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橋粱構(gòu)件應(yīng)力與結(jié)構(gòu)安全直接相關(guān), 應(yīng)力測試至關(guān)重要。通過測量應(yīng)變再利用彈性模量換算為應(yīng)力, 這一種方式應(yīng)用普遍, 應(yīng)變測試技術(shù)作為橋梁結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測、健康監(jiān)測, 荷載試驗的手段,在橋梁工程中使用最多的應(yīng)變傳感技術(shù)是電阻應(yīng)變片,振弦弦應(yīng)變計和光纖光柵應(yīng)變計。
關(guān)鍵詞：橋梁荷載、應(yīng)變測試、應(yīng)變、應(yīng)力
1.機械式應(yīng)變測量方法
機械式應(yīng)變測量已經(jīng)有很長的歷史，其主要利用百分表或千分表測量變形前后測試標(biāo)距內(nèi)的距離變化，從而得到構(gòu)件測試標(biāo)距內(nèi)的平均應(yīng)變。工程測量中使用的機械式應(yīng)變測量儀器主要包括手持應(yīng)變儀和千分表引伸計。機械式應(yīng)變測量方法主要優(yōu)點是讀數(shù)直觀、環(huán)境適應(yīng)能力強、可重復(fù)性使用等。但需要人工讀數(shù)，費時費力、精度差，對于應(yīng)變測點數(shù)量眾多的橋梁靜載試驗顯然不合適。因此，除了少數(shù)室內(nèi)模型試驗的特殊需要，工程結(jié)構(gòu)中很少使用。
2.電阻式應(yīng)變測量方法
目前工程檢測中應(yīng)用最多的是電阻式應(yīng)變測量方法。19世紀(jì)30年代，英國物理學(xué)家Charle Wheatstone首次發(fā)現(xiàn)了可以利用惠斯通電橋來測量電阻，奠定了應(yīng)變電測技術(shù)的基礎(chǔ)；William Thomson通過試驗驗證了金屬絲在應(yīng)變作用下其電阻會產(chǎn)生變化，即應(yīng)變-電阻效應(yīng)，這就是電阻應(yīng)變計的工作原理；1936到1938年間，美國A.C.Ruge和E.E.Simmons同時成功研發(fā)了電阻絲繞式紙基應(yīng)變片，1938年粘貼式電阻應(yīng)變片正式誕生。至今電阻應(yīng)變片的種類已達(dá)兩萬多種。常用應(yīng)變片外觀如圖所示。

    應(yīng)變電測法的主要優(yōu)點是：應(yīng)變片靈敏度高，尺寸小，容易粘貼牢固，易于實現(xiàn)數(shù)字化、自動化測量等。但應(yīng)變片電測法的缺點也很突出：橋梁靜載試驗往往要在幾米甚至數(shù)十米的高空進(jìn)行電阻應(yīng)變片的粘貼，操作不便，工作效率低，并且要求工作人員具備一定的貼片技能；應(yīng)變測量值受現(xiàn)場環(huán)境溫度、濕度影響很大，長時間加載導(dǎo)致數(shù)據(jù)漂移過大，給后期分析處理帶來極大困難；應(yīng)變片為一次性使用，無法重復(fù)利用等。
3.光纖應(yīng)變測量方法
光纖傳感技術(shù)的發(fā)展起源于20世紀(jì)70年代中期。1989年美國布朗大學(xué)的Mendez教授率先提出了將光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的檢測中，并闡述了這一研究領(lǐng)域在實際應(yīng)用中的一些基本構(gòu)想。在此之后，英國、法國、加拿大、德國、日本等國家也紛紛將光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于各種橋梁結(jié)構(gòu)試驗檢測中。我國對光纖傳感技術(shù)的研究起源于20世紀(jì)90年代，同濟(jì)大學(xué)、東南大學(xué)、重慶大學(xué)等多所高校先后將光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于橋梁檢測中，并且取得了良好的成效。光纖傳感器傳輸波長信息，波長不會由于光源的功率波動以及連接與耦合的損壞而受到影響。因此，與一般應(yīng)變測量設(shè)備相比，光纖傳感器具有抗電磁干擾能力強、傳輸距離遠(yuǎn)、溫度適應(yīng)性好、靈敏度高、信號失真小等許多優(yōu)點。光纖傳感器原理及外觀示意如圖3所示。但是，由于傳感器的價格比較昂貴，因此在橋梁靜載試驗中鮮見使用。另外，近年來許多大橋上安裝的光纖傳感器失效，其原因有待進(jìn)一步深入研究。

4.振弦式應(yīng)變測量方法
振弦式應(yīng)變測量傳感器的研究起源于20世紀(jì)30年代，其工作原理如下：鋼弦在一定的張力作用下具有固定的自振頻率，當(dāng)張力發(fā)生變化時其自振頻率也會隨之發(fā)生改變。當(dāng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)變時，安裝在其上的振弦式傳感器內(nèi)的鋼弦張力發(fā)生變化，導(dǎo)致其自振頻率發(fā)生變化。通過測試鋼弦振動頻率的變化值，能夠計算得出測點的應(yīng)力變化值。振弦式傳感器外觀如圖5所示。

振弦式應(yīng)變測量傳感器的優(yōu)點是具有較強的抗干擾能力,在進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送時信號失真非常小,測量值不受導(dǎo)線電阻變化，溫度變化的影響,傳感器結(jié)構(gòu)相對簡單、制作與安裝過程比較方便。但是,由于工藝和材料原因,振弦式傳感器不可避免會產(chǎn)生鋼弦松弛,從而引起測量誤差。鋼弦松弛主要體現(xiàn)在兩個方面:一是鋼弦錨固端產(chǎn)生的松弛,二是鋼弦自身材料特性導(dǎo)致的松弛。另一方面,振弦式傳感器軸向剛度較大,不能采用粘貼式安裝方法,不適合荷載試驗應(yīng)用,一般多用于橋梁施工監(jiān)控。