此外，在结构物上布设传感器还应充分注意以下 原则：依照结构力学原理，在断面急剧变化部位应力 变化梯度很大，因此传感器不宜紧贴结构根部或腋部 布置；传感器布设的位置应与所要测的结构点位尽可 能一致，以避免几何形位误差；传感器的轴线方向与 检测的应力方向应尽可能一致，以避免角度误差；对 于平面弯梁加载要在两侧腹板同时贴片以消除弯梁 加载时翘曲效应的影响；钢筋传感器应切断待测钢筋 布设，并应做到轴线与原钢筋轴线重合；表面附着式 应力计应当采用可充分固化的硬质黏接剂固定，而不 得采用软质玻璃胶黏接；混凝土内埋式应力计应当尽 可能具有和混凝土相似的弹性模量，并应和周边混凝 土紧密结合。 总之，在制定传感器布设方案时要充分 注意力学合理性，才能尽可能减少由于传感元件安装 不当所引入的检测误差。 2. 4 信号传输环节产生的误差

  随着城市轨道交通建设的发展，目前施工应力监 测已成为应力观测的一项主要内容。 多测点、长时间 的远距离应力巡检过程中，信号传输也会引入新的误 差。 多数测点读数不稳定、数值有突变或是数值分布

  缺乏规律性是这种误差的主要表现形式。 在电阻应变式传感监测系统中，通常要设置前

  置平衡箱作为多通道测点和单通道二次仪表的转换 连接装置（见图 1a））。 信号馈线的电阻、馈线和平衡箱 的接口电阻、触点式平衡箱的开关接触电阻、前置平 衡箱和二次仪表的接口电阻等都会引起检测误差。 电 桥电路的桥臂灵敏度很高，每 1 个微应变在 120 Ω 的 电阻 应变片上所 引起的阻 值变化大约 只有 0.06 mΩ， 而上述各种接触电阻的数量级却大多在 2～15 mΩ 之 间[2]。 因此传输回路中的有害电阻不但会使荷载引起 的桥臂电阻值动态变化范围减小，降低了检测系统的 灵敏度，而且还会破坏桥路的平衡，带来极大的误差。 某些现场检测采用了即插即测的快速插接式传感器 和便携袖珍式应变仪。 这种快速插接方法没办法保证电 桥的初始平衡不变和初始零点不发生浮动，相邻两次 读数之差不仅包含了待测应力的变化，也包含了很多 的不确定因素，因此是不可靠的。

  环境气温变化产生误差的最主要的表现形式是 零点漂移。 即应力传感器布设完成后，虽然没有对结 构物加载，但是仪器的零点缓慢浮动，且仪器读数会 随着昼夜温差的变化缓慢波动。 分析表明，将最常用 的康铜类材料电阻应变式传感器粘贴在钢结构上，当 环境和温度由-20 ℃变化到70 ℃的时候，其温度影响造 成的应变输出大约是 260～ 270 μ ε（且为非线]。 对 于钢桥类结构，这种气温变化所引起的应变值的变化 甚至超过了活荷载所引起桥梁的应变数值。 这充分说 明，如果不采取修正措施，环境和温度所引起的传感器 的输出误差将有可能淹没待测的应力数据。 所以应力 检测阶段环境和温度变化所引入的误差绝对不容忽视。

  钢筋混凝土箱梁的腹板厚度较大，厚度偏差或表 面平整度对结构受力影响很小，所以在腹板上粘贴应 变片检测腹板应力效果较好。 而钢箱梁的腹板厚度只

  操作存在疏漏，往往会引入较大的检测误差，严重影 响检测结果的准确性。 现场应力检测阶段常见的检测 误差主要包括环境温度和湿度变化引入的误差、传感 元件安装引入的误差和信号传输环节引入的误差等 几方面。 2. 1 环境气温变化产生的误差

  几乎所有的导体都存在电阻-温度效应，电阻式 应变片的电阻率也会随环境温度变化而变化。 此外，

  工程结构的应力检测是信息化施工必不可少的 技术手段，也是城市基础设施运营养护和安全评估的 重要环节。 应力检测的准确性，不仅关系到设计、施 工、养护各方面正确的决策，而且关系到城市的正常 运行和社会的安定。 虽然目前应力检测技术已经在北 京的桥梁和地铁建设中普遍采用，但是由于对应力检 测的机理认识不深，目前一些工程的应力检测存在较 大的误差，甚至导致了错误的结论。 工程技术人员有 必要深入了解测量系统中潜在的误差源和可能引起 的误差大小以及消除、补偿、修正或减小这些误差的 方法，以便有效地提高应力检测工作的准确性。 1 应力检测的原理和基本仪器

  外力的作用会引起结构内部应力的变化，而结构 内部应力的检测，一般是借助于应变检测来进行的。 假定结构材料的弹性模量为 Ε，结构某截面的应变为 ε，通过 σ=Εε 的计算，就可以得到该结构相应截面的 应力值。

  在实际的工程检测过程中，需要在待测结构上布 设应变传感器，通过信号电缆将采集到的信号输送到 包含放大－指示单元的应变仪或类似的仪表装置，完 成输出和应变记录的整个检测流程。

  法。 指出优先考虑选用振弦类应力传感器，采用桥路供电为矩型波的应变仪，采用优质接线箱或无触点转换开关，使用

  优先选用具有温度自补偿特性的应力传感器、优 先考虑采用交流桥路应变仪、使用之前把应力传感器 放在烤箱和冰箱里进行温度漂移标定、在现场温度变 化最平缓的时段（通常是夜间和清晨）进行观测等等， 这都是减小环境温度变化产生的误差的有效手段。 2. 2 环境湿度变化产生的误差

  环境湿度对检测影响的表现形式主要有两种：一 是 在 潮 湿 的 环 境 下 ， 开 机 后 仪 器 读 数 剧 增 （ 减 ）， 根 本 无法调出零点；二是虽然可调零，但是试验加载时，仪 器读数变化却极为迟钝，对于预估数十个微应变的真 实变化，却仅有几个微应变的显示。 这是因为受到潮 湿环境的影响，应变片的片基材料、黏接材料以及接 线焊点的绝缘电阻明显降低，相当于在测量电桥的桥 臂上并联了有害的电阻，破坏了电桥的平衡，使应变仪 读数出现了极大的误差，甚至完全不能工作。 相比之 下，振弦式传感器的电磁线圈绝缘处理比较容易，因而

  优先考虑选用振弦类应力传感器，采用桥路供电 为矩型波的应变仪，采用优质接线箱或无触点转换开 关、测量过程中尽量避免反复插接，使用截面较大的 优质信号电缆等，这些都是减小信号传输环节产生误 差的行之有效的方法。 3 结语

  工程结构的应力检测，已经成为桥梁和地铁建设 必不可少的技术手段。 现场应力检测阶段，环境温度 和湿度变化、传感元件选择安装不当或者信号传输 环节设置缺陷，都有可能引入较大的检测误差。 必须 清醒地分析、了解这些误差产生的原因，并通过精心 制定检测方案、细心选择检测仪器和提高操作人员 的技能、知识和综合才能的方法，有效地消除、补偿、 修正或减小这些误差，才能提高应力检测结果的准 确性。

  大直径的钢筋应力计多由本体和两伸出端构成 （见图 3）。 伸出端的长度应满足钢筋混凝土规范关于 钢筋锚固长度的要求，本体与伸出端之间多采用螺纹 连接。 按照允许公差范围，内、外螺纹之间必然有间隙 存在。 如果两伸出端各长 0.5 m，轴向间隙累计为 0.1 mm， 那么加载时就可能会有 100 μ ε 的变化被轴向间隙所 吸收却没有传递到传感器本体，从而极度影响了检测 的准确性。 因此在大直径的钢筋应力计布设前，必须 用工具将两伸出端切实上紧，并拧紧外螺母（俗称“备 母”）以消除轴向间隙。

  有其长度、宽度的百分之一或数百分之一，板材不可 能是理想的平整状态，必然存在初始翘曲和内应力。 因此在腹板单侧粘贴应变片检测应力误差必然较大， 同样应当仿照测杆件应力的方法，在腹板两侧对应位 置成对布设传感器，以消除钢材初始翘曲和内应力的 影响，避免测值出现较大的偏差。

  收稿日期： 2010－05－18 作 者 简 介 ： 刘 勇 （1976－），男 ，山 东 菏 泽 人 ，高 级 工 程 师 ，学 士 ，主 要 从

  目前，工程上应用最多的静态应力检测系统有两 种：一种是采用电阻应变式传感器和静态应变仪，一

  2 应力检测阶段容易出现的各种误差 应力检验测试过程中，由于检测方案存在缺陷或实际

  摘 要：工程结构应力检测的误差不仅与检测仪器自身的精度有关，而且与检测环境条件、传感元件安装布置、信号传输

  环节等密切相关。 分析了工程结构应力检测误差产生的主要原因，并提出了减小、消除工程结构应力检测误差的有效方

  应 力 检 测 、地 下 工 程 应 力 检 测 、 雨 季 桥 梁 应 力 检 测 ），

  不同物质的热膨胀温度系数不同，把应变片粘贴到与 其热膨胀系数不同的试件材料上，温度的变化将在试 件材料和应变片之间形成微小的变形差异，导致应变 片产生变形，使其阻值发生变化。 上述两种变化的综 合效应相当于机械应变，可称之为温度引起的“视在 应变”。 这是应用应变片进行静态应变测量时最重要 的潜在误差源之一。 对于振弦式传感器，由于振弦和 传感器外壳、传感器外壳和试件之间的热膨胀系数差 异，同样也会产生“视在应变”，引入检测误差。 此外， 采用直流电桥的应变仪，检验测试过程中使桥路持续通电， 电流的热效应会使应变片自身发热，导致温度误差增 加；而采用交流电桥的应变仪，检测阶段有效通电时间 短，应变片自身热耗散小，此项影响也相应较小。