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1、钢筋混凝土结构静载试验-Mictest 无线动静态数采系统测试方案关键字：结构试验，静载试验，动静态数采，数据采集，荷载试验，无线一，概述结构静载试验使用武力力学方法，测定和研究结构在静荷载作用下的反应，分析、判断结构的工作状态与受力情况。静载试验方法不仅能为结构静力分析提供依据，同事也可为某些动力分析提供间接依据。结构静载试验中常用的单调加载静力试验。主要用于研究承受静载作用下构件的承载力、刚度、抗裂性等基本性能和破坏机制。试验方法已经比较成熟，但是国内各单位的试验条件相差比较远。有些单位有大型的结构实验室，可以对整个结构模型做全面的动静态分析。一般有大面积的安装底座及大型的剪力墙。可以做一
2、般的梁、柱、桁架，甚至建造大型模型，如按一定比例制作的实体试验模型来对建筑进行试验。某城建学院结构实验室，有大型的剪力墙及基础央视大楼结构试验模型按照 GB500102002混凝土结构设计规范 、GB20204-2002 混凝土结构工程施工质量验收规范 、GB5015292混凝土结构试验方法标准规范的要求，钢筋混凝土构件和允许出现裂缝的预应力混凝土构件进行承载力、挠度和裂缝宽度检验；不允许出现裂缝的预应力混凝土构件进行承载力、挠度和抗裂度检验。对设计成熟、生产数量较少的大型构件，当采取加强材料和制作质量检验的措施时，可仅做挠度、抗裂度或裂缝宽度的检验；当采取上述措施并有可靠实践经验时，可不做结
3、构性能检验。对于小型的试验，只有几个到十几个测点的试验，可以用有线的方法来实现采集，但是大型构件或模型的试验，如果采用有线的方法，将会有大量的布线工作，而且实验室的条件往往是比较杂乱，人机流动作业也对系统造成一定的损伤，系统的稳定性受到严峻的挑战，建议采用无线方法采集数据。无线的系统根据网络拓扑又分为树状结构、星状结构、和 mesh 网结构，树状网络结构和星状网络结构数据先集中到中心节点，然后上传到电脑，中心节点的地位非常重要，容不得半点差错，而且组网形状为星型，受到现场复杂结构的限制。mesh 网络结构，没有中心节点，任何一个距离电脑最近的节点，都可以作为与电脑适配器通信节点，组网可以是任何
4、 3D 形状，不受结构形状，尺寸的限制。而且 mesh 网，任何两个点，只要在视距150 米范围内，都可以相互通信，通路多，网络健壮。网络拓扑结构Mesh 网实例本方案参考规范，主要关注结构的承载力、挠度、裂缝、变形、应变等。二，仪器设备（1）HJS 液压加载系统，进口大型 HJS 系统，包括压力控制系统、作动器、连接件、底座、反力系统等等。结构试验液压加载系统（2）数据采集系统，采用 Mictest 无线动静态数据采集系统。系统的配置、及性能参数如下。核心为自足网的数据采集和，采集盒的数量及型号选择根据试验要求选定，本方案选定了振弦式数据采集器和电压式数据采集器，振弦式数据采集器主要用来连接
5、振弦式的应变计，电压式的数据采集器主要采集应变片的信号。Mictest 无线动静态数采系统*组网方式无线网络组网，ZIGBEE MESH 网，自动组网。各节点即可做终端也能做路由，节点之间地位平等，节点之间可以相互通信，没有关键节点，一个节点损坏或失去联络不会影响其它节点通信，新节点引入时能够自动组网。可以排布为各种形状的网络，如线形、矩阵形、不规则形等等。*采集模式同时具备动态、静态采集功能；随意设置采样率,范围从 0 到 2000Hz。*网内采集通道数量可控制 65536 个采集器，理论最大通道数可达到 262,144。*远程监控可通过各种传输方法远程监控，可通过 2G，3G，GPRS，无
6、线电台进入互联网实施远程监控。*可连接传感器根据信号类型,有四种采集器，分别可连接振弦式传感器、电压式传感器、电流式传感器、数字式传感器，分别对应振弦频率信号传感器、电压信号传感器及应变片、电流信号传感器、数字信号传感器。根据物理量，可测应力、应变、位移、 压力、温度、索力、变形、水压、水位等等*低功耗设计使用普通干电池供电，待机时间长达 5000 小时安装场合各个部件采用防水、防尘、防摔、抗老化设计，可适合野外工作，也可以室内使用电压式动静态数据采集器：1 电池供电电压：6.0V（4 只 5 号电池）2 待机时间：5000 小时（1 小时读一次数）3 输入电压范围：0-2.5V4 输出电压：
7、5V，可选 9V，12V（或根据用户要求定制）5 最大电流：60mA（电压不同，对应电流不同）6 最大采样率：2000Hz7 存储能力：160 万组数据8 AD 模数转换器：24 位，2k，低功耗9 无线通信距离：150m10 无线数据传输率：250kbps11 工作温度：-206512 工作湿度：90%（非凝结）13 尺寸：1159055mm（不含突出部分）14 重量：0.25kg（含电池）15 网络结构：Zigbee mesh 网,自组网16 采集方式：同一个采集盒即可做静态采集也可做动态采集17 通道数：一个采集盒 1 到 4 个通道18 可连接传感器：应力、应变、位移、压力、温度等；可
8、接应变片，配桥盒桥路，可实现 1/4 桥、1/2 桥、全桥的测量*19 应变分辨率：0.1 （使用应变计或应变片）20 应变范围：25000 （使用应变计或应变片）21 安装场合：防水 ip67、防摔，可以在野外工作，也可以在室内使用振弦式数据采集器：1 电池供电电压：6.0V（4 只 5 号电池）2 待机时间：5000 小时（1 小时读一次数）3 激励范围：400-6000Hz ， 3.3V 方波（可根据具体情况定制）4 频率分辨率：0.01Hz5 频率精度：0.05Hz6 温度精度：01%FS7 存储能力：160 万组数据8 无线通信距离：150m9 无线数据传输率：250kbps10 工
9、作温度：-306511 工作湿度：90%（非凝结）12 尺寸：1159055mm（不含突出部分）13 重量：0.25kg（含电池）14 网络结构：Zigbee mesh 网,自组网16 通道数：一个采集盒 1 到 4 个通道17 可连接传感器类型：振弦式应力、应变、位移、压力、温度等传感器18 使用场合：防水 ip67、防摔，可以在野外工作，也可以在室内使用组网适配器：1 供电方式：电脑 USB 口 2 无线通信距离：150m（大于 150m 可定制）3 无线数据传输率：250kbps4 采集器容量：65536 个5 工作温度：-20656 工作湿度：90%（非凝结）7 体积：886525mm
10、（宽高深）8 重量：0.2kg数据采集软件：1 动静态，单次、连续、定时、采样率设定2 物理量显示，自动换算为物理量3 警戒值设定，上限下限、变化范围、自动提示4 数字滤波，积分、低通、高通、带通、带阻5 基本分析，最大值、最小值、峰峰值、频谱6 数据导出、导入，CSV 格式、Excel 电子表格、ASCII 文本格式、Access 数据格式、Matlab 数据格式（3）传感器数显示位移计表面式应变仪埋入式应变仪应变片测缝计温度探头三、试验方法与数据处理举例1，分级加载，预载阶段、标准荷载阶段、破坏试验阶段加载过程2，绘制变形曲线，分析各阶段的曲线，如弹性范围分析、弹塑性范围数据分析等：荷载 VS 变形荷载应变曲线，分析各测点应变随荷载的变化：荷载 VS 应变构件裂缝的行程及发展图，分析裂缝的情况：裂缝图对结构进行性能评价，一般评价指标如：承载力评定、挠度评定、抗裂评定、裂缝宽度评定等等。参考文献：1， 结构试验马永欣，郑山锁编著，科学出版社，2001-8-1 2， 建筑建构试验张曙光，中国电力出版社，2005-9-13， 土木工程结构试验熊仲明，王社良，中国建筑工业出版社，2006 年 07 月4，网络Mictest 无线数采事业部2013/3/24
