结构微裂缝动态位移的高精度测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种结构微裂缝动态位移的高精度测量装置，其通过将拱形弹性基座跨设在微裂缝开裂预计位置上方，并在拱形弹性基座顶部的弧形内壁和弧形外壁上分别对应贴附设置第一应变片和第二应变片，从而将结构表面微裂缝的张合产生的横向动态位移变化转化为拱形弹性基座顶部上下表面的弯曲应变变化，通过第一应变片和第二应变片分别作为半桥电阻与应变测量模块电性连接组成半桥测量电路，测量得到第一应变片和第二应变片的弯曲应变变化，即拱形弹性基座顶部的弯曲应变变化，基于拱形弹性基座的端部位移变化与其弯曲应变变化呈线性关系，确定拱形弹性基座的端部位移变化，即测量得到微裂缝动态位移变化。即测量得到微裂缝动态位移变化。即测量得到微裂缝动态位移变化。

【技术实现步骤摘要】
结构微裂缝动态位移的高精度测量装置


[0001]本技术涉及工程结构抗震
，尤其是涉及一种结构微裂缝动态位移的高精度测量装置。

技术介绍

[0002]土木工程结构模型或水利工程结构模型的地震动模拟振动台试验是研究实际土木工程结构或水利工程结构抗震特性的直接有效的方法之一。结构在地震下破坏特性，特别是结构破坏的非线性特性是目前研究难点和热点。模型结构在振动台的模拟地震中振动破坏的动态变化过程，特别是结构破坏开裂后，裂隙的位移演变过程能够有效揭示结构破坏机理。由于模型几何比尺关系，实际结构的开裂变化在模型表现只是微裂缝动态位移变化，比如大坝模型与原型的几何比尺为1/250，如果原型出现2.5mm的明显微裂缝，在模型上体现出来仅仅是1μm。因此这种微裂缝动态位移变化测量需要试验的测量装置具有非常高的灵敏度，涉及位移精度要达到百分之一或者千分之一μm级别；另外，由于测量目标是模型结构上微裂缝的动态位移变化，这种变化是微裂缝两侧的相对运动，因此测量装置必须能够安装在模型结构的微裂缝两侧。由于一些土工试验的模型结构几何比尺较小，加上模型材料也会偏软偏脆，这要求测量装置质量要轻、尺寸要小，便于进行粘接安装。否则测量装置的本身质量对测模型结构产生较大的附加质量影响，或者因为模型材料太脆，较大质量的测量装置根本无法安装在其表面上。
[0003]这些测量要求，使得激光位移计、常规位移计等测量装置都无法用于这类模型结构微裂缝动态位移的测量。以往模型结构的地震动模拟振动台试验中对于微裂缝监测方法是在可能发生裂隙破坏的结构表面粘上应变片，通过应变片应变变化揭示模型结构在振动中产生的应力变化。试验过程中如果模型结构在振动试验中产生微裂纹，粘接在微裂纹表面位置的应变片便被拉断失效。因此，通过粘接在微裂缝处的应变片能测量到微裂缝产生前应力应变变化。但是应变片在模型结构产生微裂纹产生后则破坏失效，微裂纹产生后的后续演变、扩展变化、张合变化等一系列动态演变过程，无法继续测量。正是由于微裂纹位移动态变化的测量十分困难，使得大多数模型结构的振动台试验均未监测获得微裂缝开裂后的关键过程——而这个过程恰是最关键也能揭示土工结构模型非线性破坏过程特征的试验过程，这使得这类试验数据无法完整地揭示结构破坏特性，也使得试验效果大打折扣。而这也成为模型结构振动台破坏试验研究的一个瓶颈。因此，这类研究试验中亟需有一种能够测量微裂缝动态位移变化的高精度测量装置。

技术实现思路

[0004]本技术提出一种结构微裂缝动态位移的高精度测量装置，以克服上述技术不足。
[0005]为达到上述技术目的，本技术提供一种结构微裂缝动态位移的高精度测量装置，其包括：
[0006]拱形弹性基座；所述拱形弹性基座以微裂缝开裂预计位置所在直线为中心线，跨设设置在微裂缝开裂预计位置上方；
[0007]第一应变片和第二应变片，所述第一应变片和第二应变片分别对应贴附在所述拱形弹性基座顶部的弧形内壁和弧形外壁上；
[0008]应变测量模块，所述第一应变片和第二应变片分别作为半桥电阻与应变测量模块电性连接组成半桥测量电路，所述应变测量模块用于根据半桥测量电路的输出电压计算所述第一应变片和第二应变片的弯曲应变值变化量。
[0009]优选的，所述第一应变片和第二应变片均沿拱形弹性基座的中心线对称设置。
[0010]优选的，所述第一应变片和第二应变片分别作为半桥电阻按半桥接线法联入应变测量模块的桥路相邻边。
[0011]优选的，所述拱形弹性基座的开合方向与微裂缝开裂预计方向垂直设置。
[0012]优选的，所述第一应变片和第二应变片的拉压受力方向与微裂缝的开合方向一致。
[0013]优选的，所述拱形弹性基座的两端水平延伸出两具有水平安装面的安装脚座。
[0014]优选的，所述拱形弹性基座的两个端脚分别通过粘纸粘接于微裂缝开裂预计位置两侧。
[0015]优选的，所述拱形弹性基座为半圆形弹性基座。
[0016]与现有技术相比，本技术通过设置一拱形弹性基座跨设在微裂缝开裂预计位置上方，并在拱形弹性基座顶部的弧形内壁和弧形外壁上分别对应贴附设置第一应变片和第二应变片，从而将结构表面微裂缝的张合产生的横向动态位移变化转化为拱形弹性基座顶部上下表面的弯曲应变变化，通过第一应变片和第二应变片分别作为半桥电阻与应变测量模块电性连接组成半桥测量电路，测量得到第一应变片和第二应变片的弯曲应变变化，即拱形弹性基座顶部的弯曲应变变化，基于拱形弹性基座的端部位移变化与其弯曲应变变化呈线性关系，确定拱形弹性基座的端部位移变化，即测量得到微裂缝动态位移变化；同时基于弯曲应变的高精度测量，从而保证了微裂缝动态位移测量结果的高精度。
[0017]另外，本技术所述一种结构微裂缝动态位移的高精度测量装置具有足够的形变裕度，不需要像应变片使用那样直接粘连被测结构，在模型结构产生裂纹后，不会像直接粘连的应变片那样被拉裂失效，从而保障测量装置可以在结构有裂纹或微裂缝后，仍然能有效进行微裂缝动态位移变化的测量，也使得测量装置可以重复有效地长期监测应用。
附图说明
[0018]图1是本技术实施例所述结构微裂缝动态位移的高精度测量装置跨设在微裂缝上的示意图；
[0019]图2是本技术实施例所述结构微裂缝动态位移的高精度测量装置中第一应变片和第二应变片的引线焊接示意图；
[0020]图3是本技术实施例所述第一应变片和第二应变片与应变测量模块组成的半桥测量电路的原理示意图。
具体实施方式
[0021]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0022]本技术的实施例提供了一种结构微裂缝动态位移的高精度测量装置，如图1至图3所示，其包括拱形弹性基座1、第一应变片2和第二应变片3、以及应变测量模块4。
[0023]其中，如图1所示，所述拱形弹性基座1以微裂缝开裂预计位置所在直线为中心线，跨设于微裂缝开裂预计位置上方，且所述拱形弹性基座1的开合方向与微裂缝开裂预计方向垂直设置。为便于拱形弹性基座1的安装，所述拱形弹性基座1的两端水平延伸出两具有水平安装面的安装脚座11。优选的，所述拱形弹性基座1的两个端脚分别通过粘纸粘接于微裂缝开裂预计位置两侧，从而可以在位移超限时，所述拱形弹性基座1的安装脚座11能够从粘纸上脱落，保障装置不会因位移过大而损坏。
[0024]所述拱形弹性基座1优选为半圆形弹性基座，其采用厚度均匀、轻质且弹性好、又有一定刚度适宜的弹片制成，弹片材质可选用塑料或者金属薄片。弹片刚度不宜过大，否则会限制结构实际微裂缝扩展变化。根据被测结构可能发生微裂缝的位移变化范围定制不同圆弧半径的基座。一般圆弧半径在10mm～15mm之间的基座，可线性测量微裂缝变化范围大约为正负1～1.5mm。基座宽度选择在5mm～10m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结构微裂缝动态位移的高精度测量装置，其特征在于，包括：拱形弹性基座；所述拱形弹性基座以微裂缝开裂预计位置所在直线为中心线，跨设设置在微裂缝开裂预计位置上方；第一应变片和第二应变片，所述第一应变片和第二应变片分别对应贴附在所述拱形弹性基座顶部的弧形内壁和弧形外壁上；应变测量模块，所述第一应变片和第二应变片分别作为半桥电阻与应变测量模块电性连接组成半桥测量电路，所述应变测量模块用于根据半桥测量电路的输出电压计算所述第一应变片和第二应变片的弯曲应变值变化量。2.根据权利要求1所述结构微裂缝动态位移的高精度测量装置，其特征在于，所述第一应变片和第二应变片均沿拱形弹性基座的中心线对称设置。3.根据权利要求1所述结构微裂缝动态位移的高精度测量装置，其特征在于，所述第一应变片和第二应变片分别作...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗国虎，许亮华，王少华，王熙，瞿洁，倪马兵，赵文俊，李红涛，王雄飞，李春雷，王海波，曾新翔，高建勇，任绍成，李金伟，姜明利，孙铭君，刘扬，
申请(专利权)人：安徽金寨抽水蓄能有限公司，
类型：新型
国别省市：