第一篇:桥梁测量的一些个人感受
桥梁测量的一些个人感受
学号:2012301610374 学院:测绘学院
姓名:曾令涛
在桥梁和道路施工过程中,少不了要用到测绘这一专业。比如在施工前期的勘测,在施工中的放样,变形测量等等。
我在一篇资料上看到关于里永·安蒂里永大桥的介绍,里永·安蒂里永大桥,该大桥全长2883米,连接希腊大陆和伯罗奔尼萨半岛。它不仅仅是世界上最长的斜拉桥—桥面直接用悬索吊在龙门架上,而且还是世界上技术最先进的桥梁之一。它最独特的设计就是桥基设计,由于科林斯海湾附近有7次地 震的震级都超过了里氏6级,而且海床松软,设计人员把桥基设计成浮动塔基,最后往桥基的气囊里注水,使之下沉在海床上事先做好的基础上,误差范围不能超过10厘米。在下沉第一个桥基时他们用到了GPS来帮助定位,但是由于施工时失误导致最后误差为30厘米。为了省钱和省时间,他们重新计算了桥梁线,这才解决了这个问题。
虽然问题得到了解决,但是它还是一个很大的施工失误。由此可见施工中定位很重要。在道路施工中也是如此,要是一条公路,一座桥梁在起点处就偏差了,那么照这样施工下去只有偏差更大。会造成大桥合不拢,道路连不上的窘境,浪费金钱和时间。另外在施工中统一标准也是很重要的,曾经发生过由于桥梁施工的双方各自采用不同的水准起算面,最后导致大桥合不拢。
为了保证桥梁施工时两端能合拢,我们可以在施工前段加装定位装置,还可以加装激光对中器,双管齐下,这样可以实时监测桥梁施工,把误差减少到最小。
本人参加过一次桥梁变形监测,在这里谈谈这次项目的感受。我跟着几位大三的学长和老师一起完成了这个项目,这个项目是我们学院为我们本院学生创造更多实习机会而接下来的,每个学期都会有各种各样的项目,我就有幸参与到其中。
我们监测的是一座拉索桥,需要我们测量人员爬到拉索桥的桥墩最高点放置仪器,这很危险,在桥梁管理人员的帮助下我们的两位学长登上了桥墩最高点。当时是早上天气还是刚刚好的,能见度很高,非常适合观测。我和学长及老师则在岸边,距离桥梁有100多米的地方架站。上午工作进行还是挺顺利的,但到了中午就不行了,太阳太大,在桥上的学长也顶不住,我们赶快换人,这次换我上去。当站在拉索上时,我的脚在发抖,太高了。虽然有安全绳,但是还是很害怕。当我顺利到达顶部时,我全身都是汗。上面热得不行,但是又要为仪器遮阴,我们只能站在阳光下,还要时刻注意对讲机里发出的指令。还好,中午这班时间比较短,2点多我就下来了。
到了下午5点多我们就收了,最后完工的时候,负责这一项目的公司特地请了我们吃一顿饭。通过这次实战,真心体会到桥梁检测的难度,没有好的体力还真干不下来。
第二篇:工程测量实习个人感受
工程测量实习个人感受
上大学以来,我一直以为实习是一项轻松愉快的事情,直到我遇上了工程测量实习。虽然听学长学姐说过每年这个时候,最辛苦的工作莫过于工程测量的实习了。现在,我算是领会到这个专业的艰辛了。
老师分别给我两个班布置了任务后,我们小组开始研究自己的想法,第一天的任务主要是选点,导线测量,水准测量。第一天的工作还算顺利,很早就完成了规定的任务。晚上回到寝室,我主要负责了高程的计算。
周二的上午,主要进行了一起考核和实验,下午我们小组进行了控制测量,角度测量和距离测量,可以说第二天的天气是这几天最差的,单我们小组的战友们都很积极,没有人表现出懈怠。经过今天的测量,我们已经可以把大致的碎步测量线路画出了。
周三周四也是很冷风大的两天,队友们顶着严寒认真地测量了区域内的每一段可测距离,每个井盖的位置。周四晚上我作为绘图员,奋战了一夜,当我最终完成测区图时,才觉得这几天的辛苦真的没有白费。
周五交图校核的时候我们得心情都很激动,也为每一次的校核合格而感到欣慰。经过了这一周的测量,我也终于明白了没什么事情是可以简简单单就可以完成的,任何成就的背后都需要你真真实实的付出。
第三篇:浅谈桥梁桩基测量及缺陷桩加固处理
浅谈桥梁桩基测量及缺陷桩加固处理
1、工程地质概况
某拟建大桥场地位于江河面,南岸为一级阶地,北岸为二级阶地,地势抬高较快。根据钻探资料揭示,岸边场地土层自上而下的分布及岩土主要物理力学指标见表1。其中弱风化砂质泥灰岩为盐渍岩,一般呈灰褐~黑褐色夹白色条纹或白色团块状,中厚层状,节理裂隙发育,岩石较破碎,岩石中含有大量的钙硭硝、硬石膏及岩盐等,局部甚至为纯芒硝、硬石膏及绿化钠晶体。岩石中水平层理较发育,顺层理面泥质含量较高,易击断。全风化层岩性很软,岩芯呈可塑~硬塑粘土夹碎石状,厚0.00~7.60m。强风化层岩性较软,岩芯呈泥夹碎石或碎块状,厚0.00~5.90 m。场地内地下水主要是孔隙水(略有承压性)和基岩裂隙水,水量不大,稳定水位为地表下2.35~3.92m。据所取水样水质分析结果及附近建筑经验,可知该地下水对混凝土具弱腐蚀性,为硫酸盐氯化钠型侵蚀性。
2、桩基础工程质量复合检测
2.1 桩基础类型的选择
综合分析场地工程地质勘察报告,设计采用端承桩基础,桩尖嵌入成岩状况较好的弱风化砂质泥灰岩中2.50~5.00m,考虑桩长均为25.00~30.00 m,设计为钻孔灌注桩单桩基础,一桩一柱,桩直径为1.5和2.0m两种,岸边共32根桩,桩身混凝土强度等级为C25,桩剖面及构造图见图1(L 为桩长,l 为钢筋笼长,D 为桩径,D1为连接柱径)。
2.2 桩基工程质量复合检测
(1)桩基工程动测试验
对岸边上的32根钻孔灌注桩桩身完整性全部进行检测,检测采用小应变应力波反射波法和机械阻抗法相结合,根据应力波理论和反射波特征及导纳曲线综合分析,确定桩身完整性,检测结果表明2-1#,11-4#两根桩桩身不完整,存在缺陷,其余桩质量均合格。分析图2桩的导纳曲线,从图2(a)可以清楚地看出2-1#桩上波在断裂处重复反射,△ƒ =240Hz,△L = C/2△ƒ =4350/480≈9m,表明断桩约在9m处(波速取4350m/s)。由图2(b)中可以计算出断桩大致在11m处。
(2)桩静载荷试验
根据建筑桩基技术规范要求,任意抽选3根桩径为2.0m的工程桩2-1#(L = 26.30 m),4-2#(L =27.20m)和11-4#(L =28.12m)进行单桩静载试验,其Q-s 特征曲线见图3,其中2-1#,11-4#两根桩未达到设计要求,判定其极限承载力分别为7560和7800 kN;4-2#桩满足设计要求,其极限承载力达到8970 kN。这3根桩静载试验及动测结果见表2。
(3)桩身抽芯检测
为了进一步查明2-1#和11-4#桩的具体缺陷部位,决定对这2根事故桩进行钻孔抽芯检测。从抽取的芯样结果来看,2-1#桩在桩顶下9.00~10.23m存在断桩不胶结现象,11-4#桩在桩顶下11.00~12.41m也存在断桩不胶结情况,芯样均不成块,因钻进时破碎掉块,无法揭露破碎段的总长度,桩身其他部位混凝土胶结较好,经取样试验,其桩身混凝土强度符合设计要求。
2.3 桩基工程事故分析
分析动测、静载试验和抽芯3种复合检测的结果,结合现场施工记录和地质报告的实际情况,认为造成这2根桩的工程质量事故的主要原因如下:
(1)从图2的Q-s 关系曲线可以看出,2-1#桩在荷载加至7560kN 时,沉降量骤增,荷载无法稳定,Q-s 曲线为陡降形,动测结果判断其桩身在9.00m处存在断裂缺陷。沉降量骤增的原因可能是由于清孔时间过短或孔口泥浆比重没有测量准确(泥浆比重应小1.15),造成孔底沉渣过厚(大大超过规范值50.00mm);另一个重要的原因是与桩底基岩为白云灰质岩有关,在桩端部位遇到灰岩溶洞时,其桩端沉渣很可能为溶洞积淤涌入造成。
(2)对11-4#桩,静载试验中荷载加至7800kN时,沉降量骤增,荷载无法稳定,Q-s 曲线为陡降形,而且单桩竖向抗压极限承载力与设计值接近,与4-2#桩比较,存在异常现象。动测结果还显示11-4#桩在11.00m左右处也存在断裂、混凝土离析或胶结不良等缺陷。
(3)地下水位高、且丰富,导致场地内地下水压高,孔隙水压力不易消散,易使混凝土离析和胶结不良。另外在施工2-1#和11-4#桩基础过程中,浇筑混凝土到9.00m和11.00m左右处突然停电,施工被迫中断,致使隔水层凝固形成一层硬壳,后续混凝土无法灌入,导致该处有断裂缺陷。
3、缺陷桩加固方案及处理效果
为了保证桩基工程质量,根据设计技术要求,对存在质量问题的2根桩进行技术处理,经过分析比较这2根桩的质量事故的类型,决定对2-1#桩先采用高压旋转喷射清除孔底沉渣,再补灌细石混凝土,将桩底充填密实以满足沉降要求,之后采用高压喷射注浆来处理混凝土离析或断裂部位。对11-4#桩采用高压喷射注浆方案处理桩的缺陷部位。
3.1 高压喷射注浆法处理桩基缺陷部位
(1)材料选用与配比
① 主材料为525#普通硅酸盐水泥,外检合格;
② 掺入化学剂:为了提高处理段的混凝土强度,在水泥中加入2%的NaCl;
③ 水灰比:0.4。
(2)施工注意事项
① 桩上钻孔应穿过缺陷段进入完整段1.5~2.0m,施工中应注意孔内水量的消耗情况;
② 孔口用水泥封固预埋一根长1.2m、直径73mm的岩芯管,高出桩顶0.4m,且带接箍,养护一周到一定强度后方可使用;
③ 插入注浆管至距孔底10~15cm,并与预埋管口连接部位安装一个变接头;
④ 注浆管上部与高压泵车接通;
⑤ 孔口与预埋管暂不连接封闭,先低压向孔内注浆,使注浆孔内清水突出,直到出现浓浆溢出即连接封闭预埋管加压注浆,使泵压提高到10MPa以上;
⑥ 记录注浆量、水泥用量、泵压、持续时间,直到泵压自动增高,不进浆或浆液从桩周溢出,待稳定20min 后停止送浆。稍后管内压力释放降低,卸开孔口连接管丝扣,提出送浆管,用清水冲洗注浆管,并在孔内灌满水泥浆,同时从孔口投入适量瓜子片碎石,一面投碎石一面用钢筋上下搅动。
3.2 桩底沉渣清除及混凝土的回灌
在2-1#桩中心孔旁侧施工一个排水、排浆孔,孔径φ110mm,深度以打穿桩身混凝土为准,并在中心孔和排水孔各预埋一根长1.2m、直径73mm岩芯管,带接箍。孔口安装旋喷钻机,在中心孔通过钻杆,底部配有高压旋喷钻头。启动高压泵,喷射高压水(15~20MPa),从上到下来回旋转喷射,使孔底沉渣通过高压水从排水孔和中心孔排出,当沉渣清理符合要求时,停止喷射,回灌坍落度为16cm、强度为C25的瓜子片碎石混凝土。
3.3 缺陷桩处理效果
对缺陷桩加固的技术指标要求是:断桩破碎带压浆处理后强度要大于15MPa,而桩底沉渣段处理后强度也应达到15MPa 以上。
对2根缺陷桩进行处理后,仍采用低应变法检验加固后的桩身质量,检测结果显示2-1#桩的动刚度(740×107N/m)较大,根据平均波速(C =4350m/s)计算出桩长26.02m,与实际长度一致,可以判断桩身缺陷已修复。由检测数据计算11-4#桩的桩长为28.07m,也与实际桩长一致,表明桩身修复后完整性较好。再对这2根桩进行第2次静载荷试验,测得2-1#桩极限承载力为8150kN,比第1次静载试验的极限承载力提高22.2%,累计沉降值为21.2mm。测得11-4#桩极限承载力为8120 kN,承载力提高4%。这表明桩底沉渣的清除及回灌混凝土法和对桩身缺陷段采用高压注浆的方法是合理有效的。
4、结论
(1)利用静载、动测和抽芯试验等方法复合检测桩的工程质量是可行的,但是静载试验应当结合场地内地质资料、施工记录以及设计要求,有目的地抽选试桩,做到有的放矢。
(2)钻孔灌注桩在钻孔完毕后要及时清孔,务必清理孔底沉渣至符合桩基规范要求。
(3)在浇筑混凝土过程中,应当积极采取应急措施,以确保混凝土一次浇筑成功。
(4)采用高压喷射注浆法将浆液渗入桩身裂隙中,来处理桩身混凝土离析、断裂或胶结不良等缺陷以提高桩身完整性,其效果良好。采用高压旋转喷射气流清除孔底沉渣,及时回灌混凝土处理桩底沉渣过厚的措施得当,使桩基沉降量能满足设计要求。
第四篇:桥梁测量实习的感想
一、实习项目简介
实习的项目是位于巴中市巴州区跨越巴河的麻柳湾大桥,它与两岸滨江路均采用立体交叉形式。其设计速度40公里/小时,公路-I级汽车荷载,3.5KN/㎡,1/100的设计洪水频率;主桥宽28m,引桥宽17.5m;直桥段桥面横向坡度2%,最大超高2%。麻柳湾大桥的建成对完善巴中城市路网结构,加速城区建设,促进巴中市国民经济的快速发展有十分重大的意义;它的建成对提高城市的通行能力,缩短运营里程具有明显的效果,其社会、经济效益及其显著,对促进巴中市经济发展、改善城市交通具有重要的意义。
二、实习主要任务
我实习的主要内容是跟着师傅和两个师兄做测量,两台仪器一个包,根据设计图纸、施工现场的地质情况、施工进展测量、灵活计算各个构筑物和建筑物的建设位置、标高、建筑高度,以便施工人员、采购员知道需要什么材料、需要下料多少、施工建设的具体位置。在跨度大的地方还需要设计临时墩柱的安放位置(坐标)和高度,并把具体的点测量出来,方便施工人员具体施工。
三、测量错误对建设项目的影响
测量工作是建筑工程项目的指导标,从技术方面保障了工程项目施工顺利开展进行。而在测量工作中,难免会产生误差,而工程项目的指导标有了误差,便会造成返工修改,费时费材费人工,还可能让施工人员产生不满情绪,消极怠工,更延误工期,还可能因测量或计算错误造成不可再对其进行更改的错误,而影响美观感、受力度,甚至不得不更改一些设计结构来弥补之前的错误。譬如,在麻柳湾大桥的4号墩(交界墩)与人行梯步接壤部分因计算错误而做高了,于是在做人行梯步时不得不去掉垫石支座,甚至还得打掉墩柱的顶部的一部分混凝土割掉一部分钢筋以降低高度,费材料费人工,还耽误工期;再比如,麻柳湾大桥人梯最先做的是南岸右幅,但因为测量前没仔细研究图纸,把人梯单独作为一个个体考虑将其想成了没有弧度的折线,没有结合大桥主体的圆弧度考虑,人梯做出来的效果就不是很佳,和主体的融合度不够,影响了大桥的整体的美观感。
同时测量工作在整个工程项目施工过程中所起到的关键作用,决定了测量工作的意义重要性。它还是整个工程项目质量的重要保证,它能最大程度的防止出现建筑工程中经常会出现的一些质量隐患。测量工作之中的变形观测是保障建筑施工安全的关键点。如果测量有误,还可能是工程质量受影响。
四、测量的常见错误及其原因
(一)仪器误差
用于测量的仪器都是很“小气”的,特别是全站仪,气温超过25℃测量的误差就很大,太阳很猛烈时一定要为仪器遮阳,不然测出来的数据都是不准确的。仪器安置好后就不能有一点点的移动,桥面施工自身产生震动的震源离仪器近了造成的误差可能都会在3cm以上,或者周围施工人员操作时不小心碰到了仪器,都是仪器产生误差,不得不重新后视。
建筑工程施工测量人员是施工生产一线生产工人,野外作业时间长、风险责任大、条件艰苦,测量员干一段时间可能就调离或是转行,如麻柳湾大桥,主要测量员就几度一人,或者测量师傅放假就由还不能出师的徒弟独当一面的做几天,然后根据其测出来的数据做出来的东西可能就是不合乎规范的。对于“小气”测量仪器,因为人员流动性太大,仪器的日常使用、保养、标定不能按规定规程进行,损坏、丢失严重,往往是出现明显错误的测量数据时才采取措施甚至有些施工企业把测量仪器设备划归物资部门管理,保管不合规程、记录不清,一套仪器再使用时已支离破碎。
(二)识图错误
测量人员能力及素质参差不齐,难免识图看图有误,做出来的东西就有差距。就如一个笑话所说,明明要修一个烟囱,但施工人员把图拿倒了,将烟囱看成了水井,于是挖了一口井,知道验收工程时才知道人家要的是烟囱。虽然是一则笑话,实际的施工中还不至于犯如此严重的错误,但从这则笑话中也可以看出,识图造成的错误有多严重。
就如,在设计麻柳湾大桥南岸引桥段的临时墩柱并要注意将临时墩柱安排在街道两边以便行人车辆通行时,测量员将图纸看错了,将临时墩柱安置恰恰就安排在了通行车辆行人的道路之中,而且是在测量了几个临时墩柱的点后才发现,于是又不得不返回在北岸的办公室(南北岸相距260m以上)做修改,测量的其他人员原地等待。这样就由耽误了测量时间,降低了工作效率。而且桥面还没完全修好,在桥面来回走动也存在安全隐患。而且在主桥还没修好的情况下发生这种错误,测量员还得绕道离在修建的这座桥300多米远的三号桥过河回办公室,又大大降低了工作效率。测量的数据没出来,施工人员便没法施工,于是可能造成窝工的情况,提高了项目成本还延误工期。
(三)计算时考虑不完全
在实习过程中,计算的最多的就是模板支架应搭接的高度,混凝土应浇筑到位置,其中就涉及每个应减去的部分都需要考虑完整、曲线要素的准确应用。就如麻柳湾大桥在南岸人梯右幅与滨江路接壤的地方在计算模板应搭接的高度时,少减少了方木的厚度,导致模板搭高整整10cm,让施工管理人员头疼不已。再如按曲线要素中超高、横坡、人字坡的部分一定要看准确,不能计算混淆了。测量员有时在计算时就可能出错,还要是团结协作,没有造成不可挽回的损失。
(四)记录错误
测量员在做数据记录时也可能出错。数字可能写错,数据可能记错位置,导致已发后面一系列的错误。比如在实习过程中,一次要做一个临时测点,只需记录其高程(不用坐标),但在记录时,竟将视线高记为了其标高,以致在第二次根据那临时点记数据时总觉得有很大问题,反复检查都不得其解,于是又根据标准点来重新后视发现问题的根源。但就因为这个小错误,造成了很大的时间浪费,人力物力。
五、应对措施
(一)保证测量仪器的投入力度,规范操作仪器并做好仪器的日常保养 当前建筑工程规模不断扩大,施工技术精度要求越来越高。因而在土建工程 的施工测量中,应及时更换测量设备,仪器操作规范并做好其日常保养,保证仪器的精准度也延长其使用寿命,以提高建筑施工测量质量,适应现代建筑工程快速、高效、优质的施工需要。
(二)增强施工队伍建设,确保测量人员综合素质
施工测量员能力及素质参差不齐也是测量易出错的根源。施工企业就得发挥“人是生产中最活跃的因素”,建立有效的奖罚机制,提高施工测量人员工作的积极性,规范操作,加强测量人员综合素质的培养,给其提高能力的机会,测量员自身也需要有高度的责任心,努力提高自身业务素质:主要应掌握常规测量仪器和工具的性能、操作、维护和保养;掌握施工测量常用的测设方法和技能;掌握测量新技术发展与应用动态。
(三)加强工程建设监理的控制,促进施工测量水平的提高
工程建设监理在履行建筑工程施工质量监控过程中,要切实把建筑施工测量成果的检查与验收纳入日常的监理工作。在对施工测量质量监控中,一定要坚持“事前控制”这在测量控制中的预防原则,加强对施工测量的监控。对主要的施工测量放样,一定要审核复测,最好采用各种不同的方法加强校核工作,测量成果合格方可进行下一道工序。另外,施工测量成果经监理测量检测后,经双方测量人员签字,可作为工程竣工验收、工程质量等级评定的技术资料。加强对建筑施工测量的监控,可有效地杜绝工程质量事故,既有利于促进建筑企业测量管理人员素质的提高,也有利于监理测量水平的提高。
总结
通过这段时间对测量的实习,掌握了测量仪器的正确使用与保养,惊叹仪器的高精准度,明白了测量工作在工程建设中的重要性与不可替代性,更明白在测量工作中真得踏实认真的把工作做好以保证建筑物的美观感和安全性。
第五篇:绝对感受阈限的测量(模版)
如何测量绝对阈限/差别阈限
传统心理物理学(classical psychophysics)所处理的问题大体分两大类。第一类是感觉阈限的测量。测量感觉阈限的基本方法有:(1)极限法;(2)平均差误法;(3)恒定刺激法。第二类是阈上感觉的测量,即心理量表的制作问题。本节讨论第一类问题,第二类问题在下节中论述。
一、极限法
极限法(limit method)又称最小变化法(minimal-change method)、序列探索法(method of serial exploration)、最小可觉差法(或最小差异法)(method of least difference)等,是测量阈限的直接方法。极限法的特点是:将刺激按递增或递减系列的方式,以间隔相等的小步变化,寻求从一种反应到另一种反应的瞬时转换点或阈限的位置。极限法既可用于测定绝对阈限,也可用于测定差别阈限。
(一)用极限法测定绝对阈限
1.自变量用极限法测定绝对阈限,自变量是刺激系列。刺激系列要按递增或递减系列交替呈现。递增时,刺激要从阈限以下的某个强度开始;递减时,刺激系列的起点要大于阈限的某个强度,一般应选10到20个强度水平。为了使测定的阈限准确,并使每一刺激系列的阈限能相对稳定,一般递增和递减刺激系列要分别测定50次左右(共100 次左右)、刺激应由实验者操纵。为了避免被试者形成定势,每次呈现刺激的起点不应固定不变,而应随机变化。
2.反应变量用极限法测定绝对阈限的反应变量时,要求被试以口头报告方式表示。当刺激呈现之后,被试感觉到有刺激,就报告“有”,当被试没感觉到有刺激,就报告“无”,其依据是被试的内省,而不是刺激是否呈现。被试报告后,主试以“有”“无”或“+”“-”记录被试的反应,每个系列都需要被试作“有”到“无”、或“无”到“有”这两种报告,亦即,递增时直到第一次报告“有”之后,这一系列才停止;递减时直到第一次报告“无”之后,这一系列才停止,然后再进行下一个系列。若被试者在这二类判断中有“说不准”的情况,则可以猜,但不可放弃。
3.阈限的确定在一个刺激系列中,被试者报告“有”和“无”这两个报告相应的两个刺激强度的中点就是这个系列的阈限。表4-1是以极限法测定音高绝对阈限的实例。表的下部显示:把各刺激系列的每一个阈限计算出来,然后分别求出递增系列或递减系列的平均数,之后再求出此两系列的平均数,最后求出的平均 11.7(赫兹)就是阈限值。
4.误差及其控制用极限法求绝对阈限经常会产生一些误差。在这些误差中,有些是由直接对感觉产生干扰的因素引起的;还有些是非感觉方面的因素引起的,如习惯和期望、练习和疲劳、时间和空间等等。这些因素在测定阈限的过程中经常起作用,以致使测定结果产生一定倾向的误差。这类误差叫做常误(constant error)。检查常误和消除常误的方法很多,要根据引起常误的原因不同而采用不同的方法。
极限法测定绝对阈限产生的误差主要有四种:习惯误差和期望误差、练习误差和疲劳误差。这四种误差恰好组成两对:习惯误差和期望误差相对,练习误差和疲劳误差相对。我们依然用表4-1的实例来分析这四种误差的情况。
在极限法实验中,由于刺激是按一定的顺序呈现的,被试在长序列中有继续给同一种判断的倾向,如在下降序列中继续说“有”或“是”,在上升序列中继续说“无”或“否”,这种被试习惯于前面几次刺激所引起的感觉叫作习惯误差(error of habituation)。由于习惯误差在递增法序列中,即使刺激强度早已超出阈限,被试仍报告感觉不到,这就会使测得阈值偏高;相反,在递减法序列中,即使刺激强度早已小于阈限,被试仍报告有感觉,这就会使测得的阈值偏低。与习惯误差相反的是另一种误差叫期望误差(error of anticipation)。它表现为被试在长的序列中给予相反判断的倾向,期望转折点的尽快到来。用递增法测定时,阈值就会偏低;用递减法测定时,阈值就会偏高。
为了使习惯误差和期望误差彼此抵消,可交替使用递增法序列和递减法序列,但可能其中的一种倾向较大。阈值用符号T(threshold的第一字母)来表示。如果在上升序列中求得阈值T上大于在下降序列中求得阈值T下,即表示有习惯误差;反之,如果在上升序列中求得阈值T上小于在下降序列中求得阈值T下,则表示有期望误差。表4-2分别求出了上升与下降序列音高的绝对阈限的均数的差别(0.4),经过t检验,表示序列误差是不显著的(本例p>0.05)。上升序列中求得阈值T上与下降序列中求得阈值T下无显著性差异。
本实验还有练习和疲劳的影响。练习误差(error of practice)是由于实验的多次重复,被试逐渐熟悉了实验情景,对实验产生了兴趣和学习效果,而导致反应速度加快和准确性逐步提高的一种系统误差。与此相反,由于实验多次重复,随着实验进程而发展的疲倦或厌烦情绪的影响,而导致被试反应速度减慢和准确性逐步降低的一种系统误差,称之为疲劳误差(error of fatigue)。随着时间的进展,练习可能使阈限降低,而疲劳可能使阈限升高。为了检查有无这两种误差就要分别计算出前一半实验中测定的阈限与后一半实验中测定的阈限,若前一半实验中测定的阈限比后一半实验中测定的阈限大,并差别显著时,就可以认为在测定过程中有练习因素的作用,若前一半实验中测定的阈限比后一半实验中测定的阈限小,并差别显著时,就可以认为在测定过程中有疲劳因素的作用。为了消除练习和疲劳的影响,就需作以下安排:如以“↑”代表递增,以“↓”代表递减,并以四次为一轮,就可以按照“↓↑↑↓”或“↑↓↓↑”排列。实验按此原理,一般10次为一轮。总之,递增和递减各自所用的次数要相等,整个序列中在前在后的机会也要均等。练习误差和疲劳误差两种影响可能互相抵消,也可能一种影响比另一种影响要大。为了比较两种影响的大小,在表4-2中分别求出前10个系列与后10个系列的平均阈限值,经比较,两者差异为0.8,统计检验,p<0.05。就是说,在这个实验中,练习比疲劳的影响要大得多,练习显著地降低了阈值。
(二)用极限法测定差别阈限
1.自变量用极限法测定差别阈限时,每次要呈现两个刺激,让被试比较,其中一个是标准刺激(standard stimulus,简称 St),即刺激是固定的,其强度大小不变;另一个是比较刺激(comparison stimulus)又称变异刺激(variance stimulus,简称Sv),即刺激的强度按由小而大或由大而小顺序排列。标准刺激和比较刺激可同时呈现,标准刺激在每次比较时都出现,比较刺激按递增或递减系列,以测定绝对阈限的同样方法与标准刺激匹配呈现。
2.反应变量用极限法测定差别阈限的反应变量要求被试以口头报告方式表示,一般用三类反应,将比较刺激与标准刺激加以比较,当比较刺激大于标准刺激时,主试记录“+”;当比较刺激等于标准刺激时,主试记录“=”;当比较刺激小于标准刺激时,主试记录“-”。当被试在比较时表示怀疑,可记作“?”
3.差别阈限的确定确定差别阈限时先要求得一系列的数据,这些数据有:(1)在递减系列中最后依次“+”到非“+”(即“=”或“-”或“?”)之间的中点为差别阈限的上限(upper limit,用符号 Lu表示);第一次非“-”到“-”(即“=”或“+”或“?”)之间的中点为差别阈限的下限(lower limit,用符号 Li表示)。(2)在递增系列中最后依次“-”到非“-”(即“=”或“+”或“?”)之间的中点为差别阈限的下限(Li);第一次非“+”到“+”(即“=”或“-”或“?”)之间的中点为差别阈限的上限(Lu)。(3)在上限与下限之间的距离为不肯定间距(Iu)。(4)不肯定间距的中点是主观相等点。在理论上主观相等点(或主观等点)(point of subjective equality,简称 PSE)应与标准刺激(St)相等,但实际上两者有一定的差距,这个差距称为常误(constant error,简称CE)。(5)取不肯定间距的一半或者取上差别阈(DLu=Lu-St)和下差别阈(DLi=St-Li)之和的一半为差别阈限。
4.误差及其控制与用极限法求绝对阈限一样,在测定差别阈限时,也必须想方设法控制常误。除了要控制习惯和期望误差外,还要控制因标准刺激和比较刺激同时呈现所造成的误差。控制方法可采用多层次的ABBA法。
下面我们以时间辨别实验说明用极限法如何测定差别阈限。此实验采用AB法。实验结果见表 4-3。本实验以 0.40秒的持续时间为标准刺激,以0.20秒至0.56秒,间隔0.04秒为比较刺激。主试先呈现标准刺激,然后呈现比较刺激,以小等间距逐渐增加,直至被试报告“=”,并第一次以长于标准刺激的反应为止。以递减法进行实验时,比较刺激的起点应长于标准刺激的持续时间,以小等间距逐渐减少,直至被试报告“=”,并第一次以短于标准刺激的反应为止。为了控制常误,可用比较刺激先于标准刺激的次数占全部实验次数的一半,并比较刺激的递增系列和递减系列各占一半。在比例中:
Lu=0.412(秒)
Li=0.350(秒)
St=0.400(秒)
DLu=0.412-0.400=0.012(秒)
DLi=0.400-0.350=0.050(秒)
CE=0.400-0.381=0.019(秒)
二、平均差误法
平均差误法(或均误法)(method of average error)又称调整法(methodof adjustment)、再造法(method of reproduction)、均等法(method ofequation),是最古老且基本的心理物理学方法之一。虽然它最适用于测量绝对阈限和等值,但也可用以测量差别阈限。平均差误法的特点是呈现一个标准刺激,令被试再造、复制或调节一个比较刺激,使它与标准刺激相等。比较刺激也可由实验者调节,由被试判断。调整法曾是过去在天文学上常用的一个方法。那时让观察者调整一个光表面的强度,使之与某星体的亮度相等,这样就可以比较各星体间的亮度。因此,这个方法是要求被试判断什么时候比较刺激和标准刺激相等。被试判断为与标准刺激相等的比较刺激,并不总是一个固定的数值,而是围绕着一个平均数变化的一个数。这个变化的范围就是不肯定间距。不肯定间距的中点就是主观相等点。通过对主观相等点和不肯定间距的测量,就可以估计差别阈限。把平均误差作为差别阈限,与差别阈限的定义并不相符,但因为平均误差和差别阈限成正比,所以也作为测量差别感受性的指标。
(一)用平均差误法测定绝对阈限
1.自变量用平均差误法测定绝对阈限,是让被试者调整一个比较刺激与一个标准刺激相等。不过,此时的标准刺激假设为零,即让被试者每次将比较刺激与“零”相比较。
2.反应变量用平均差误法测定绝对阈限的反应变量是被试者每次调整比较刺激与标准刺激相等的那个数值。
3.绝对阈限的确定让被试者每次调到刚刚感觉不到(即与“零”标准刺激等值),然后把各次测定数值加以平均即为绝对阈限。
(二)用平均差误法测定差别阈限
1.自变量用平均差误法测定差别阈限,是向被试者呈现一个标准刺激,让其调整比较刺激。比较刺激是一种连续的量。在被试认为接近时,可反复调整,直到其认为满意为止。
2.反应变量用平均差误法测定差别阈限的反应变量是被试每次调整的数值,即其认为与标准刺激相等的数值。由于被试反复测试,每次的结果并不是一个固定的数值,它们是围绕着一个平均数变化的数值。这个变化范围就是不肯定间距。不肯定间距的中点,即多次调整结果的平均数,就是主观相等点,主观相等点与标准刺激的差就是常误。
3.差别阈限的估计值的计算用平均差误法求差别阈限,所得差别阈限只是一个估计值,平均差误(average error,用符号AE表示)有两种计算方法:
(1)把每次的调整结果(X)与主观相等点(用M或PSE表示)的差的绝对值加以平均,作为差别阈限的估计,这个差别阈限的估计值用符号AEм表示:
(2)把每次调整结果(X)与标准刺激(St)的差的绝对值加以平均,作为差别阈限的估计,用符号AEst表示:
(三)误差及其控制
在平均差误法实验中,一般要被试自己操纵实验仪器来调整比较刺激,使其与标准刺激相等。这就要产生动作误差,亦即因被试所采用的方式不同而产生误差。若标准刺激和比较刺激是相继呈现的,又易产生时间误差。因此,在实验中应加以控制,控制方法依具体实验不同而不同,一般可采用多层次的ABBA法,还可使比较刺激从小到大,从大到小两方面来进行调整,以便控制动作误差等。
这里以长度差别阈限为例,来说明如何以平均差误法测定差别阈限。实验所用仪器是高尔顿(Galton,1883)长度分辨尺。长尺中央有一分界线,分界线两侧各有一游标,尺的背面有刻度,可向主试显示被试在比较标准刺激与比较刺激时的差异。若标准刺激是150毫米,则被试的任务是调节比较刺激,使之与标准刺激相等。因长度分辨尺是视觉的,所以标准刺激设置的位置不同(或左侧或右侧),易产生空间误差。又因比较刺激的初始状态不同(或长于标准刺激或短于标准刺激),因而被试者调整时或向里或向外移动游标的动作方式不同,易产生动作误差。为了控制这些误差,在整个实验中,标准刺激要有一半的次数在左边,另一半的次数在右边。实验结果见表4-4。在表4-4中,AEst是表示用标准刺激来估计的平均误差,而AEм是表示用平均数或PSE来估计的平均误差。两者都可作为差别阈限的估计值。
三、恒定刺激法
恒定刺激法(或固定刺激法)(method of constant stimulus)又叫正误法(true-false method)、次数法(frequency method),它是心理物理学中最准确、应用最广的方法,可用于测定绝对阈限、差别阈限和等值,还可用于确定其他很多种心理值。此法的特点是:根据出现次数来定阈限,即以次数的整个分布求阈限。具体作法如下:(1)主试从预备实验中选出少数刺激,一般是5到7个,这几个刺激值在整个测定过程中是固定不变的;(2)选定的每种刺激要向被试呈现多次,一般每种刺激呈现50到200次;(3)呈现刺激的次序事先经随机安排,不让被试知道。用以测量绝对阈限,即无需标准值,如用以确定差别阈限或等值,则需包括一个标准值;(4)此法在统计结果时必须求出各个刺激变量引起某种反应(有、无或大、小)的次数。
特别要注意的是,此法在实验之前需要选定刺激。所选定的刺激最大强度应为每次呈现几乎都能为被试感觉到的强度,它被感觉到的可能性应不低于95%。所选刺激的最小强度应为每次呈现几乎都不能感觉到的强度,它被感觉到的可能性应不高于5%。选定呈现刺激范围之后,再在这个范围内取距离相等的刺激,每种刺激强度呈现不得少于50次。此法虽然要求较大量的实验次数,但每次实验只用很短的时间,因此也比最小变化法节省时间,并且测得的阈限也更准确。
(一)用恒定刺激法测定绝对阈限
1.自变量 用恒定刺激法测定绝对阈限,是从略高于感觉到略低于感觉这一范围内选5到7个等距的刺激强度。
2.反应变量用恒定刺激法测定绝对阈限的反应变量要求被试者以口头报告方式表示,在实验中每呈现一次刺激后,被试者若感觉到了,则报告“有”,主试者记录“+”;被试者若感觉不到,则报告“无”,主试者就记录“-”。然后根据被试者对不同刺激所报告的“有”或“无”的次数来求出百分数,以此来计算阈限。
3.绝对阈限的计算 用恒定刺激法计算绝对阈限的方法很多,我们用测定两点阈的实验为例来说明这些方法。首先选出最大刺激和最小刺激,分别为12毫米和8毫米,在这个范围内选定间隔为1毫米的刺激5个:各刺激的两点距离分别为8、9、10、11、12毫米,每个刺激共呈现200次,所有刺激共呈现1000次,刺激按随机顺序呈现,每次呈现后,要求被试报告是“两点”还是“一点”。实验结果见表4-5。
根据阈限的操作定义,两点阈应为50%的次数被感觉到的那个刺激的大小,可是在表4-5中,没有一个刺激的判断次数恰好有50%为感觉到的。可以看到,当刺激为10毫米时,其正确判断率为29%;当刺激为11毫米时,其正确判断率为66%。因此,可以断定50%的次数被感觉到的那个刺激值必在10~11毫米之间。为了求出这个刺激值,最常用的方法是直线内插法。直线内插法(linear interpolation)是将刺激作为横座标,以正确判断的百分数作为纵座标,画出曲线。然后再从纵轴的50%处画出与横轴平行的直线,与曲线相交于点a,从点a向横轴画垂线,垂线与横轴相交处就是两点阈,其值等于10.57毫米(见图4-3)。当然也可以用其他方法——诸如平均Z分数法(averaged Z scores),最小二乘法(leastsquares),斯皮尔曼分配法(Spearman distribution method)等——来求出阈限值。当实验次数很多,实验结果接近正态分布时,用这种直线内插法求出的阈限值与其他方法求出的阈限值是很接近的。直线内插法是求阈限值的一种简便方法。
(二)用恒定刺激法测定差别阈限
1.自变量 用恒定刺激法测定差别阈限,是让被试者将比较刺激与标准刺激加以比较,标准刺激是能被感觉到的某一刺激强度,比较刺激可在标准刺激上下一段距离内确定,一般从完全没被感觉出差别到完全感觉出差别的范围内选定5到7个刺激强度作为比较刺激。比较刺激要随机呈现,每个比较刺激与标准刺激至少要比100次。
2.反应变量 用恒定刺激法测定差别阈限的反应变量要求被试者以口头报告方式表示,较早的方法是让被试作三类反应,即“大于”、“等于”和“小于”,分别记为“+”、“=”和“-”。后来有人提出,让被试作三类反应时,因其中有“等于”的反应,若被试较为自信,则作出“等于”的反应就较少;若被试较为谨慎,则作出“等于”的反应就较多。这样会直接影响到差别阈限的大小。所以,有的心理学家将“等于”的反应单列,并以此来分析被试的内在心理偏向。由于它会受到被试的态度的影响,为了消除这类影响,建议只让被试者作“大于”和“小于”两种判断,即使分不清时,也要作出其中的一种判断。可见,三类反应和二类反应各有利弊,实验时可根据情况选定其中的一种。
3.差别阈限的估计值的计算
(1)三类反应的差别阈限的计算:这里以重量辨别为例。以200克的重量作为标准刺激,以从185至215克中的7个重量作为比较刺激,7个重量间的间隔各为5克,要求被试作“重”、“相等”和“轻”这三类反应。实验结果见表4-6。
根据表4-6的数据用直线内插法求得差别阈限。表4-6中的①、②、③三个纵列的数据画出三条曲线,用直线内插法求得50%的次数被判断比标准刺激重的重量为204.5克和50%的次数被判断比标准刺激轻的重量为196.6克(见图4-4),这两个数值分别为上限和下限(即Lu=204.5克,Ll=196.6克)。根据上限和下限,就可计算如下:
上差别阈=DLu=204.5克-200克=4.5克 下差别阈=DLl=200克-196.6克=3.4克
差别阈限=DL=(4.5+3.4)/2=3.95克
(2)二类反应的差别阈限的计算:这里以重量辨别为例。以200克的重量为标准刺激,以从185到215克中的间隔为5克的7个重量为比较刺激,要求被试者只作“重”和“轻”这二类反应。实验结果见表4-7。用这种方法取得的实验数据,以重于标准刺激的比例和轻于标准刺激的比例分别画出两条曲线,这两条曲线恰好在50%处相交。如图4-5所示,两条曲线恰好在50%处相交,这说明199克有一半的次数被判断为重于标准刺激,另一半的次数被判断为轻于标准刺激。也就是说,它被判断为与标准刺激主观上相等。在这种特例的情况下,就不可能取与50%点相对应的比较刺激作为上限和下限了,与标准刺激完全能辨别的重量是在100%处,与标准刺激不能辨别的重量则在50%处,因此,取此两者的中点(亦即在75%处)作直线内插与两条曲线相交,以求得上限和下限。从图4-5可见,Lu=206.6克,Ll=192.8克,差别阈限为DL=[(206.6-200)+(200-192.8)]/2= 6.9克
这样求得的差别阈限与前面所提到的操作定义不相符合,因为上限和下限与标准刺激比较都有75%的次数可辨别,所以常把这种差别阈限称之为75%的差别阈限,它是差别阈限中的一种。四、三种心理物理法的比较
以上我们分别介绍了三种基本心理物理法的特点、用途、和计算方法,虽然极限法、平均差误法和恒定刺激法这三种基本心理物理法都是用来测定感觉阈限(sensation threshold),但各有千秋。究竟使用哪种具体方法最为合适,则要根据研究的对象、要求而定。下面我们从四个方面来比较这三种方法:
1.从感觉阈限的含义上比较 根据感觉阈限的操作定义,极限法求得的阈限值较能符合感觉阈限的操作定义。因为此法的操作是有系统地探查感觉的转折点,它的计算过程就具体准确地说明了感觉阈限的含义。同时,因被试知道刺激呈现的次序,他可把注意力集中到特别需要集中的地方,从而取得较好的实验效果。但也正是由于被试知道刺激呈现的次序,从而容易产生期望误差和习惯误差。只要刺激序列可以按小阶梯变化,都能用此法测定阈限,它曾被用来测定声音、气味、味道、颜色、温度、痛、光及触觉的阈限。但递减法不宜用于测定味觉和嗅觉阈限,因为嗅觉适应快,味觉的后作用不易被消除。因此对于有一定后作用的刺激,就不易采用极限法。
2.从被试者方面比较 通常,自变量(刺激)要通过被试者产生反应变化(因变量)。测定的次数过多容易使被试者感觉单调而产生疲劳。若让被试者主动参与测定工作,就可改变这种单调厌倦的情绪,从而使测定结果更准确。平均差误法的实验程序,对被试来说比较自然,让被试自己主动调整比较刺激,也可引起他的兴趣,因此,在这方面平均差误法优于极限法和恒定刺激法。
3.从误差方面比较 在心理实验中,除自变量外,其他变量都应予以控制,以减少误差。极限法中各刺激是按刺激量的大小依次改变的,因此,被试者回答较有把握,每次测定结果间的差异也就较小。但是,正是由于刺激量大小是依次改变的,因而易产生期望误差和习惯误差。恒定刺激法所用的刺激数目较少,且不需随时调整刺激的强度,因此,用这个方法测量那些不易随时改变强度的刺激(诸如重量之类)则较为方便。又因为刺激是随机呈现的,不会像极限法那样产生期望误差和习惯误差。在用三类判断测定差别阈限时,不肯定间距的大小随被试的态度而变化,从而对所测的差别阈限产生影响。用二类判断测差别阈限,虽然可以避免这一问题,但迫使被试作出肯定回答是不自然的,因为被试确实有难于判断比较刺激与标准刺激哪一个强或弱的情况。此外,在恒定刺激法中,刺激的改变是没有一定方向的,被试者在回答时猜的成分较多,因而产生较大的误差。在平均差误法中,由于它获得数据的标准和计算的方法有所不同,测得的结果可以说只是一个近似值,因此它测定的阈限不能直接与由其他方法求得的阈限进行比较。
4.从效率上比较效率是心理实验的质量指标。平均差误法中刺激是由被试者自己调节,回答和记录的次数较少,因而能较快地得到测量结果。而极限法中要回答和记录的次数较多,其效率不及平均差误法。恒定刺激法可不必临时改变刺激,这是其忧越之处。在测重量阈限时,通常用恒定刺激法。而且恒定刺激法中的每一个记下的数据都可以利用上,不像在极限法中用来计算阈限值的数据是少数,因此,恒定刺激法的效率较高。
应当指出,上述三种方法的比较是相对的,在确定用哪一种方法时要同时考虑研究对象、要求和各种方法的优缺点。但是,在测定要进行比较的两种阈限时,必须用同一种方法,因为,不同的方法所用的指标不同。