土木工程结构试验与检测

研究性试验：验证结构设计的某一理论，或验证各种科学的判断、推理、假设及概念的正确性，或者为了创造某种新型结构体系及计算理论，而系统地进行的试验研究。

静力试验：所谓“静力”一般是指试验过程中，结构本身运动均加速度效应（惯性力效应）可以忽略不计。

单调静力荷载试验：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。

拟静力试验：也叫低周期反复荷载试验或伪静力试验。

利用加载系统对结构施加逐渐增大的反复作用荷载或交替变化的位移，使结构或构件受力的历程与结构在地震作用下的受力历程基本相似，属于结构抗震试验方法，但其加载速度远低于实际结构在地震作用下所经历的变形速度。

结构动力试验主要包括：①动荷载的特性试验方法：直接测定法、间接测定法、比较测定法。

②结构动力特性试验；③结构的动力反应试验；④模拟振动地震台试验；⑤风洞试验；⑥疲劳试验。

实体试验和模型试验；试验室试验和现场试验；非破坏性试验和破坏性试验。

结构检测：是为了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。

研究性试验包括哪几个阶段？设计阶段→准备阶段→实施阶段→总结阶段。

试验阶段试验加载图式：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）称为加载图示。

试验装置：①试验装置应有足够的刚度，在最大的试验荷载作用下，应有足够承载力（包括疲劳强度）和稳定性。

②试验结构构件的跨度、支撑方式、支撑等条件和受力状态应符合设计计算简图，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应满足试件就位支撑、荷载设备安装、试验荷载传递和试验过程的正常工作要求。

加载制度：是指试验进行期间荷载与时间的关系。

测点的选择与布置：用仪器对结构或构件进行内力、变形等参数的量测时，测点的选择与布置应满足以下原则。

仪器选择与测读原则：①选择的仪器，必须能满足试验所需的精度与量程要求。

②仪器的量程应满足最大应变和扰度需要。

试验中若仪器量程不够，中途调整必然会增加量测误差，应尽量避免。

③现场试验时，仪器所处条件和环境较复杂，影响因素较多，电测仪器的适应性就不如机械式仪表。

而测点较多时，机械式仪表却不如电测仪表灵活、方便。

因此，选用对应做具体分析和技术比较。

④为了简化工作，避免差错，量测仪器的型号、规格应尽可能一致，种类越少越好。

结构试验准备阶段：将设计阶段确定的试件按要求制作、安装就位，将加载设备和测试仪器率定、安装就位，准备设计记录表格，算出各加载阶段试验结构各特征部位的内力及变形值。

重物加载：它是利用物体本身的重量施加在结构上作为模拟荷载，在实验室内可以采用的重物有专门制作的标准铸铁砝码、混凝土试块和水箱等；在现场试验可以就地取材如砖、砂、石、袋装水泥等建筑材料作为加载物。

气压加载：它分为正压加载与负压加载。

正压加载是利用压缩空气的压力对结构施加压力负压加载是利用将实验结构物下面密封室内的空气抽出，使之形成真空，结构的外表面收到的大气压，就成为施加在结构上的均布荷载，由真空度可得出加载值。

液压加载：液压千斤顶、大型结构试验机、电液伺服加载系统。

电液伺服加载系统的组成：1、液伺服加作动器2、控制系统3、液压源。

模拟地震振动台设备的组成：振动台台面与基础、液压驱动和动力系统、控制系统、测试和分析系统、动力加载法冲击力加载：特点是荷载作用时间极为短暂，在它的作用下被加载结构产生自由振动，适用于进行结构动力特性的试验。

加载方法：分为初位移法和初速度法。

（1）初位移加载法：在结构上拉一钢丝绳，使结构产生一个人为的初始强迫位移，然后突然释放，使结构在静力平衡位置附近作自由振动。

（2）初速度加载法：利用摆锤或荡重的方法使结构在瞬时内受到水平或垂直的冲击，产生一个初速度，同时使结构获得所需的冲击荷载。

离心力加载：离心力加载一般采用机械式激振器，激振器由机械和电控两部分组成，机械部分主要是由两个或多个偏心质量组成。

直线位移惯性力加载：电磁加载在磁场中通电的导体将受，到与磁场方向垂直的作用力，电磁加载就是根据这个原理工作的。

现场激振方法：1、人体激振2、人工爆炸激振3、环境随机振动例：微小的地震活动、机器运作、车辆行驶。

人体激振产生的方式:人的身体作与结构自振同步结构运动，产生足够大的惯性力，就有可能形成适合共振实验的振幅。

人工爆炸激振产生的方式：在实验结构附近场地采用炸药进行人工爆炸，利用爆炸产生的冲击波对结构进行瞬时激振，使结构产生强迫震动。

环境随机震动的产生方式：建筑物常处于微小的而不规则的脉动之中，这种微小而不规则的震动来源于微小的地震活动、机器运作和车辆行驶等，使地面存在着连续不断的运动，采用高灵敏的传感器、放大记录设备，量测结构的反映。

试验台座：1、槽式试验台座2、地锚式试验台座3、箱式试验台座4、锚槽式试验台座5、梁式台座6、空间桁架式台坐水平反力装置：主要由反力墙（或反力架）及千斤顶水平连接件等组成。

试验支座和支墩各有什么作用？对其有何要求？结构试验中的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，是支撑结构、正确传递作用力和模拟实际荷载图式的设备。

支座要求：①保证试件在支座处能自由转动。

②保证试件在支座处力的传递。

支墩要求：①有足够的刚度与承载力，在试验荷载下的总压缩变形不易超过试验构件饶度的1/10。

②应具有相同的刚度。

（当试验需要使用两个以上的支墩时）③偏差不应大于试件跨度的1/50。

④双向板支墩在2个跨度方向的高差和偏差也应满足上述要求.⑤连续梁各中间支墩应采用可调式支墩，必要时还应安装测力计，按支座反力的大小调节支墩高度，因为支墩的高度对连续梁的内力有很大影响。

支座有哪些类型？活动铰支座、固定铰支座、球铰支座、刀口支座。

简述常用的试验台座及其特点：①槽式试验台座：沿台座纵向全长布置几条槽轨。

槽轨由型钢制成的纵向框架式结构，埋置在台座的混凝土内，它的作用在于锚固加载支架，用以平衡结构物上的荷载产生的发力。

②地锚式试验台座：这种台座在台面上每隔一定间距设置一个地脚螺栓，螺栓下端锚固在混凝土内，顶端伸出到台座表面特质的地槽内，并略低于台座表面标高。

③箱式试验台座：它本身就是一个刚度很大的箱形结构，台座顶板沿纵、横两个方向按一定间距留有竖向贯穿的孔洞，以固定立柱或梁式槽轨。

台座配备有短的梁式活动槽轨，便于沿孔洞连线的任意位置加载，即先将槽轨固定在相邻的两孔间，然后将立柱按加载的位置固定在槽轨中。

④槽锚式试验台座：此台座兼有槽式及地锚式台座的特点，同时，由于抗震试验的需要，利用锚栓一方面可固定试件，另一方面可承受水平剪力。

⑤梁式台座：在预制构件厂和小型结构实验室中，当缺少大型试验台座时，也可以采用抗弯大梁式和空间桁架式台座，以满足中小型构件试验或混凝土制品检验的要求。

⑥空间桁架式台座：一般用于进行中等跨度的桥架及层面大梁的试验。

量测仪器的组成：分为：感受、放大、显示。

感受：直接与被测对象相连。

放大：将感受部分传来的被测参数通过各种方式进行放大。

显示：将放大部分传来的量测结果通过指标、电子数码器、屏幕等显示出来，或通过各种记录设备将试验数据或曲线记录下来。

量测仪器的主要指标：1、量程；2、刻度值；3、分辨率；4、灵敏度；5、精确度；6、滞后；7、线性范围；8、频响特性；9、相移特性。

量程：仪器能测围。

刻度值：仪器指示装置的最小刻度灵敏度：使仪器指示值发生变化的最小输入变化值。

分辨率：单位输入量所引起的仪表指示值的变化。

精确度：仪表指示值与被测真值的符合程度。

量测仪器的选用：1、符合量测所需的量程及精度要求。

2、动力试验量测仪器，其线性范围，频响特性及相移特性等都应满足试验要求。

3、对于安装在结构上的仪器或传感器，要求自重轻，体积小，不影响结构的工作。

特别要注意夹具安装的设计是否合理正确，不正确的夹具安装将使试验结果带有很大误差。

4、同一试验中选用的仪器种类应尽可能少，以便统一数据的精度，简化量测数据的整理工作和避免差错。

5、选用仪器时应考虑试验的环境条件。

选用仪器前，应先对被测值进行估算。

一般应使最大被测值控制在仪器的213量测范围附近，以防仪器超量程而损坏。

同时，为保证量测精度，应使仪器的最小刻度值不大于最大被测值的5%。

量测方法的分类？应变量测、位移量测、力值量测、裂缝观测、温度量测等等应变量测的方式机测引伸仪：1、手持式应变仪；2、千分表测应变装置。

电阻应变计的技术指标？1.标距L 2、电阻值R 3、灵敏系数K。

位移测量的方法有哪些？线位移传感器、角位移传感器、光纤位移传感器。

线位移量测仪器传感器有哪些？机械式百分表和千分表、张拉式位移传感器、电阻应变式位移传感器、滑动电阻式位移传感器、线性差动电感式位移传感器。

角位移传感器有哪些？水准式倾角仪、电子倾角仪力值。

有哪些？机械式力传感器、电阻应变式力传感器、震动弦式力传感器。

裂缝观测的方法？1.肉眼观测2.贴应变片3涂导电膜漆4超声波检测。

裂缝宽度测量仪器有哪些？读数显微镜、裂缝读数卡。

读数显微镜的使用方法？读数轮上标有刻度，旋动读数鼓轮，使镜内长线分别处于裂缝量测边缘并读出两次刻度值。

两次读数差即为裂缝宽度。

温度量测的方法有哪些？从测试元件与被测材料是否接触来分，分为接触式测温和非接触式测温两大类，接触式测温仪器有：水银温度计和热电偶温度计。

非接触式测温仪器有红外温度计振动参数测量设备有哪些？作用分别是什么？1.感受：感受部分通常称为拾震器，是将机械信号处理成电信号的2放大：放大器不仅将信号放大，还可将信号进行积分、微分和滤波等处理，可分别测量出振动参量中的位移、速度及加速度3显示记录：显示自振频率、振型、位移、速度和加速度等震动参量，记录这些震动参数随时间历程变化的全部数据。

测振仪器一般有哪些传感器？磁电式速度传感器、压电式加速传感器。

数据采集系统的组成有哪三个部分？作用分别是1.计算机的作用：数据后处理、打印输出、实时屏幕图像显示、存入文字、计算处理、从数据采集仪读入数据2.数据采集仪的作用：打印输出、存入磁盘、放入内存、系统换算、A/D换算、扫描采集3.传感器的作用：把物理量转变为电信号、感受各种物理量。

数据采集系统的分类大型专用系统；2、分散式系统；3、小型专用系统；4、组成式系统。

数据采集系统的过程有哪些？单调静力荷载试验：它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，研究结构受力性能试验。

单调静力荷载试验加载制度：它是指试验实施过程中荷载的施加程度或步骤，从试验实施的进程来看，加载制度也可以认为是施加的荷载与时间的关系。

试验加载程序是指试验进行期间荷载与时间的关系。

三个阶段：预载、正常使用荷载、极限荷载。