结构试验与检测

一、名词解释

1、结构试验：实在结构物或试验对象上，利用设备仪器为工具，以各种试验技术为手段，在施加各种作用的工况下，通过量测与试验对象工作性能有关的各种参数和试验对象的实际破坏形态，来评定试验对象的刚度、抗裂度、裂缝状态、强度、承载力、稳定和耗能能力等，并用以检验和发展结构的计算理论。

2、单调静力荷载试验是指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标，研究结构受力性能的试验。

3、结构检测：是为评定结构工程的质量或鉴定既有结构的性能等所实施的检测工作。

4、试验加载图式：试验荷载在试验结构构件上的布置（包括荷载类型和分布情况）。

5、试验加载制度：是指试验实施过程中荷载的施加程序和步骤。（加载制度也可认为是试验进行期间荷载与时间的关系。包括：加载速度的快慢、加载时间间歇的长短、分级荷载的大小和加卸载循环的次数等。）

6、惯性力加载法：是在结构动力试验中，利用物体质量在运动时产生的惯性力对结构施加动荷载。

7、拟静力试验：也称低调周期反复荷载试验或伪静力试验。其基本原理：是用低周期往复循环加载的方法对结构构件进行静力试验，试验中控制结构的变形值或荷载量，使结构构件在正反两个方向反复加载和卸载，用以模拟结构在地震作用下的受力过程。

8、屈服变形：混凝土构件受拉主筋应力屈服时的荷载或相应变形。

9、重物加载是利用本身的重量施加在结构上作为模拟荷载。

10、环境随机振动法：俗称脉动法，利用脉动，采用高灵敏度的传感器、放大记录设备，量测结构的反映，借助于随机信号数据处理的技术，分析确定结构的动力特性的方法。

二、考点

1、（P11）研究性试验的4个阶段：设计、准备、实施和总结。

2、研究性试验装置要求：①应有足够刚度。在最大试验荷载作用下，应有足够承载力和稳定性。②试验结构构件的跨度、支承方式、支撑等条件和受力状态应符合设计计算图，且在整个试验过程中保持不变。③试验装置要满足构件的边界条件和受力变形的真实状态，且不应分担试验结构构件承受的试验荷载和不应阻碍结构构件变形的自由发展。④应满足试件就位支承、荷载设备安装、试验荷载传递和试验过程的工作要求。

3、量测方案中测点的选择和布置原则：①在满足试验目的的前提下，应使重点观测项目突出，测点宜少不宜多。②测点的位置必须有代表性，以便能测取最关键的数据。③测点的布置应有利于试验时操作和测读。

④应布置一定数量的校核性测点。以便校核量测数据的准确性。

4、（选择）P14仪器选择与测读原则

5、试验加载方法：重物加载、气压加载、机械机具加载、液压加载、动力加载法。

6、杠杆加载方法中常采用杠杆原理将荷载值放大。

7、正压加载是利用压缩空气的压力对结构施加荷载。尤其是对加均匀荷载特别有利，直接通过压力表就可反映加载值，加卸载方便，并可产生较大的荷载。

负压荷载是利用真空泵将试验结构物下面密封室内的空气抽出，使之形成真空，结构的外表面受到的大气压，就成为施加在结构上的均匀荷载，由真空度可得出加载值。优点：适用于壳体结构试验。缺点：安装量测仪表受到限制，观测裂缝不方便。

8、液压加载系统由油泵、油管系统、千斤顶、加载控制台、加载架和试验台座组成。

9、电液伺服加载系统的组成：电液伺服动器（伺服千斤顶）、控制系统、液压源。

10、模拟地震振动台的组成：振动台台体结构、液压驱动和动力系统、控制系统及测试和分析系统。

11、惯性力加载方法：冲击力加载（初位移加载法、初速度加载法）、离心力加载、直线位移惯性力加载。

12、现场激振方法：人体激振、人工爆炸激振。

人体激振：在试验中发现，人们可以利用自身在结构物上的有规律的活动，即使人的身体作与结构自振同步的前后运动，产生足够大的惯性力，就有可能形成适合作共振试验的振幅。

13、试验台座：槽式试验台座、地锚式试验台座、箱式试验台座、槽锚式试验台座、梁式试验台座、空间桁架式台座。

14、支座与支墩是试验装置中模拟结构受力和边界条件的重要组成部分，是支承结构、正确传递作用力和模拟实际荷载图式的设备。

支墩的作用（要求）：①支墩本身的承载力必须进行计算②支墩在现场多用砖块临时砌成③支墩上部应有足够大的平整支承面④支墩要有足够的刚度和承载力。

15、量测仪器的主要指标：量程、刻度值、分辨率、灵敏度、精确度、滞后、线性范围、频响特性、相移特性。

16、机测引伸仪有：手持式应变仪、千分表测应变装置。

17、电阻应变片性能指标：标距、电阻值、灵敏系数。

18、位移量测的三种方法：线位移传感器、较位移传感器、光纤位移传感器。

19、线位移传感器有：百分表、千分表、电子百分表、电阻式位移传感器和线性电感式位移传感器。

20、角位移传感器：水准式倾角仪、电子倾角仪。

21、力值量测三种方法：机械式力传感器、电阻应变式力传感器、振动弦式力传感器。

22、裂缝观测的方法：肉眼观察、贴应变片、涂导电漆膜、超声波检测。

23、温度量测的主要仪器：热电偶温度计、热敏电阻温度计。

24、（P58）振动参数的量测设备由感受、放大和记录三部分组成。

25、结构静载试验的加载程序：预载、正常使用荷载、极限荷载。

26、（P69）预载的目的：①使试件各部分接触良好，进入正常工作状态，荷载与变形趋于稳定②检验全部试验装置的可靠性③检验全部量测仪表工作正常与否④检查现场组织工作和人员的工作情况，起演习作用。

预载分三级进行，每级是用正常荷载的20%。然后分级卸载，2～3级卸完。每加（卸）一级荷载，停歇10分钟。

27、单调静力荷载试验的量测方案中需作：挠度测量、应变测量（纯弯区域的应力测量、平面应力测量、箍筋和弯起筋的应力测量、翼缘与孔边应力测量、校核测点）、裂缝测量。

28、单向反复加载制度：变形控制加载法（变幅加载、等幅加载、变幅等幅混合加载）、荷载控制加载法。

双向反复加载制度：x、y轴双向同步加载、x、y轴非同步加载。

29、拟静力试验量测方案量测的项目：荷载和变形、塑性铰区段曲率或转角、节点核心区剪切角、梁柱纵筋应力、核心区箍筋应力、钢筋滑移、裂缝。

30、拟动力试验的加载设备组成：计算机、加载装置、加载控制系统。

31、试验数据的取舍：量测数据修约（5个P87）、异常数据的剔除（3σ准则、格拉布斯方法）。

32、误差的类型：过失误差、系统误差、随机误差。

随机误差的特点：①在一定的量测条件下，随机误差的绝对值不会超过一定的限度。说明量测条件决定了每一次量测所允许的误差范围②随机误差数值是有规律的，绝对值晓得出现机会多，大的出现机会少③绝对值相等的正负误差出现的机会相同④随机误差在多次量测中具有抵偿性质。多次量测结果的算术平均值更接近于真实值。

33、试验结果的表达方法：表格法、图形法、函数方式。

34、动力试验与静力试验相比，具有一些特殊的规律性。①引起结构振动的动荷载是随时间而改变的②结构在动荷载作用下的反应与结构本身的动力特性有密切关系。

35、动荷载的特性试验包括：测主振源和动荷载自身参数的测定试验。

动荷载的特性包括：作用力的大小、方向、频率及其作用规律。

36、动荷载参数的测定的方法：直接测定法、间接测定法、比较测定法。

37、结构动力特性试验的方法：自由振动法、共振法、脉动法。

结构动力特性包括结构的：自振频率、阻尼比、振型等参数。这些参数决定于结构的形式、刚度、质量分布、材料特性及构造连接等因素。

38、脉动法测定方法的要求：对仪器的要求（应注意下限频率、要求高灵敏度的传感器、要有足够数量的传感器及相应的放大记录设备）、传感器布置的原则、传感器安放时的注意事项（测定方向要一致、传感器

相位要一致、传感器在各个楼层上测点的平面位置要一致、传感器要安放在建筑物的主体结构上、传感器要放在安全的地方、传感器附近要防磁、防局部振动）。

39、数据分析包括：模态分析法、主谐量法。

40、试验模型的要求：模型结构应与原型结构几何相似、应采用与实际结构性能相近的材料制作模型、振动台试验模型制作工艺应严格要求。

41、结构风洞试验模型：钝体模型（用于研究风荷载作用下，结构表面各个位置的风压）、气弹模型（用于研究风致振动以及相关的空气动力学现象）。

42、周期性振动信号：单一简谐振动波形分析、两个简谐振动合成的信号分析、非简谐周期信号分析。

43、幅值域的统计参量：概率密度函数、均值、均方值、方差。

44、结构检测程序：调查、编制检测方案、现场检测、数据分析、检测报告（P143）。

45、混凝土结构的检测：原材料性能、混凝土强度、混凝土构件外观质量与缺陷、尺寸偏差、变形与损伤、钢筋配置。

46、混凝土强度检测的方法：回弹法、钻芯法、超声法、超声回弹综合法、后装拔出法。

（P150）要求：①回弹法，表层质量要有代表性，抗压强度及龄期不超过相应技术规定范围②超声回弹综合法，内外质量没有明显差异，抗压强度不超过技术规定范围③，后装拔出法，表层质量要有代表性，抗压强度和粗骨料最大粒径不超过规定范围④钻芯法，表层质量不具有代表性，龄期或抗压强度超过技术规定范围⑤在回弹法、超声回弹综合法或后装拔出法适用条件下，进行钻芯修正或利用同条件养护立方体试块的抗压强度进行修正。

47、超声回弹综合法优点：①混凝土的龄期和含水率对回弹值和声速都有影响②回弹法通过混凝土表层的弹性和硬度反映混凝土的强度，超声法通过整个截面的弹性特性反映混凝土的强度。

48、裂缝检测：浅裂缝检测、深裂缝检测。

49、砌筑砂浆的检测方法：推出法、筒压法、砂浆片剪切法、点荷法、射钉法。

三、大题

1、结构试验分类：研究性试验和检验性试验、静力试验和动力试验、实体试验和模型试验、实验室试验和现场试验、非破坏性试验和破坏性试验、短期荷载试验和长期荷载试验。

2、结构试验技术的新发展：先进的大型和超大型试验装备、现代测试技术、计算机技术的应用、基于网络的结构试验技术。

3、（P65）简述数据采集系统的组成和数据采集过程？

答：（1）组成：①传感器：作用—是感受各种物理变量，把这些物理量转变为电信号。②数据采集仪：作用—是对所有的传感器通道进行扫描，把扫描得到的电信号进行数字转换以转换成数字量，再根据传感器特性对数据进行传感器系数换算，然后将这些数据传送给计算机，也可以将这些数据打印输出、存入磁盘。

③计算机—是作为整个数据采集系统的控制器，控制整个数据采集过程。（2）数据采集过程：结合P66记忆。

4、（P83）拟动力试验的目的，基本原理，过程以及试验步骤？

答：（1）目的：是真实模拟地震对结构的作用。（2）基本原理：是用计算机直接参与试验的执行和控制，包括利用计算机按地震实际反应计算得到的位移时程曲线驱动和控制电液伺服加载器对结构施加荷载。（3）过程：①进行结构反应的测量和数据采集，经检测装置处理后联机系统将结构试验得到的反应量立即输入计算机②得到结构的瞬时非线性变形和恢复力之间的关系③计算机出下一次加载后变形，并将计算得到的各控制点的变形转变为控制信号，驱动加载器强迫结构按实际地震反应实现结构的变形和受力。（4）试验步骤：结合P84图记忆。

5、随机振动试验数据分析的方法：原始信号的处理、模数转换、数据预处理、数据检验、数据分析。

6、简述超声法检测钢材和焊缝缺陷的工作原理及方法？