土木工程结构试验量测技术研究

李业

摘 要： 受到各种建筑工程质量问题的影响，现如今，社会范围内对于土木工程的质量给予了高度关注，而保障土木工程建设质量的重要环节之一就是保障土木工程结构的质量，这也就涉及到土木工程结构实验工作，而这也是整个土木工程结构设计、施工、安全鉴定及评估中的重要一环。其中所用的量测技术也是结构实验结果精准性的重要保障。基于此，本文针对土木工程结构实验中的量测技术展开了相应的研究及分析。

关键词： 土木工程;结构试验;量测技术

【中图分类号】TB879  【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）18-0060-01

1 土木工程结构试验及结构量测技术概述

1.1 土木工程结构实验简述

这里所提到的土木工程结构实验，就是针对土木工程，借助各类仪器设备以及实验技术方式的帮助，在包括重力、机械扰动力等在内的荷载作用或者是包括温度、形变等在内的其他因素的作用影响下，通过实际测量各项和土木工程结构工作性能有关的参数，对于土木工程结构的设计承载性能做出相应判断的一种方式。具体可以划分为科学研究试验和生产鉴定试验两种，其中前者的主要目的是将土木工程结构设计计算的假定做出合理的验证，并通过全新设计规范的制定以及设计计算方式的改进，为全新土木工程结构、材料的发展和推广提供经验。而后者则是直接服务于土木工程的生产建设环节，这类结构实验是以具体的建筑物或者是建筑结构作为对象，并在经过试验之后对建筑结构或者构件做出合理的技术判断。

1.2 结构量测技术简述

土木工程结构量测是一种将现行规范作为依据，并以实验作为主要技术手段的，在测量建筑工程结构各项工作参数的前提下，真实判断出建筑工程结构承载能力和安全性能的一种技术。这一技术不但在土木工程安全性能判断上有着十分重要的作用，并且在改造更新危旧房屋建筑以及判断加固古建筑结构损伤中同样发挥着不小的作用。传统的结构量测技术可以很好地满足土木工程研究及建设方面的要求，但在现如今信息化、网络化的发展背景下，传统量测技术的问题也逐渐暴露出来，并且在信息化技术的加持下，量测技术也得到了全新的发展。

2 土木工程结构试验中所用量测技术分析

2.1 传统位移量测技术

在土木工程结构实验中，使用频率较高的传统位移测量技术主要是包括了接触和非接触两种分类，其中的前者主要是借助经典位移或者是百分表传感器进行结构实验的，而后者则主要是借助以光学原理为基础的非接触传感器来实现的。百分表作为一种较为常用的程度测量用具，就是将长度借助机械齿轮结构在刻度盘上进行相应的放大，这也是最为原始的一种结构位移测量方式。但是，该种测量方式无法针对位移测量数据做出自动化的精准记录，需要人工进行数据记录工作，也正因如此，使得该种方式只适用于一些规模较小的结构构件试验中，当前的土木工程结构实验中已经很少使用千分表接触量测技术。而非接触量测技术中所用的传感器又以电感式和电阻式应用最为广泛，前者在量测的精度和;灵敏度上有着较大的优势，但其相应频率较低。无法在高频动态的结构量测工作中应用。而后者则是在操作、分辨率、线性度上有着显著优势，但其测量范围相对较小，无法在位移量较大的结构实验中进行应用。

2.2 图形数字化技术

这一技术主要包括了数字摄像测试和数字图像处理两种技术。在土木工程的结构实验中，使用数字摄影技术进行土木工程结构实验在效率方面远远要高于传统的量测方式，并且显示的信息数量相对较多，不但可以将土木工程内部结构的影像做出真实客观的显示，并且可以在同一个瞬间内针对多个结合目标进行摄取。土木工程在具体的运行使用过程中，结构会发生相应的整体位移或者是局部变形等现象，通过数字摄影技术和图形处理技术可以将土木工程结构中发生变化的参数做出准确的确定。具体的测量方式就是在被测量的土木工程结构的位置上固定一个明亮的光标，随后采用远距离设定仪器针对相应的光标位置进行摄取，并随后通过图像处理技术将光标的位置进行确定。当前这种技术已经做到了针对百米甚至是千米之外的同步工程结构进行观测，尤其是适用于一些大型的土木工程建筑物的结构观测。除此之外，为了保证测量结果精度，就必须加强对各方面影响因素的控制，这也是保证土木工程结构质量的关键。

2.3 传统应变测量技术

在土木工程结构试验的量测技术中的应变测量技术，其中又包括如下的几种技术分类：第一，土木工程結构应变电测方法。这其中使用频率最高的就是电阻应变计测量方式。其主要原理就是将土木工程结构事件的应变转化为相应的电阻变化。在一般情况下来说，土木工程结构出现的应变相对较小，由此引发的电阻因为过于微小很难进行直接的测量，为此通常是使用惠斯登电桥将这一微小电阻转化成相应的电压和电流，在信号全面放大的前提下，准确的得出相应的应变数值。这一方式在测量范围和精度上有着较大的优势，并且由于当代信息技术的发展，实现了测量过程的自动化以及检测结果数字化显示的目标。但凡事都有两面性，这一种土木工程建筑结构量测技术本身属于接触性的量测技术，不但在操作过程中较为繁琐，并且一般只能够进行表面的应变测量。除此之外，得出的应变结果是应变机自身敏感栅长度范围内的平均应变数值，和真实的应变数值之间存在一定的差异。第二，光测方法。在这一方法中光弹法和焦散线法方式是将光学和力学进行全面结合从而进行应变分析的量测技术，虽然这一技术能够做到非基础性质的全场结构应变测量工作，但一般情况下只能够针对结构或者是试件进行相应的定性分析，很难做出相应的定量计算操作。并且由于该种测量方式的测量光路复杂性较高，需要在隔振平台上进行相应的操作，也就使得在实际应用中遭到了诸多的限制，从而无法在土木工程结构实验中得到广泛应用。

总结：总的来说，近几年随着科学技术的发展，土木工程结构试验量测技术得到了进一步发展，测量结果精度和测量效率也都得到了显著提升，这对提高土木工程结构质量具有重要的作用。

参考文献

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