昆明理工大学结构试验考点整理

一、填空、判断、选择

1.建筑结构试验的分类：

1）按荷载性质分：静载与动力试验；

（1）. 静载试验的分类目的、加载方式方法、各个阶段

A.一般静载试验（单调加载）

B.伪静力试验（低周反复加载）

（2）.动力试验：动力特性测试、拟动力试验、抗震试验（地震模拟振动台）、疲劳试验2）按试验对象的性质分：原型（真型）与模型试验。

原型与模型均可统称——试件

3）按试验目的分：研究与检验性试验；

（1）科研研究性试验：对象——模型，需要设计制作，具有探索性、发展性等。

（2）生产检验性试验：对象——原型，现有结构、构件，评定其质量及工作性能。

2、结构试验的一般过程（简答）

（1）、试验阶段划分：主要工作环节

答：结构试验包括结构试验设计、结构试验准备、结构试验实施和结构试验分析等主要环节。

（2）、试验（规划）设计的内容：

答：结构试验设计的内容包括：试件设计、试件加载设计、试验观测设计、试验误差控制措施、试验安全措施等。

1.3、建筑结构试验的方法、技术手段和具体过程。

（1）、以规范为依据、试验人员、仪器设备、计算分析总结

A、根据需要验证的理论计算（或假设）：

各种方案→设计、制作试件（试验对象）→施加荷载（试件、加载设备安装，）→量测仪器标定调试、安装→试验实施→数据信号分析及结论报告。

B、根据需检测的结构、构件：试件（试验对象）资料收集，准备→各种方案设计→施加荷载（试件、加载设备安装，）→量测仪器标定调试、安装→试验实施→数据信号分析及结论报告。

（2）、结构质量与承载力决定结构工作性能。工作性能参数涉及：强度、刚度、抗裂度（3）、以测试结构正常工作破坏状态来判明结构的实际工作性能，研究结构工作性能，检验是否满足设计使用要求。

①、生产性试验：

结构的设计和施工通过试验进行鉴定；工程改建加固,通过试验判别实际承载能力处理；工程事故,通过试验鉴定提供技术根据；已建结构的可靠性检验,通过试验推断和估计结构的剩余寿命；鉴定预制构件产品质量；

4、应力、应变、位移、挠度之间的关系

结构试验测量思路：应先考虑整体问题、后考虑局部，即先大后小。

（1）反映结构整体（宏观）变形刚度问题：位移、挠度；

（2）反映结构局部（微观）受力强度问题：应力、应变；

（3）重点关注普通碳素结构钢材料弹性模量E（Pa、MPa、）、剪切模量G（Pa、MPa、）,及泊松比μ（量纲）。

5、电阻应变测量

（1）.电阻应变片工作原理及主要性能指标（3项）

电阻应变计的工作原理是利用某种金属丝导体的“应变电阻效应”，即这种金属丝的电阻值

随着其机械变形而变化的物理特性。其电阻值与其长度和截面面积的关系如l

R A

=ρ.

。当金属丝受力而变形（伸长或缩短）时，其长度，截面积和电阻率都将发生变化。 电阻应变计的主要技术指标如下：

①、电阻值R ，一般应变仪均按120Ω设计，应变计的电阻值一般也为120Ω； ②、标距l ，即敏感栅的有效长度。用应变计测得的应变值是整个标距范围的名义平均应变，应根据试件测点处应变梯度的大小来选择应变计的标距。

③、灵敏系数K ，表示单位应变引起应变计的电阻变化（灵敏系数越大，单位应变引起的电阻变化就越大）。应使应变计的灵敏系数与应变仪的灵敏系数设置相协调，如不一致时，应对测量结果进行修正。

（2）电阻应变测量系统组成

（3）应变片与应变仪的灵敏系数K ：表示单位应变引起应变计的电阻变化，灵敏系数越大，单位应变引起的电阻变化就越大。

（4）惠斯登电桥桥路、各种桥路特性：（a ）四分之一桥，（b ）半桥（e 、f ）全桥，多点测量用四分之一桥，泊松比εμ=

ε横纵

B C D

R 仪R 仪

R 1

R 7

(a)D

（b）

R 仪

R 1

B

R 仪

R 3

C 0

R 3

R 1

（e）

D

R 4

R 6

B

C 0

R 4

R 2

R 5

（f）

D

R 1

B

C 0

A 、各种接桥方式，桥臂系数，对臂相加、邻臂相减 εr = ε 1 – ε2 + ε3 – ε4

B 、 利用加减特性可以解决温度补偿、提高测量灵敏度、达到不同的量测目的（如可以求不同性质的应力）

C 、读数值与实测值区分

6、 电阻应变测量中温度效应、如何消除温度效

答：电阻应变片一般是由金属材料制成，它的阻值随着温度的变化也将产生变化。另外，由于试件和电阻应变片的热膨胀系数不同，从而会使电阻片的阻值发生变化。实际测量时温度变化引起的电阻变化是客观存在的，但可以通过温度补偿电路减小测量造成的误差 7、 电阻应变测量中何为多点测量？

8、 钢筋受拉时的应力应变、弹性模量E 及泊松比μ测试计算方法 等强度梁在离梁端某一距离的挠度计算： 21)L X (EJ 2PL f -=

312

1

bh J = (cm 4)

等强度梁截面的应力计算：σx =

22

66x x x M PX PX

b h W b h == 三点挠度应变计的应变值计算：ε2

4hf l '

=

h ―――梁片的平均厚度;l ―――三点挠度应变计的跨度（l =100 mm ）

f '―――千分表的读数差

泊松比εμ=

ε横纵

，理论应变x

E

σε=

二、判断题

1．引起结构振动的各种震源（1）固定震源：如机床设备（2）移动震源：交通工具（3）特殊震源：爆炸、地震等 2、结构的振动方式：

周期与非周期、冲击振动，单一振动与复杂振动（几种振动叠加，如：拍现象），简谐振动，随机振动，脉冲振动。

3、结构动力特性参数，实测时使用的激振方法？多自由度结构体系的自振。 结构动力特性参数：梁的自振频率；对数衰减系数；阻尼比。

自振频率f 自

＝N

T h （N ：周期个数；T h ： N 个周期的时间）

圆频率2= 2 =

f T

πωπ自 对数衰减系数 1

=

ln n n k

A k A λ+ ；阻尼比 2λξπ= n A 第n 个波的峰值；n k A + 第n+k 个波的峰值。

结构动力特性实验的方法主要有人工激振法和环境随机振动法（脉动法）。人工激振法又分

为自由振动法和强迫振动法。

4、伪静力试验（低周反复加载）的各种加载制度？ （1）.控制位移法（最常用）

有变幅、等幅、混合加载，循环次数不同等

（2）控制力加载法：此法不易控制，易使结构破坏 (3)、低周反复加载试验有哪些优点和不足？ 答：低周反复加载试验的三个主要优点是：1）试验设备比较简单；2）加载历程可人为控制，并可按需要加以改变或修正；3）在试验的过程中，可以停下来观察结构的开裂和破坏状态，便于检验、校核试验数据和仪器设备工作情况。低周反复加载试验的不足是由于对称的、有规律的低周反复加载与某一次确定性的非线性地震相差甚远，不能反映应变速率对结构的影响，所以无法再现真实地震的状况。

5、 振动台抗震试验、拟动力试验、伪静力试验的特点与区别

拟动力试验与振动台抗震试验弱点：前者按步骤进行、无法实时再现模拟地震作用；后者无足够的时间观测结构性能变化和受损破坏的过程。

6、静载试验中常用的加载方法，根据荷载作用性质特点，会根据实际试验

类型情况选择应用。

液压加载.、重力直接加载、机械力加载、气压加载的特点及优缺点：

重力直接加载法：优点是实验用的重物容易取得，并可重复使用；缺点是加载过程中需要花费较大的劳动力。

液压加载法：最大的优点是利用液压加载器（千斤顶）产生较大的荷载，试验操作安全方便。

机械力加载法的优点是设备简单，容易实现，容易改变荷载作用的方向；缺点是荷载值不大，当结构在荷载作用下变形时，会引起荷载值的改变。

气压加载法的优点是加载卸载方便，压力稳定，缺点是结构受载面无法观测。

动力参数试验中动力加载方法有：初位移加载法、初速度加载法、反冲激振法。

7、工程结构静力试验中，试验荷载系统必须满足的基本要求是什么？

答：（1）符合试件受力方式和边界条件的要求，以确保试验的准确。（2）加载值稳定，不受试验环境或结构变形的影响，相对误差不超过±5%，以保证测试的准确度。（3）加载设备应有足够的强度和刚度，并有足够的安全储备。（4）应能方便调节和分级加（卸）载，以便控制加（卸）载速率。（5）尽可能构造简单，装拆方便，适用性强，能满足多种试验要求。

8、简要说明结构试验测点布置原则。（简答）

（1）.在满足试验目的的前提下，测点宜少不宜多；

（2）.测点位置要有代表性，以便与计算和分析；

（3）.为保证测量数据的可靠性，还应该布置一定数量的校核测点；

（4）.测点的布置应有利于实验时操作和测读。

9、不同尺寸简支梁、板的受弯试验的测点布置要求，柱？

在实验时由于荷载的作用，简支梁两端支座会有沉降，致使梁产生刚性位移，因此，如果跨中的挠度是相对于地面进行测定的话，则必须测定梁两端相对于同一地面的沉陷值，所以最少布置三个测点。对于跨度较大的梁，为了保证测量结果的可靠性，并求得梁在变形后的弹性挠度曲线，则相应的增加5--7个测点，并沿梁的跨间对称布置，对于宽度较大的梁，必要时应考虑在截面的两侧布置测点。由于宽度较大的单向板，一般均需在板宽的两侧布点，当有纵肋的情况下，挠度测点课按测量梁的挠度的原则布置于肋下。对于肋形板的局部挠度，则可相对于板肋来进行测定。

10、等强钢梁构件在某一截面位置上下表面分别贴有应变片，如何测量钢梁应变？

电阻应变片的工作原理是利用某种金属丝导体的“应变电阻效应”，即这种金属丝的电阻值随着其机械变形而变化的物理特性。其电阻值与其长度和截面面积的关系如。当金属丝受

力而变形（伸长或缩短）时，其长度，截面积和电阻率都将发生变化。当等强梁受荷载作用时，发生弯曲，贴在等强梁上部和下部的应变片被拉伸或压缩，导致其电阻值变化，并且直接可从应变仪上读出应变值。

11、静力试验结构变形测量，位移测点布置如何选择基准。位移、挠度联系与区别？

基准应不受加载过程中结构支座沉降变形的影响；相对与绝对静止问题。为了测得简支梁的挠度，在实验时由于荷载的作用，简支梁两端支座会有沉降，致使梁产生刚性位移，因此，如果跨中的挠度是相对于地面进行测定的话，则必须测定梁两端相对于同一地面的沉陷值，所以最少布置三个测点。

12、根据测量对象、要求选择百分表、千分表、游标卡尺测量长度时，它们的最小刻度值和测量结果单位。百分表：0.01mm ；千分表：0.001mm ；游标卡尺：0.02mm ；测量结果单位均是mm 。

13、常用无损检测方法

（1）回弹法：原理及适用范围、混凝土回弹仪、碳化问题、测区与测点。限于混凝土表面强度、受操作、碳化影响大。

（2）超声法：原理及适用范围、仪器与换能器，声时、波速、波形、频率。 可反映结构内部，但波速受材料品种、级配等影响大。 （3）超声回弹综合法检测混凝土强度原理及应用

依据专用、地区或统一的关系曲线推定混凝土强度；先超声再回弹测试，避免弹击点变形影响。

14、破损、半破损检测方法：钻芯取样法（半破损，多用）、拔出法（破损，少用）。 1.动力与静力试验中常用的加载方法

（1）动力：冲击（惯性力）振动—初速度法、张拉释放—初位移法、反冲振动法；强拍振动与自由加载法、环境随机振动（脉动法）

古建筑试验研究常采用环境随机激振法（有对结构不产生影响优点）。 （2） 静力重力、液压、机械力、气压加载法。（具体内容见前面） 2．小质量结构构件动力特性参数测量时测点布置注意点。

结构动力特性参数：取决于结构构造形式、质量布置、刚度、材料等自身因素。是结构固有的。测点布置注意点：避免节点、易产生局部振动、拾振器质量远小于被测结构。 3. 加载设备、测量仪器的标定、校准； 4. 测量仪器设备使用：

量程选择、刻度与精度、灵敏度、线性、动态范围 千斤顶、称的量程；

仪表设备有起始、终端死区，且非线性，避免使用 5. 误差分类：

系统、随机、偶然误差

5. 了解振动阻尼比与阻尼系数，衰减系数的关系。

对数衰减系数 1

=

ln n n k

A k A λ+ ；阻尼比 2λξπ= 6. 应变应力测量中的标距选择

机测与电测、混凝土、钢材、

手持应变仪(实为利用百分表、千分表)——机测标距 电阻应变议电测法——应变片标距 四、复习《三个实验》

1、机测法测应变；电测法测应变； 机测： 21)L X (EJ 2PL f -=

312

1

bh J = (cm 4) 等强度梁截面的应力计算：σx =

22

66

x x x M PX PX

b h W b h ==

三点挠度应变计的应变值计算：ε2

4hf l '

=

h ―――梁片的平均厚度;l ―――三点挠度应变计的跨度（l =100 mm ）

f '―――千分表的读数差

泊松比εμ=

ε横纵

，理论应变x

E

σε=

2、按记录曲线图计算悬臂等强钢梁振动周期、固有频率、阻尼比。 自振频率f 自

＝N

T h （N ：周期个数；T h ： N 个周期的时间）

圆频率2= 2 =

f T

πωπ自 对数衰减系数 1

=

ln n n k

A k A λ+ ；阻尼比 2λξπ= n A 第n 个波的峰值；n k A + 第n+k 个波的峰值。

3、一钢桁架在荷载p 作用下，用百分表实测各节点位移，测点位置见图，计算各测点的位

移，绘制挠度曲线。