桥梁静载试验时需测结构的反力、应变、位移、倾角、裂缝等物理量，应选择适当的仪器进行量测。常用的仪器有百分表、千分表、位移计、应变仪、应变计（应变片）、精密水准仪、经纬仪、倾角仪、刻度放大镜等。这些测试仪器按工作原理可分为机械测试仪器、电测仪器、光测仪器等。机械测试仪器具有安装与使用方便、迅速、读数可靠的优点，但需要搭设观测脚手架，而且所需试验人员较多，观测读数费时，不便于自动记录；电测仪器安装调试比较麻烦，影响测试精度的因素也较多，但测试记录仪使用较方便，便于数据自动采集记录，操作安全。

荷载试验应根据测试内容和量测值的大小选择仪器，试验前应对测试值进行理论分析估计，选择仪器的精度和量测范围，同时满足相关规范对仪器精度和量测范围的要求。

1.机械式位移计

机械式位移计包括百分表、千分表及张线式位移和挠度计等，其构造和工作原理基本相同，主要区别在于精度和量程不同。

百分表和千分表是一种多功能仪表，与其他附属装置配套后可用于测量位移、应变、力、倾角等。

（1）百分表的基本构造。

百分表的工作原理，就是将齿轮转动机构所检测位置的位移值放大，并将检测的直线往复运动转换成指针的回旋转动，以指示位移数值。

千分表是一种测微位移计，其结构与百分表基本相同。由于多了一对齿轮放大，灵敏度又提高了10倍，其分辨率为0.001 mm，量程为1 mm，有的为3 mm。机械式位移计是工程结构试验中测量位移常用的仪器。它读数直观稳定，但读数工作量大。

（2）使用方法。

使用时，百分表装在表座上（目前大都采用磁性表座），表架安装在临时专门搭设的支架上，支架应具有一定的刚度，并与被测结构分开。

将测杆触头抵在测点上，借助弹簧使其接触紧密。当测点沿（或背向）测杆方向发生位移时，推动（或放松）测杆，使测杆的平齿带动小齿轮，小齿轮又和它同轴的大齿轮一起转动，最后使指针齿轮和指针旋转，经过一系列放大之后，便在表盘上指示出位移值。

（3）使用时应注意的事项。

①使用时，只能拿取外壳，不得任意推动测杆，避免磨损机件，影响放大倍数。注意保护触头，触头上不得有划痕。

②安装时，要使测杆与欲测的位移方向一致，或者与被测物体表面保持垂直。并注意位移的正反方向和大小，以便调节测杆，使百分表有适宜的测量范围。

③百分表架要安设稳妥，表架上各个螺丝要拧紧，但当颈箍夹住百分表的轴颈时，不可夹得过紧，否则会影响测杆移动。

④百分表安装好后，可用铅笔头在表盘上轻轻敲击，看指针摆动情况。若指针不动或绕某一固定值在小范围内左右摆动，说明安装正常。

⑤百分表使用日久或经过拆洗修理后，必须进行标定，标定可在专门的百分表、千分表校正仪上进行。千分表与百分表使用方法相同。

（4）用位移计测挠度与变位。

用位移计测挠度或某点的位置时，要注意位移的相对性，位移计的定点（表壳）和动点（测杆）必须分别与相对位移的两点连接。

位移计可装在各种表架上，通常用颈箍夹住表的轴颈，也可用其他方式将表壳或轴颈固定在某一个定点，测杆可直接顶住试件测点。

应用位移计测量挠度与变位时，应注意下列问题。

①固定位移计的不动点支架必须有足够的刚性。采用磁性或万能百分表架时，表架连杆不可挑出太长。因为位移计测杆顶住测点时，有一定的反力压在连杆上，如果连杆或支架的柔性较大，就会在该压力作用下产生变形。这样，当结构变形时，仪表就不动或跳动，反映不出测点的真正位移值。

②位移计测杆与所量测的位置方向完全一致。测点表面需经一定处理，如在混凝土、木材等表面粘贴小块玻璃片或金属薄片等，以避免结构变形后，测点垂直于百分表测杆方向位移，而使测量产生误差。

这种误差有时会很大。如果上述方式还不足以消除误差，则不应将位移测杆直接顶住测点，而需采用其他方式。

③位移计使用前后要仔细检查测杆上下活动是否灵活。灰尘落入或表架颈拧过紧等都会影响测杆上下运动的灵活性。

（5）用位移计测应变。

采用特制的夹具将位移计安装在结构表面测定应变，具有精度高、量程大的特点，当应变值变化范围很大或需用大标距测定应变时，采用这种装置是非常合适的。

固定位移计和顶杆的夹具，可用钢、铜或铝合金等制成，按照选定的标距以粘贴或预埋的方式固定在结构需测量应变的部位上。粘贴是较常用的固定方式。在混凝土结构上贴夹具时，应先将混凝土表面用砂轮打磨，除去泥灰后，再用细砂布磨光，用丙酮等擦净，随后用胶黏剂将夹具按选定的标距粘上，待胶黏剂固化后，即可安装位移计进行量测。

位移计应变量测装置主要用于量测结构构件的轴向应变。常用的量测标距对混凝土为10～20 cm，对砖石砌体则更大。

对受荷载作用后会发生曲率变化的构件，不宜用位移计应变量测装置来测定其表面的应变。因为位移计测杆与构件表面之间有一段距离，当构件曲率发生变化时，所测得的应变有时是虚应变（又称视应变），同时顶杆与位移计测杆接触点发生移动影响量测。因此，仅当构件截面变形满足平截面假定，且曲率变化很小时，才能从所测得的虚应变值推算出实际应变。(www.daowen.com)

2.手持式应变仪

当需要在现场较长期连续地观测结构的应变时，一般的应变仪不适用，手持式应变仪则比较适用。

手持式应变仪使用时不是固定在测点上，而是读数时才安上去。因此，为了保证仪器工作稳定可靠，标距两端的小孔必须钻得和仪器的插轴钢尖相吻合。因测量时仪器钢尖和测孔之间接触的稳定性，直接影响到测量的准确性，如果测孔打得不标准，将使钢尖和测孔的接触极不稳定，增大读数误差，甚至无法读取稳定的读数。

测量时应注意：手持式应变仪操作简单，但测量的精度会随操作人员和每次操作方式的改变而改变，所以，测量时不宜更换使用者；要使仪器与试件表面垂直；每次对仪器施加的压力要尽量相等，并使仪器插入时在同一孔穴等，以减小测量误差。

3.水准管式倾角仪

水准管式倾角仪的原理是利用高灵敏度的水准管来测定结构节点、截面或支座处转角。这种仪器的优点为尺寸小，精度高，使用简便；缺点是受外界温度影响很大，且不宜受阳光暴晒，以免水准管爆裂。

4.电阻应变仪

用电阻应变仪测试桥梁结构应变时，需配合使用应变仪和电阻应变片。

（1）电阻应变片。

电阻应变片又称电阻应变计，简称应变片或电阻片。它是非电量电测中重要的变换器。与其他测试方法比较，应变片电测法具有如下优点。

①灵敏度高。由于利用应变片将非电器转换为电器，再经电子仪器进行放大、显示和记录，所以能获得很高的放大倍数，有很高的灵敏度。

②应变片尺寸小且粘贴牢固，这个特点十分重要。对某些工程结构（如船体、桥梁、飞机、桁架等）进行全面的应力分析时，往往要测量数十个测点甚至数百个测点的应力，应变片很容易大量粘贴使用。在结构十分紧凑以至于其他测量仪表（如杠杆式应变仪）根本无法安装的情况下，电测法就能发挥很大的作用。应变片尺寸小的另一个重要意义在于可以用来测量局部应力。现在应变片的标距甚至可以小于1 mm，比较适合用于应力集中区的测量。

③应变片质量小，这是一个突出的优点。它使得电测不仅可以做静态应力的测量，而且可以在动态应力分析方面发挥独特作用。对于一系列重要的动力学参数，如加速度、振幅、频率、冲击力及爆炸压力等，能够比较精确地进行实验研究。同时应变片的基长可以制作得很短，并且有很高的频率响应能力。因此，在应变梯度较大的构件上测量时仍能获得一定的准确度，在高频动应变测量中具有很好的动态响应能力。

④可以在高温（100～800℃）、低温（-100～70℃）、高压（大气压的上万倍）、高速旋转（每秒几千转甚至几万转）、辐射等特殊条件下使用。

此外，由于应变片输出的是电信号，就易于实现测量数字化和自动化。应变片已在实验应力分析、断裂力学、静态或动态试验、宇航工程中广泛应用。

应变片电测法在测量结构表面应变时的主要缺点是粘贴工作量大、重复使用困难等。为克服这些缺点，人们利用电阻应变片的工作原理通过某种转换器间接地测定出被测量的数值。这种转换器被称为电阻式应变传感器。

（2）电阻应变片的构造。

①敏感元件是应变片的主要元件，一般由康铜、镍铬合金制成。

②基底和覆盖层起定位和保护应变片几何形状的作用，也起到与被测试试件之间电绝缘的作用。纸基常用厚度0.015～0.02 mm、机械强度高、绝缘性能好的纸张制作。胶基则用性能稳定、绝缘度高、耐腐蚀的聚合胶制成。其他有特殊要求的应变片，可采用不同的材料做成基底。

③引出线是用以连接导线的过渡部分，一般采用直径0.15～0.30 mm的金属丝。

④黏结剂把丝栅基底和覆盖层牢固地黏结成一个整体。

（3）电阻应变片的分类。

①根据敏感元件试件的不同，可将电阻应变片分为金属应变片和半导体应变片。

a.金属应变片：分为金属丝式应变片（如丝绕式应变片、短接式应变片）、箔式应变片、薄膜应变片等。金属丝式应变片的常见形式为丝绕式，又称为圆角线栅式。它的制造设备和技术都较简便，但横向灵敏度比箔式应变片更大（横向灵敏度会给测量带来一定的误差）。金属丝式应变片常用的金属材料是康铜、镍铬合金、铁镍铬合金和铂金等。箔式应变片是由照相、光刻技术腐蚀成丝。它在性能上的优点是散热条件好，逸散功率大，可以允许较大电流，耐蠕变和漂移的能力强，易做成任意形状，但它工艺较复杂。箔式应变片的材料主要为康铜、镍铬合金等。在两向应力状态下，需要测出一个测点的两个或三个方向的应变，才可求出此测点主应力的大小和方向。这就要使用粘贴在一个公共基底上，按一定方向布置的2～4个敏感栅组成的电阻应变片。这种应变片叫作电阻应变花、应变花或多轴应变片。对于由箔式应变片组成的应变花，因其横向效应系数极小，故不考虑修正问题。对于由半圆头丝绕式应变片组成的应变花，如果对测试结构要求不是很严格的话，也不必考虑修正。

b.半导体应变片：分为体型半导体应变片、扩散型半导体应变片、薄膜型半导体应变片。半导体应变片的优点是灵敏度高、频率响应好，可以做成小型和超小型应变片。半导体应变片的出现为应变电测技术的发展开创了新的途径。它的缺点是温度系数大，稳定性不及金属应变片等。

②根据基底材料的不同，可将电阻应变片分为纸基应变片、胶基应变片、金属基应变片、临时基底应变片等。

③根据温度场的不同，可将电阻应变片分为低温应变片（工作温度低于—30℃）、常温应变片（工作温度为-30～60℃）、中温应变片（工作温度为60～350℃）、高温应变片（工作温度高于350℃）等。

此外，按敏感栅的长度不同，可将电阻应变片分为大标距应变片和小标距应变片；按敏感栅形状的不同，可将电阻应变片分为单轴应变片和应变花。还有各种特殊用途的应变片，如防磁应变片、防水应变片、埋入式应变片、层式应变片、可拆式应变片、测压片、无基底式应变片、大应变片、裂缝探测片、温度自补偿应变片等。