[实用新型]复合梁应变测试系统

说明书

技术领域

本实用新型属物理方式处理技术领域，是一种利用采集到的位移数据，准确分析采用钢-混凝土组合梁和碳纤维加固梁的桥梁上部结构应变状态，能够利用实时位移观测数据得到静载试验过程中复合梁的实时应变状态。

背景技术

桥梁结构中复合梁的应力是决定桥梁上部结构耐久性和安全性的主要因素，而复合梁应力状态的测量主要是通过测量桥梁关键部位的应变，因此，在桥梁静载试验过程中，观测应变是桥梁检测的主要环节。

当在野外进行桥梁应变观测过程中，由于环境因素的干扰，往往使直接观测的应变具有较大的误差，另外由于静载试验过程中测得的复合梁应变值较小，由于测量设备的精度问题，使观测数据的相对误差较大，往往导致关键部分的应变测试结果失真。

目前，桥梁在静载试验过程中的位移测量已经相对成熟，特别是桥梁用位移计具有很高的观测精度，测量数据稳定可靠，已经广泛应用于桥梁位移检测领域。当荷载位置固定时，桥梁的各部分应变和挠度是一一对应的，通过对位移的观测便可以有效得出复合梁的应变状态，对于常规桥梁而言挠曲线和应变状态的对应关系很容易求得。但由于目前对复合梁存在剪切变形，其位移和应变的关系很难精确计算，当结构受力进入到非线性阶段之后，很难通过外力直接得到挠度的精确解答，尤其是当复合梁的梁高较大时，梁的变形不再符合平截面假定，即挠度与曲率的关系不再简单满足常规的导数关系，从而无法通过外力直接求得梁的挠度和应变，也就很难得到挠度与应变的对应关系。

实用新型内容

本实用新型所要解决的关键技术问题是提供一种测试精度高，能够满足桥梁静载试验要求的复合梁应变测试系统。

为了解决上述复合梁应变测试的技术问题，本实用新型提供一种复合梁应变测试系统，其特征在于：主要包括位移计、数据采集装置、测试数据分析系统三大部分，位移计沿待测复合梁纵向等间距布置，每跨至少在四分点位置布置5个位移计，用于测试静载作用下复合梁的挠度；数据采集装置用于实时采集复合梁的位移数据，传输给测试数据分析系统；测试数据分析系统对位移数据进行处理，得出复合梁的挠曲线实验值，从而利用挠度与各截面的应变状态的对应关系，最终得出复合梁各截面的应变状态。

本实用新型主要从挠度和应变的力学定义，利用有限元的基本思想，从而建立层合梁有限元刚度方程，给出考虑材料非线性结构关系的挠度与应变关系曲线，形成基于位移计的复合梁应变状态测试系统。该系统只利用现有的可靠的位移测试，无需额外设置应变测试仪器，便能够实现静力荷载作用下复合梁各截面的应变状态。

附图说明

附图给出的是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

参照附图，将位移计1布置在待测桥跨的每片复合梁5上，6是桥台。每片复合梁沿梁纵向在四分点处布置一个位移计。之后将位移计通过数据线2与数据采集装置3相连，同时预留足够长度的数据线2，以便将位移计成功连接至数据采集装置3，数据采集装置3的数据输出口与测试数据分析系统4相连，采集实时位移数据，通过模型给出的位移-应变关系曲线，得出各复合梁的应变状态。

式中：为单元结点位移列阵，勾单元结点力列阵，为复合材料梁单元的单元刚度矩阵，其显式表达为其中：