片。

钢构件：2mm×3mm（B×L）或2mm×6mm的箔式应

变片；

混凝土结构：10mm×（80-100）mm（B×L）的丝

式胶基片或纸基片。

4．电阻应变片的粘贴和连接

（1）电阻应变片的选片

①先检查电阻应变片的外观质量；

②用惠斯顿电桥测定应变片的电阻值，其准确度应达到0.1Ω。工作片与补偿片之间的电阻值之差不宜大于0.20Ω以免桥臂阻值不能调平衡。（2）试件的表面处理①钢（或其他金属）试件：除锈、抛光、擦洗②混凝土试件：磨平后用环氧树脂胶涂刮一层并干燥，再用细铁砂纸将表面磨平，最后用无水酒精棉花擦净贴片处。（3）粘贴应变片①选用502胶作为胶黏剂；②贴片时，先看清应变片的位置、方向。

把502胶水滴在应变片粘贴面上（注意应变片的正反面），片子贴上去以后，盖上一张塑料薄膜，用大拇指轻轻按住片子，挤出汽泡和多余的胶水。（4）应变片的干燥处理和质量检查①应变片粘贴后必须使粘贴剂充分干燥。﹟自然干燥：当温度大于15℃，相对湿度低于60%时，可用自然干燥，干燥时间一般需要24h﹟人工干燥：用红外灯泡或电吹风烘烤，温度一般控制在50℃以下，干燥时间一般只需1h。

②应变片的粘贴质量检查

﹟检查粘贴层的好坏，几何位置是否正确、粘贴层是否有气泡、引出线是否完好等。

﹟检查试件与应变片引出线之间的绝缘度（≥100MΩ，测量时间较长时应≥200MΩ）（5）应变片的防潮处理短期防潮：可采用普通凡士林或市售703胶等。长期防潮：一般采用环氧树脂配固化剂，也可将石蜡（70%）和松香（30%）加热熔化后使用。（6）应变片的导线连接

二、电阻应变仪及数据采集系统

电阻应变仪：电阻应变片的专用放大仪器，一般由测量电路、放大器、相敏检波器、和电源等部分组成。

测量电路的作用是将应变片的电阻变化转化为电压或电流的变化，这种转化是通过惠斯顿电桥实现的。1．惠斯顿电桥（1）惠斯顿电桥原理当B、D开路时，B、D之间的电位差：当Vout=0，电桥处于平衡状态，

得

R1R3=R2R4

桥路中任何一个电阻的变化都会使电桥失去平衡（Vout≠0）

如果各臂阻值分别都发生了变化，R1变成了R1+△R1，R2变成了R2+△R2，…，将它们代入上式,得

将上式展开，注意到R1R3=R2R4，略去二次项和非线性误差项，可得

如果Ri是电阻应变计，则上式可写成：

由式可以看出：

电桥的输出电压与相邻两臂的电阻变化率之差，或相对两臂的电阻变化率之和成正比。即相对之和，相邻之差。

（2）惠斯顿电桥温度补偿方法

①补偿方法：用一片和工作片阻值、灵敏系数和电阻温度系数都相同的应变片，把它贴在一块与被测件材料相同而不受力的试件上，并使它们处于同一温度场，电桥连接时使工作片和补偿片处在相邻桥臂中，这样温度变化就不会造成电桥的输出电压。

②补偿片可采用单点补偿多点的办法

③温度补偿也可使用温度自补偿应变片来完成。

（3）惠斯顿电桥桥路组合1/4桥

半桥

全桥例1试测下图所示构件表面由弯矩引起的应变。2．电阻应变仪电阻应变仪是一种专用应变测量放大器。三个功能：第一，装有几个电桥补充电阻（以适用于1/4桥和半桥测量）并提供电桥电源；第二，能把微弱的电信号放大第三，把放大后的信号变换显示出来或送给后续设备。3．动、静态数据采集系统（1）静态数据采集系统（3）动态应变数据采集系统4.10桥梁荷载试验静载试验动载试验一、桥梁荷载试验