2016.9检测维护专业1301-02结构试验与检测技术(第二章-量测技术一,无答案) (1)
土木工程结构试验与检测知识点整理
土木工程结构试验与检测知识点整理（别太依赖……书还是要看个一两遍的……）第一章绪论【选择】研究性试验【目的】①验证结构计算理论的假定②为制订设计规范提供依据③为发展和推广新结构、新材料与新工艺提供试验依据检验性试验【目的】①检验预制构件或部件的结构性能，判定预制构件的设计及制作质量②检验结构工程质量，确定工程结构的可靠性【名词解释】①拟静力试验：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②拟动力试验：将地震实际反应所产生的惯性力作为荷载加在试验结构上，使结构所产生的非线性力学特征与结构在实际地震作用下所经历的真实过程完全一致【选择】结构实验分类①根据试验目的：研究性试验与检验性试验②根据荷载性质：静力试验与动力试验③根据试验对象：实体试验与模型试验第二章结构试验设计【填空】研究性试验包括4个阶段：设计、准备、实施、总结【填空】试件形状与尺寸要满足：在试验时形成和实际工作相一致的应力状态【选择】试件数量决定了：试验目的与试验的工作量试验数量受限于：试验研究、经费预算、时间期限【名词解释】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）【简答】采用等效荷载时，必须全面验算由于荷载图式的改变对结构构件造成的各种影响；必要时应对结构构件做局部加强，或对某些参数进行修正；取弯矩等效时，需验算剪力对构件的影响，同时要把采用等效荷载的试验结果所产生的误差控制在试验允许范围内。
【简答】试验装置具体要求①应具有足够刚度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简图，且在整个试验过程中保持不变③满足构件的边界条件和受力变形的真实状态④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正常工作要求【名词解释】加载制度：试验进行期间荷载与试件的关系【选择】量测项目分类①反映结构整体工作状况的整体变形：梁的挠度、转角、支座偏移等②反映结构局部工作状况的局部变形：应变、裂缝、钢筋滑移等【综合】仪器选择的要求①必须能满足试验所需的精度与量程要求②现场试验时，仪器所处条件和环境较复杂，影响因素较多，电测仪器的适应性不如机械式仪表，选用时应作具体分析和技术比较③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【综合】量测仪器的要求（第四章P42）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第三章加载设备与试验装置【选择】重物加载：重物直接加载与杠杆加载方法判断（见P20-21图3.1.1-3.1.5）【选择/填空】重物直接加载注意事项：当采用铸铁砝码、砖块、袋装水泥等作为均布荷载时，应注意重物尺寸和堆放距离；当采用砂、石等松散颗粒材料作为均布荷载时，切勿连续松散堆放，宜采用袋装堆放，以防止砂石材料摩擦角引起的拱作用；当环境湿度不同时，可能引起砂石重量随含水率而变化，造成荷载值的不稳定【选择】分配梁应为单跨简支形式，刚度足够大，重量尽量小，配置不宜超过两层，以免使用中失稳或引起误差（见P35图3.6.9）【选择】铰支座基本要求（见P35图3.6.10）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如果试件在支承处没有预埋支承钢垫板，试验时必须另加垫板【选择】支墩要求①要求支墩和地基有足够的刚度与承载力，在试验荷载下的总压缩变形不宜超过试验构件挠度的1/10②为防止支墩不均匀沉降及避免试验结构产生附加应力而破坏，要求各支墩应具有相同刚度③单向简支试件的2个支墩的高差应符合结构构件的设计要求，偏差不宜大于试件跨度的1/50第四章量测仪器与数据采集系统【名词解释】灵敏度：单位输入量所引起的仪表指标值的变化【名词解释】线性范围：保持仪器的输入量和输出信号为线性关系时输入量的允许变化范围【选择】P45公式4.2.6【填空】电阻应变仪的原理：通过惠斯登电桥，将微小电阻变化转变为电压或电流变化【选择】应变片数量①全桥电路：4个②半桥电路：2个③1/4桥电路：1个【选择】测振仪器①磁电式速度传感器主要技术指标：固有频率、灵敏度、频率响应和阻尼系数等②压电式加速度传感器主要技术指标：灵敏度、安装谐振频率、频率响应、横向灵敏度比和幅值范围（动态范围）等第五章静力试验（重点）【解答】掌握静载试验加载过程中荷载与试件的关系，包括预加载时间，静加载时间，满载时间，卸载时间，空加载时间（见P69图5.1.1）【填空】预载目的①使试件各部分接触良好，进入正常工作状态，荷载与变形关系趋于稳定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，每级取正常使用荷载20%，每加（卸）一级，停歇10分钟【填空】简支梁试验等效荷载加载中，把均布加载转化为集中力加载服从等效原则【解答】应变测量布置测点：一般在梁承受正负弯矩最大的截面或弯矩有突变的截面上布置测点；对于变截面梁，应在抗弯控制截面上布置测点（即在截面较弱而弯矩值较大的截面上）；有时需在截面突然变化的位置上布置测点（截面选择见P73图5.1.5）【综合】裂缝量测主要内容：开裂荷载、裂缝位置、裂缝宽度和深度，及描述裂缝的发展和分布裂缝观测方法：（第四章P56）①肉眼观测（最常用最简易）在试件表面涂白石灰水并待其干燥②贴应变片③涂导电漆膜④超声波检测裂缝宽度量测仪器：①读数显微镜②裂缝读书卡裂缝测量方法：利用光学仪器、目测或利用应变传感器电测裂缝（第六章P126）裂缝检测：浅裂缝检测与深裂缝检测（第七章P159）①对于结构或构件上的裂缝，应检测裂缝的位置、长度、宽度和数量②必要时应剔除构件抹灰，确定砌筑方法、留槎、线管及预制构件对裂缝的影响③对于仍在发展的裂缝应进行定期的观测，提供裂缝发展速度的数据（第七章P178）裂缝观测：加载试验中裂缝观测重点应放在结构承受拉力较大部位及原有裂缝较长、较宽的部位，在这些部位应测量裂缝长度、宽度，并在混凝土表面沿裂缝走向进行描绘；加载过程中观测裂缝长度及宽度变化情况，可直接在混凝土表面进行描绘记录，也可采用专门表格记录；加载至最不利荷载及卸载后应对结构裂缝进行全面检查，尤其应仔细检查是否产生新裂缝，并将最后检查情况填入裂缝观测记录表，必要时可将裂缝发展情况绘制在裂缝开展图上（第九章P213）裂缝发展状况：当裂缝数量较少时，可根据试验前后观测情况及裂缝观测表对裂缝状况进行描述；当裂缝发展较多时，应选择结构有代表性部位描绘裂缝展开图，图上应注明各加载程序裂缝长度和宽度的发展；除以上资料整理外，还可根据需要整理各加载程序控制截面应变（或挠度）分布图、沿桥纵向挠度分布图及列出各加载程序时主要测点实测弹性变位（或应变）与相应的理论计算值的对照表，并绘出其关系曲线图【名词解释】延性系数：试验结构构件塑性变形能力的一个指标，等于在荷载下降段相应于破坏荷载的变形与相应于屈服荷载的变形的比值（见P82公式5.2.2）【选择/计算】试验数据取舍原则（见P87-88）1.量测数据修约①拟舍弃数字（小数点后）的最左一位数字小于5时，则舍去，即保留的各位数字不变②拟舍弃数字的最左一位数字大于5，或者是5，但其后跟有非全部为0的数字，则进一，即保留的末尾数字加1③拟舍弃数字的最左一位数为5，而右边无数字或皆为0时，若所保留的末尾数字为奇数则进1，为偶数则舍弃④复数修约，先将它的绝对值按上述规则修约，然后在修约值前加上负号⑤拟修约数值应在确定修约数字位数后，一次修约，不得多次按上述规则连续修约2.异常数据剔除①3σ准则（见P88公式5.4.1）②格拉布斯方法③肖维纳准则【掌握】P90例5.1.1第六章动力试验【填空】动荷载特性：作用力的大小、方向、频率及其作用规律等【填空】结构动力特性：结构的自振频率、阻尼比、振型等参数【填空】掌握判断自由振动法、自振法与脉动法（P104-108）【名词解释】结构对应于某频率振动的振型：结构按此自振频率振动时形成的弹性曲线【名词解释】动力系数：动挠度和静挠度的比值（P115公式6.3.4）第七章混凝土结构的检测【名词解释】非破损检测方法：在不损伤被检测结构构件的条件下，检查构件内在或表面缺陷，检测有关物理量的材料试验方法【选择】①回弹法属于一种常用的非破损检测方法②后装拔出法属于一种半破损检测方法【计算】回弹值的测定方法测试应在事先规定的测区内进行，每一构件测区数不少于10个每一测区设16个回弹点分别剔除3个最大值和3个最小值P151公式7.2.1【填空/计算】碳化深度测量：吹去洞中粉末，立即用浓度1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁边缘处，未碳化混凝土变成紫红色，已碳化的则不变色d m——测区平均碳化深度d m≤0.4mm，取d m=0；d m＞6mm，取d m=6mm当构件测区数少于10个时，按P153公式7.2.7确定混凝土强度推定值当不小于10个或按批量检测时，按P153公式7.2.8确定【选择】钻心法的芯样试件的钻取位置：应选择在受力较小的部位进行芯样钻取（如矩形框架柱长向边一侧压力较小处，梁的中心轴线或以下的部位等）【简答】超声回弹综合法的优点：①综合法可以减少混凝土龄期和含水率的影响②综合法可以内外结合，相互弥补回弹法和超声法的不足，较全面反映了混凝土的实际质量第八章地基承载力的检测【填空】高应变法，也称锤击贯入试验法。
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试验与检测复习 潘志庚第一章 绪论1.结构试验：结构试验是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。
根据实验目的，分为研究性试验和检验性试验。
1）研究性试验：一般在室内进行，需要使用专门的加载设备和数据测试系统，以便对受载试件的变形性能作连续观察、测量和全面的分析研究，从而找出其变化规律，为验证设计理论和计算方法提供依据。
2）检验性试验：对象一般是真实的结构或构件，其目的是通过试验来检验结构构件是否符合结构设计规范及施工验收规范的要求，并对检验结果做出技术结论。
根据试验的荷载性质，分为静力试验和动力试验。
按荷载作用时间的长短，分为短期荷载试验和长期荷载试验。
长期荷载试验：混凝土结构的徐变，预应力结构中钢筋的松弛，混凝土受弯构件的裂缝开展与刚度退化等。
2. 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。
检测包括检查和测试。
前者一般是指利用目测了解结构或构件的外观情况，如结构是否有裂缝，基础是否有沉降，混凝土结构表面是否存在蜂窝、麻面，钢结构焊缝是否存在夹渣、气泡，，连接构件是否松动等，主要是进行定性判别；后者是指通过工具或仪器测量了解结构构件的力学性能和几何特征。
对观察到的情况要详细记录，对测量的数据要做好原始记录，并对原始记录进行必要的统计和计算。
第二章、管路敷设技术通过管线不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。
在管路敷设过程，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。
管线敷设技术包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。
线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。
工程结构检测技术(2)
2 应变测试技术
§2.7.1 钢弦应变计
斜拉索横向振动实测响应频谱图
2 应变测试技术
理想柔索横向振动时T 4Al2 12 A EA钢 弦
dT 4A(2ldlf12 2l2 f1df1)
传 感
器
dT 2( dl df1 )
T
l f1
Question:力T与频率f的平方成正比（确定结构）。但当
1 2
45 0 2 0 45 2
计 算
1 arctan( 45 45
)
2
2 0 45 45
公 式
1
E
1 2
(1
2 )
2
E
1 2
( 2
1 )
2 应变测试技术
2 应变测试技术
r—斜拉索第ｒ阶固有频率。
其它检测技术问题
2 应变测试技术
§2.5 桥臂接法训练 Exercise：悬臂梁受力弯曲——桥臂连接方式
2 应变测试技术
§2.5 桥臂接法训练 Exercise：悬臂梁受力弯曲——桥臂连接方式
2 应变测试技术
§2.6 电阻应变测试中应注意的若干问题（1） ①影响应变测试结果长期稳定性的因素： a)传感器与基体的粘结程度(剪力传递）； b)导线接触电阻； c)测试系统零漂（传感器通电发热）。 ②1/4桥的逐点补偿和公共补偿。 ③温度补偿片的工作原理及使用条件。 ④传导线是否需用屏蔽线？
2 应变测试技术
§2.4 测量电桥的接法
圆 筒 扭 转
2 应变测试技术
圆筒扭转
2 应变测试技术
土木工程结构试验与检测技术1土木工程结构试验与检测概论
（4）处理工程突发事故
如连霍高速义昌大桥事故鉴定。 （5）产品质量检验。 如预制构件抽样检测。
1.3 试验检测方法的重要性
方法的选择关键在于———— 试验中实际的约束条件
与计算假定一致。 如简支梁试验。 生产性试验中的方法错误可能带来致命的风险。
实验室试验和现场试验
结构检测
• 结构工程质量的检测（ structure quality inspection） • 既 有 结 构 性 能 的 检 测 （ existing structure quality inspection）
1.2 土木工程结构试验与检测的目的和任务
1.2.1 研究性试验
（1）验证结构设计假定，寻求更合理的计算方法 如结构设计规范中的相关修正系数。
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
土木工程结构试验与检测
TESTING AND INSPECTION FOR CIVIL ENGINEERING STRUCTURE
上课了！！！
1 土木工程结构试验与检测概论
本章系统地介绍了土木工程结构试验与检测分类， 介绍了结构试验与检测的发展过程，其中试验与检测 的定义和分类是本章的重点内容。 学习本章后应明确试验与检测的定义和分类，了解 本门课程的课程内容与学习方法，提高对本门课程重 要性的认识。
（2）为一些大型特种结构谋求设计依据
如海洋石油平台、核电站、网壳结构等。 （3）为采用新结构、新材料、新的施工工艺进行试验研究
如粉煤灰砖代替烧结砖的过程。
1.2 土木工程结构试验与检测的目的和任务
1.2.2 生产性试验
（1）验证新的施工工艺和竣工验收试验 如实际工程建成后的实际荷载试验。
土木工程结构试验与检测技术试验量测技术与量测仪表PPT教案
起的电阻变化率.
电阻应变计构造和性能
构造：基底有胶基和纸基，电阻栅有丝式、箔式和半导体
电阻应变计
电阻应变片的性能指标
选用原则：
1）标距L：根据测点材质和应力梯度选择。 均质材料大梯度选小标距，如钢材取5-10mm； 非均质材料小梯度选大标距，如砼选3倍骨料 粒径，80-120mm。
2）阻值R：R=120Ω(60～600Ω)。应变计阻值 相差0.5%，并结合和应变仪选用。
灵敏度提高1倍。 灵敏度不提高。
弯扭组合
测弯曲应变； 分解扭弯复合； 灵敏度提高1倍；
测扭转应变； 分解扭弯复合； 灵敏度提高1倍；
3.4.6 电阻应变计的使用技术
1. 电阻应变计的粘贴技术
1）基本要求： （1）测点基地平整、清洁、干燥。 （2）粘接剂性能良好。如502快干胶、环氧树脂。 （3）粘贴牢固，方位准确，不含气泡。 （4）粘贴前后阻值不变，绝缘电阻50MΩ以上。 2）粘贴过程 （1）测点处理：打磨、清洗、打底、划线 （2）应变粘贴：涂胶、挤压 （3）固化处理：自然干燥或人工加温（<50度） （4）粘贴质量检查：外观、阻值和绝缘 （5）导线连接：固定点设置、焊线。 （6）防潮防护：石蜡、703硅橡胶、环氧树脂等。
使用中=〉
电桥盒
B
R 1
R2
显
示
放大器
Vi
C
记 录
R 4
R 3
仪
D
常见应力状态的测量
轴向受力（1/4桥）
轴向（半桥）
轴向（全桥）
弯曲（半桥）
弯曲（全桥）
弯曲（全桥）
＋
扭转（半桥）
工作片互为补偿 灵敏度提高1倍。
拉弯组合
测量弯曲应变
《结构检测、监测理论与技术》教学大纲
《结构检测、监测理论与技术》教学大纲The theory and technology of structural detection and monitoring第1章结构检测与监测概论（2学时）1.1 土木工程结构破坏现象1.1.1 建筑结构的退化、损伤、震害及倒塌1.1.2 空间结构的退化、损伤、震害及倒塌1.1.3 桥梁结构的退化、损伤、震害及倒塌1.1.4 其他结构（基础、隧道、大坝）的损伤、退化、震害及倒塌1.2 土木工程结构检测与监测概念1.2.1 结构检测的概念1.2.2 结构监测的概念1.2.3 结构检测与监测的联系与区别1.3结构检测与监测的研究及工程意义1.3.1 研究意义1.3.2 工程意义1.4 需要掌握和了解的基础理论和方法1.4.1 结构力学及结构动力学1.4.2有限元建模与分析1.4.3模态分析1.4.4振动测试1.4.5信号分析1.4.6综合评估1.5 结构检测与监测的典型工程应用简介第2章结构检测原理及工程应用（2学时）2.1 结构检测仪器及传感器的类型及原理2.1.1 距离及长度检测仪器及原理2.1.2 裂缝检测仪器及原理2.1.3焊接结构的检测方法2.1.4钢筋锈蚀的检测仪器及原理2.1.5混凝土结构的超声检测和回弹检测2.1.6探地雷达的工作原理2.1.7 超声检测仪器及原理2.1.8电磁(射线、漏磁、红外和微波)检测仪器及原理2.1.9声发射技术及应用2.2仪器及传感器的选择、布置原则2.2.1仪器及传感器的选择原则2.2.2仪器及传感器的布置原则2.3结构检测的工程应用实例第3章结构健康监测基本原理及体系框架（2学时）3.1 结构健康监测的概念3.1.1结构损伤的概念3.1.2结构健康监测基本概念3.1.3结构健康监测研究的主要内容3.2 结构健康监测系统3.1.1结构健康监测系统组成3.1.2 结构健康监测内部组成之间的联系3.3 结构健康监测工程应用实例第4章健康监测仪器的特点、选择及布置原则（3学时）4.1 结构健康监测传感器的特点及类型4.1.1传感器的需求及特点4.1.2 传感器的基本分类4.1.3 传感器技术发展动态简介4.2 结构健康监测信号采集系统的特点及类型4.2.1 信号采集系统的需求及特点4.2.2 信号采集系统发展动态简介4.3 仪器选择原则4.3.1 传感器的选择原则4.3.2 信号采集系统的选择原则4.3.2 信号传输系统的选择原则4.4 传感器的优化布置研究4.4.1 模型缩聚法4.4.2 模态保证标准(MAC)法4.4.3 有效独立法4.4.4 奇异值分解法4.4.5 能量法4.4.6 软计算法第5章基于结构健康监测的信号分析（3学时）5.1 信号分析的概念及意义5.1.1信号分析的概念5.1.2 信号分析的意义5.2 信号分析的前处理技术5.2.1 去除趋势项5.2.2 滤波5.2.3 平滑5.3 传统信号分析方法5.3.1 谱分析5.3.2 高阶谱估计5.3.2 Fourier变换5.3.3 短时Fourier变换5.3.4 Gabor展开5.3.5 Wigner-Ville时频分布5.4 现代信号分析方法5.4.1 小波变换5.4.2 小波包变换5.4.3 Hilbert变换及EMD方法第6章结构模态参数辨识基础（4学时）6.1 模态参数辨识的概念及意义6.1.1模态参数辨识的概念6.1.2模态参数辨识的意义6.2 模态分析的理论基础6.2.1 频响函数分析6.2.2 实模态分析6.2.3 复模态分析6.3 模态参数的频域辨识方法6.2.1 分量分析法6.2.2 导纳圆辨识法6.2.3 正交多项式曲线拟合6.4 模态参数的时域辨识方法6.4.1自由衰减振动模型及信号获取6.4.2 复指数算法6.4.3 本征系统实现算法（ERA法）6.4.4 Ibrahim时域辨识算法（ITD法）6.4.5 时间序列分析6.4.6随机子空间法（SSI法）6.4.7软计算方法第7章基于健康监测的模型建立及修正（3学时）7.1 结构动力学理论模型7.1.1结构动力学模型7.1.2结构模型的缩减及扩阶7.2 结构有限元模型7.2.1有限元模型理论7.2.2有限元模型建立技术及软件7.2.2多尺度有限元模型技术7.3 结构模型修正7.3.1传统的模型修正方法7.3.2矩阵型优化修正法7.3.3基于软计算的模型修正方法7.3.4基于响应面的模型修正方法第8章结构损伤识别理论（4学时）8.1 结构损伤识别的意义及层次8.1.1结构损伤识别的意义8.1.2结构损伤识别的层次8.2 结构损伤动力学方程8.2.1 结构损伤的类型及特点8.2.2结构损伤动力模型8.3 传统的结构损伤识别方法8.3.1基于模态参数变化的损伤识别方法8.3.2振型曲率方法及相关方法8.3.3残余力向量方法8.3.4刚度和柔度矩阵方法8.3.5应变模态方法8.3.6模态应变能方法8.3.7基于传递函数(频响函数)变化的损伤识别方法8.3.8其他方法8.4 基于软计算理论的结构损伤识别方法8.3.1基于现代信号分析的损伤识别方法8.3.1基于统计信息的结构损伤识别方法8.3.2基于模式识别的损伤识别方法8.5 结构损伤识别方法的比较及分析8.5.1结构损伤识别方法的数值模拟8.5.2结构损伤识别方法的效果对比8.5.2结构损伤识别方法进展及需求第9章结构损伤信息融合理论（2学时）10.1 损伤信息融合的概念及层次10.1.1损伤信息融合的概念10.1.2损伤信息融合的层次10.2 损伤信息融合基础10.3 特征层损伤信息融合10.3.1损伤信息融合的概念10.3.2损伤信息融合的层次10.4 决策层损伤信息融合10.4.1 基于Bayesian推理的信息融合10.4.2 基于最小二乘的信息融合10.4.3 基于D-S理论的信息融合10.4.4 基于软计算理论的信息融合第10章结构综合评估理论（2学时）10.1 结构综合评估的意义及层次10.1.1结构综合评估的意义10.1.2基于全寿命分析的结构健康监测及综合评估10.1.2结构综合评估的层次10.2 结构承载力评估10.2.1桥梁结构的承载力评估10.2.210.2.210.3 结构安全性评估10.3.1桥梁结构的承载力评估10.3.210.3.210.4 结构耐久性评估10.4.1桥梁结构的耐久性评估10.4.210.4.210.5 结构整体综合评估10.4.1桥梁结构的耐久性评估10.4.210.4.2第11章结构健康监测软件编程技术（2学时）11.1 结构健康监测软件系统11.1.1数据传输11.1.2数据显示11.1.2数据库11.2 结构健康监测数据处理技术11.2.1一般前处理技术11.2.2考虑环境因素的数据处理技术11.2.2评定算法11.3 结构健康监测预警技术11.3.1 预警方式11.3.2客户端第12章结构检测及监测的典型试验及工程应用实例（2学时）12.1 桥梁结构检测及监测典型工程实例12.1.1桥梁结构检测典型工程实例12.1.2桥梁结构健康监测典型工程实例12.2 建筑结构检测及监测典型工程实例12.1.1建筑结构检测典型工程实例12.1.2建筑结构健康监测典型工程实例12.3 空间结构检测及监测典型工程实例12.3.1空间结构检测典型工程实例12.3.2空间结构健康监测典型工程实例12.4其他结构（基础、隧道、大坝）的检测及监测典型工程实例12.4.1其他结构检测典型工程实例12.4.2其他结构健康监测典型工程实例。
结构试验量测技术PPT教案
在相应的邻臂上，它们既是工作应变片，又互为
温度补偿。
2个测点：
4个测点：
UBD
1 4
KU
(1
2
)
UBD
1 4
KU
(1
2
3
4
)
1 4
KU
T
T
1 KU 4 4
1 KU 2 4
第40页/共88页
工作应变片自补偿法
R1
R1
R2
A
R4
读 1 2 T ( T ) 2
第41页/共88页
B
标距L的选择原则：根据应力的均匀性和材料的
均质性选择，应力梯度大，L应尽量小，对非均质
材料，如混凝土，L>4dmax。
第29页/共88页
粘贴在混凝土上的应变片
（L>4dmax && L>=50mm)
第30页/共88页
粘贴在钢结构上的电阻应变片
第31页/共88页
2 应变量测
➢电阻应变计（简称应变片） ➢电阻应变计的测量电路 ➢应变片的粘贴技术 ➢应变的其他量测方法与仪表
(电测千分表、位移计) • 光学测量仪器：利用光学原理转换、放大和显示
(水准仪) • 复合式仪器：以两种或几种原理的组合 • 伺服式仪器：测量和控制功能的组合
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量测仪器的分类
结构试验通常量测的参数有哪些？
按用途分
➢应变计：用来测量应变； ➢测力传感器：用来测量荷载； ➢位移传感器：用来测量位移； ➢倾角传感器：用来测量转角； ➢频率计：测量结构振动的频率； ➢裂缝传感器：测量混凝土的裂缝； ➢测振传感器：测量结构振动的位移、速度和加速度。
应变片粘贴技 术 1. 应变片检查分选
工程结构检测技术期末复习——2016
第一章1结构检测试验的任务（简答）1）确定新建结构的承载能力和使用条件2）评估既有结构的使用性能与承载能力3）研究结构的受力行为及其一般规律4）进行生产鉴定和施工质量事故调查2工程中鉴定性试验有哪些（简答）1）鉴定结构的设计和施工效果2）判断拟加固结构的承载能力3）工程质量评价和事故调查处理4）评估结构的可靠性和剩余寿命5）鉴定工程结构所处的自燃环境3就试验对结构产生的后果来说，结构试验可分为破坏性试验和非破坏性试验（填空） 4按试验持续时间的长短可分为长期试验和短期试验（填空）5根据试验荷载作用的性质，结构试验可分为静荷载试验和动荷载试验（填空）6混凝土强度的无损检测方法根据其原理可分为三种（选择）1）非破损法：回弹性、超声法、超声回弹综合法2）半破损法：钻芯法、拔出法3）综合法7表征路面整体强度高低的办法有两种（填空）1）一定荷载下的变形即弯沉2）一定变形下的荷载CBR第二章1结构静载试验要量测的数据包括结构的外界作用：荷载、支座反力、和在外界作用下的反应：位移、应变、裂缝（填空） 2常用的量测仪器（判断给一个仪器判断是机械式的还是电/光测式的？）1）机械式：百分表、千分表——测位移2）电/光测式：力传感器——测力3电测式量测装置由传感器、放大量测系统和指示记录三部分组成。
（填空）4电阻应变片的参数对测试结果的影响（判断/简答）1）标距——应变片的电阻线栅沿纵向的长度应变片标距过小，横向系数增大，影响测试结果的精度。
对于一些由不均匀材料如混凝土制成的大型构件，常使用大标距的应变片，以避免材料内部应力分布不均匀的影响2）基宽——线栅的横向宽度基宽小的应变片，横向灵敏度小基宽过小，散热条件差5灵敏系数K 的含义（名词解释） 应变片相对电阻变化与其应变的比值，即εk RR =∆。
6两类传感器的用途（判断）1）测力传感器：测量集中拉力和压力2）位移传感器：测量结构的静态位移7加载图式含义（名词解释）试验荷载在试验结构构件上的布置形式（集中荷载、均布荷载等荷载类型和分布情况）称为加载图式8结构静载试验加载程序分预加载、正常使用荷载（标准荷载）、破坏荷载三个阶段（填空） 9结构在试验荷载作用下的变形可分为两类：（选择）1）结构整体工作状况的变形（有哪些）如构件的挠度、转角、支座偏移2）结构局部工作状况的变形如构件的应变（钢筋相对混凝土的滑移不用记这个括号里的） 10整体变形测量的测点布置（判断）知道就行，不用记忆1）任何构件的挠度和侧向位移，指的是构件截面中轴线上的变形。
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1、基本概念
结构强度评定是试验的主要工作 目前难以直接量测应力 应变量测 虎克定理 技术限制 换算应力
仪器应变分辨率：一般为1×10-6或更优 应变为局部指标
注意：
L L
应变为无量纲参数 量测中一般采用1×10-6表示 有时采用με表示，1με = 1×10-6 με为非法定计量单位
3)电测传感器：利用电子、电磁学等原理，感知并将输入非电量 转换为便于电量（u、I、R、L、C、Ф、Q） 4)机械式仪器：利用齿轮、杠杆等将输入放大，指针指示 5)电测传感器举例
铂电阻Rt100(热敏电阻)：Rt=R0+0.0385t
电阻应变片：
R K R
机械百分表原理
机械百分表面板
采集分析及输出
记录、存储、显示 实现各种分析功能
利用电子、电磁学原 理，感知并将输入转 换为u、I、R、L、C、 Ф、Q等电量
粘贴应变片
感知应变 R K
R
将电阻转换为电压
放大、采集记录
应变片电测—信号流程
2、传感器
1)传感器：量测系统第一环节，也称一次仪表，以电测较为常见
2)传感器作用：感知并将输入转换为便于测量的物理量
max
E ——材料的弹性模量 μ —— 材料的泊松比 θP —— 主应力方向
6、电阻应变片特性 电阻值R： 120Ω常用，非120Ω应变计有时需修正
灵敏系数K：金属箔式应变片K=2.0~2.5 绝缘电阻： 敏感丝栅与基底间电阻，其值越大，效果越好
标距：
敏感丝栅纵向长度
时间零飘： 恒定温度环境中应变片电阻值随时间变化特性 温度漂移： 温度变化应变片电阻值随之改变的特性
信噪比(S/N)：有效信号(Sinal)与信号中混杂噪声(Noise)比值
某连续刚构桥实测动应变-信躁比低
该信号经数字滤波-信躁比提高
传感器自振频率
幅频特性：仪器在不同输 入信号频率下灵敏度变化 特性 待测信号频率要位于幅 频特性的平坦段
加速度传感器幅频特性曲线
相频 ( 相移 )特性：输入 输出相位差随输入信号 频率变化的特性
桥梁结构变位：挠度、水平位移、转角、支承位移等，活载挠度 反映桥跨结构刚度，是一个重要的整体指标 结构变位测试设备种类很多，主要包括 1)应变式位移传感器配套静、动态应变仪 2)机械式位移测量仪器，根据量程不同分为千分表、百分表和张 丝式挠度计
3)光学测量仪器，包括精密光学水准仪、电子水准仪、全站仪等
应变片标距
L
绝缘电阻概念
衡量应变片敏感丝（引出导线）与 构件间的绝缘性能 绝缘电阻偏低，数据易漂移，可靠 性受影响 绝缘电阻一般要大于100MΩ,长期测 量要求不小于200MΩ
潮湿环境对绝缘电阻有更高要求
7、应变片选用
标距：钢筋等质材料：3~5mm；混凝土：L≥4φ(粗骨料粒径),60~100mm 小构件、应力梯度大、应力集中:小标距(如1mm) 种类：常温型箔式应变片 阻值：常用120Ω，同一次试验阻值相同，离散性宜在0.2Ω内 灵敏系数：同一次试验灵敏系数相同 单向应变：单轴片；平面应变：应变花 预应力混凝土与普通钢筋混凝土结构应变测试，如何选用应变片？
量测技术基本要求
掌握常用仪器原理 熟悉仪器技术特点 合理选择测试方法 正确操作（选用），针对性控制误差
熟悉待测参数特征
熟悉现场环境条件
合理选择仪器
控制误差，掌握仪器适用
结构试验待测参数（桥梁为例）
结构强度：应变
结构刚度：竖向挠度 抗裂性能：裂缝宽度、长度、分布、特征、活动性 稳定：横向位移、扭转等 动力性能：冲击系数、自振频率、阻尼特性等
误差：测量值与真值之间的差异 精度：最大误差与满量程比值(F.S%)，精度与分辨率无必然关系 现场试验精度往往达不到标称精度,应优先选择可靠性高的仪器
稳定性：量测同一物理量，因时间、温度变化而致的示值变化 应优先选择稳定可靠仪器
动应变信号存在漂移
动挠度信号稳定，无漂移
线性度:输入和输出保持线性关系时，输入量所允许变化范围
5、使用现行有效检测规范 6、完善的质量管理体系 . . .
2.2 静力试验量测仪器
桥梁结构静力试验主要待测参数包括应力（应变）、变位、裂缝等
常用量测仪器相见教材P12~P13，表2.1
需重点掌握的量测仪器和方法： 应变量测
变位（挠度）量测
裂缝（宽度）量测 振动测试（磁电式、压电式）
2.2.1 应变测试
电阻应变仪 电阻应变片
常用方法，适用性强
信号稳定，受温度、电磁干扰影响较小 安装要求高，应变传递可靠性较差
工具式应变计
不适合测定钢筋应变
小构件受弯测试有系统误差
电阻应变仪
2、应变测试方法
3）振弦应变计配合频率读数仪 设备简单，性能可靠
振弦应变计
数据稳定，受温度、电磁干扰影响小
可预埋测定混凝土内部应力 系统误差较大
R K R
以一根金属丝为例说明其转换原理
R l A
2r
L
L
dR dl dA d R l A
dl l
dA 2 A
d dV dl c c(1 2 ) =c(1 2 ) V l
dR 1 2 c(1 2 ) R
施工质量：表观缺陷、混凝土强度、线形、索力等
耐久性：钢筋锈蚀、混凝土保护层厚度、裂缝宽度等 其他
2.1.1 量测仪器的基本组成
1、量测仪器的组成（电测为例）*
传感器
感知并将被测量转换 为便于测量的电信号
放大调理器
将传感器输出进行放 大、调理、转换，便 于后续仪器采集分析 将电量转换为电压并 放大。还具有阻抗变 换，信号滤波，微积 分功能
4)连通管
2.1.2 检测仪器的分类
3、裂缝测量设备
卷尺钢尺、裂缝宽度测试仪、裂缝深度测定仪等 4、荷载测量设备
应变式测力传感器、振弦式测力计、压力环等
5、振动测量设备 磁电式速度计、压电式加速度计、ICP型加速度计、应变式加速度 计、伺服式加速度计等传感器以及配套的放大器
2.1.3 仪器主要性能指标*
6、标定周（检定）期：根据设备的特性确定，大多为一年
7、标定（检定）方法
系统标定 单件标定
补充知识：检测机构合法地位要素(不限于此)
1、经行业主管部门批准，机构取得从业的资质证书
2、机构经省级计量部门的计量审查认可(行政许可)
3、检测设备定期检定/校准/比对合格,符合国家计量法规
4、检测人员接受培训，获得所从事检测工作上岗（执业）证书
输入信号
输出信号
2.1.4 保证量测结果可靠性措施
1、与检测要求相适应的软、硬件设备
2、正确使用和操作
合适的测试方法 设备处于正常工作状态 正确操作（参数设置、安装、数据处理等）
3、适宜工作环境
设备对环境适应性好
周边干扰因素控制 环境条件：温度变化、潮湿环境
电磁干扰：手机、对讲机、高压线、变电站、发射基站、特殊灯具
2、应变测试方法
1）应变片与应变仪组合 2）工具式应变计与应变仪组合 3）高分辨位移计测量平均应变 4）钢弦应变计配套频率读数仪
5）光纤等新型传感器
主要介绍第1种，应变电测的信号流程、原理以及应用
2、应变测试方法
1）应变片配合应变仪 常用方法 应变传递可靠，贴片要求高 小标距应变片可测应力集中和钢筋应变 信号受温度、潮湿环境、电磁干扰影响大 适合短期和气候条件好的场合 2）工具式应变计配合应变仪
量程: 测量范围 被测量应处于仪器的合适量程，一般宜处于1/3~2/3内
分辨率(最小刻度值): 仪器最小能检出的被测物理量 量测设备应有足够分辨率。对同类仪器，分辨率越高，量程越小
灵敏度: S=输出/输入，与分辨率互为倒数 在保证精度和可靠性前提下，尽量选择高灵敏仪器，灵敏度越
高，仪器分辨率也越高
型应变计。稳定
磁偏位数码应变计检测结构应变 好、抗干扰能力 强、精度高、安
装误差小
应变电测应用十分广泛**
应变(应变计)
强度评定：σ=E×ε
位移(应变式位移计)
荷载(应变式测力计) 加速度(应变式加速度计)
结构刚度评定
荷载控制 振动测试
裂缝捕捉(应变计)
裂缝捕捉
………… 应变电测系统组成**
第三章 试验量测技术与量测仪表
2.1
概述
获取反映结构性能的量化数据，是试验工作的核心 影响数据质量因素：仪器性能、测试方法、环境、人员
量测技术：应用适宜仪器仪表和测试方法，对结构力学参数 (量值) 进行测量和观测的技术
保证量测准确性的关键:适宜测试方法，仪器仪表正确应用 正确使用仪器仪表的要素 理解仪器的原理及适用性 仪器性能完好，操作正确 仪器处于适宜的工作环境
2.1.2 检测仪器的分类
根据桥梁结构试验检测仪器的用途可以分为以下几类
1、应变测试设备
最常用的设备，可分为以下几种： 1）电阻应变计配套静、动态应变仪
2）工具式应变计配套静、动态应变仪
3)振弦式应变计配套频率读数仪 4)采用高灵敏位移计，通过测定区段变形换算平均应变
2.1.2 检测仪器的分类
2、变位测试设备
4、电阻应变片构造
敏感丝栅、基底、覆盖层、引出线组成
BX120-80AA应变片
应变片构造和组成
敏感丝栅：感知并将应变转换为电阻变化
基底：
覆盖层： 引出线：
使敏感丝栅和被测构件间绝缘，丝栅定位