[实用新型]结构微裂缝动态位移的高精度测量装置

说明书

本实用新型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。

技术领域

本实用新型涉及工程结构抗震技术领域，尤其是涉及一种结构微裂缝动态位移的高精度测量装置。

背景技术

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。

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。

实用新型内容

本实用新型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。

为达到上述技术目的，本实用新型提供一种结构微裂缝动态位移的高精度测量装置，其包括：

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。

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。

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。