2014结构试验学习问答题(第三次课)

《土木工程试验》学习思考题（第三次课）29、结构试验的全过程包括哪些主要环节？P12-13 简述试件设计的基本要求？P13-14 结构试验试件设计的内容有哪些？P13-21根据试件的尺寸和大小不同，结构试验所用试件分为哪两类？P16-17举例说明哪些是原型试件、哪些是模型试件。

结构试验全过程的主要环节包括：结构试验设计、结构试验准备、结构试验实施、结构试验分析。

试件设计的基本要求：构造一个与设计目的相一致的应力状态；必须满足结构与受力的边界条件、试件的破坏特征、试验加载条件的要求，以尽可能少的试件得到最多的试验数据，反映研究的规律以满足研究的目的。

结构试验试件设计的主要内容有：试件形状的选择、试件尺寸的确定、试件数量的确定、构造措施的实现等。

根据试件的尺寸和大小不同，结构试验所用试件分为原型试件和模型试件两大类型。

原型试件：一般为实际工程中的构件。

如基础桩、屋面板、吊车梁等。

模型试件：如风洞试验模型、抗震试验模型等以及大量的科学研究性试验中的试件。

30、根据试件的尺寸和大小不同，结构试验所用试件分为哪两大类？模型试件根据试件的尺寸和大小不同，又分为哪两大类？P16-17 简述缩尺模型试件的尺寸效应？P17、30 根据试件的尺寸和大小不同，结构试验所用试件分为：原型试件和模型试件两大类。

模型试件根据试件的尺寸和大小不同，又分为：足尺模型试件、缩尺模型试件。

缩尺模型试件的尺寸效应：具体情况具体分析，试件尺寸越小，相对强度越大、数据的离散性越大！P17：试验时要考虑尺寸效应，尺寸效应反映结构试件和材料强度随试件尺寸的改变而改变的性质。

P30：随着材料试件尺寸的缩小，在试验中出现了混凝土强度系统地稍微提高的现象。

一般情况下，截面小而高度较低的试件抗压强度偏高，原因——试验时摩擦的影响、试件内部缺陷的影响。

31、简述试件数量的确定原则？P13-14生产鉴定性试验中的试件数量如何确定？科研性试验的试件数量如何确定？采用因子法确定的试件数量是多少？采用正交法确定的试件数量是多少？P17-20试件数量的确定原则：以尽可能少的试件得到最多的试验数据，反映研究的规律以满足研究的目的。

生产鉴定性试验中的试件数量：根据相应的规程规范确定。

科研性试验的试件数量：根据试验的目的、需要测试参数的多少确定。

具体的方法有四种：优选法、因子法、正交法和均匀法。

采用因子法确定的试件数量：m n,试件设计时，两个试件相比较，仅一个因子变化，其余因子均不变。

最大特点：试件数量多。

采用正交法确定的试件数量：当各因子的水平数相同时为m2,试件设计时，两个试件相比较，仅一个因子不变，其余因子均变化。

最大特点：利用事先编制好的正交表来安排多因素试验，科学地解决了各因子和水平数相对结合可能参与的影响。

因子是对试验研究内容有影响的发生着变化的因素，因子数n为可变化因素的个数。

水平为因子可改变的档次,水平数m=档次数，32、结构实验的荷载设计要求？P21-22结构试件的荷载设计要求：构造一个与设计目的相一致的应力状态；必须满足结构与受力的边界条件、试件的破坏特征、试验加载条件的要求，以尽可能少的试件得到最多的试验数据。

具体：（1）试验荷载图式应与结构设计计算的荷载图式所产生的内力值完全一致或极为接近；（2）荷载值要准确；（3）荷载传力方式和作用点明确，产生的荷载数值要稳定；（4）荷载分级的数值要参考相应试验结构试验方法的技术要求，同时必须满足试验量测的精度要求；（5）加载装置本身要有足够的安全性和可靠性，不仅要满足强度要求，还必须按变形条件来控制加载装置的设计，即必须满足刚度要求。

（6）加载设备的操作要方便，便于加载和卸载，并能控制加载速度，又能适应同步加载或先后不同步加载的要求；（7）试验加载方法力求采用现代化先进技术，减轻体力劳动，提高试验质量。

33、按照试验荷载与试件之间相互位置的不同，结构试验分为哪几种形式？什么是正位试验、什么是卧位试验，举例说明？P24-25哪些试验均采用原位试验？举例说明。

P24-25 按照试验荷载与试件之间相互位置的不同，结构试验分为正位试验、卧位试验、反位试验、原位试验等形式。

正位试验：受压区在上、受拉区在下，结构自重与所受外荷载在同一垂直平面内，优先采用。

如：实验室钢梁试验、桩静荷载试验、动测试验等。

卧位试验：结构自重与所受外荷载不在同一平面内，相互垂直。

一般在构件尺寸较大、自重较大，不方便吊装运输和测量时采用。

如图2-13吊车梁成对卧位试验。

对已建结构进行现场试验时，均采用原位试验。

34、试验所加荷载大小如何确定？（增加）生产鉴定性试验中的试验荷载：根据相应的试验要求，按照规程规范确定极限荷载值。

如《建筑地基基础设计规范》GB50007—2011中，附录C“浅层平板载荷试验要点”C.0.3条：加荷分级不应少于8级，最大加载量不应小于设计要求的两倍。

科研性试验的试验荷载：根据材性和截面参数，计算控制截面上的内力计算值，以此来确定试验加荷值。

如试验六中梁正截面抗弯承载力极限状态试验荷载计算等。

35、试验加载制度的含义？P25结构静荷载试验的加载制度设计，主要包括哪些内容？为何要分级加载？一般结构实验，分级加载量要求如何？P131-132本次实验室钢梁抗弯试验中，分级加载情况如何？试验加载制度的含义：设计结构试验中所加荷载值与加载时间的关系。

静荷载试验加载制度设计内容：预加载量与卸载标准荷载（极限荷载）量与卸载破坏荷载分级加载原因：控制加载速度，便于观察结构变形，为读取各类数据提供必要的时间。

一般结构实验，分级加载量要求如下：（1）标准荷载前，每级不应大于标准荷载的20%，分五级加至标准荷载。

（2）标准荷载后，每级不宜大于标准荷载的10%。

（3）当加荷至破坏荷载的90%后，每级不应大于标准荷载的5%，至破坏。

（4）对于混凝土试件，加荷至计算开裂荷载的90%后，每级取不大于标准荷载的 5%，至试件开裂，然而按照（2）、（3）加荷。

注意：同一试件上各加载点，每一级荷载都应当按同一比例增加，保持同步！36、结构静荷载试验时，为何加载后需要持续一定时间？一般结构实验，加载持续时间要求如何？举例说明？P131-132加载后需要持续一定时间原因：为了使结构在荷载作用下的变形得到充分发挥和达到基本稳定，同时观察试件在荷载作用时的各种变形，每级加载后需要持续一定的时间。

一般结构实验，加荷持续时间要求如下：（1）对于钢结构，一般不少于10分钟。

（2）对于钢筋混凝土结构，一般不少于15分钟。

（3）标准荷载（极限荷载），一般不少于30分钟。

37、结构静荷载试验时，为何需要预加载？为何需要分级卸载？举例说明？P131-133预加载：使试件各部分良好接触，进入正常工作状态。

检测试验装置、仪器仪表等是否能够正常工作。

预加荷载：一般分三级进行，每级取标准荷载的20%，然而分2～3级卸载。

分级卸载：给结构、构件有恢复弹性变形的时间。

一般分级卸载的荷载量为加载的2倍左右，持续时间为加载时间的1/2左右。

如：实验室钢梁试验、桩静荷载试验等38、简述结构试验装置的设计要求？P23-24结构试验装置的设计要求：（1）对于装置的强度要求：（2）对于装置的刚度要求：（3）构件受力条件的真实性要求：（4）满足简便性要求。

39、结构静力试验的观测项目主要有哪些？P26 本次钢梁受弯试验中，你所检测的数据中，反映整体变形的有哪些、局部变形的有哪些？观测项目主要有：整体变形、局部变形。

整体变形——能够反映结构或试件的整体工作性能，如P-Δ、P-γ曲线。

局部变形——能够反映结构或试件的局部工作性能，如ε、ωmax 、τ-s曲线等。

本次钢梁受弯试验中，反映整体变形的数据主要是挠度值；反映局部变形的数据主要是钢梁截面上的应变值。

40、结构静荷载试验测点的选择与布置要求？P27①满足试验要求为目的，宜少不宜多；②测点的位置要有一定的代表性；③应布置一定量的校核性测点（受力明确的部位）；④测点的布置应便于试验时操作和测读。

41、结构静荷载试验仪器的选择要求？如何测读P28①量测仪器应满足试验所需的精度和量程要求；②仪表的类型（电测、机械）的选用应根据试验条件确定，测读方便、省时；③量测仪器的型号规格应尽可能一致。

关于仪器的测读：应按一定的时间间隔进行仪器的测读，全部测点的读数时间应基本相等。

读数应在加载完毕，按照某一次序测读。

42、结构试验安全措施有那些要求？（增加）（1）试验前应对工作人员进行安全交底；（2）试验时应设安全员；（3）观测台架应安全可靠；（4）试验时，试验场地应隔离或有明显标志；（5）试验设备、仪器、试件的拆装应符合相关安全技术规程；（6）当荷载达到承载力的85%时，宜拆除可能损坏的仪表。

43、简述结构试验荷载选用原则？P35结构试验除极少数是在实际荷载下实测外，绝大多数是在模拟荷载条件下进行的，采用的是模拟荷载，说说模拟荷载的种类？P35 结构试验荷载选用原则：：（1）试验用的荷载形式、大小、加载方式等都是根据试验的目的要求，以如何能更好地模拟原有荷载等因素来选择。

（2）在决定试验荷载时，还应该根据试验室的设备条件和现场所具备的试验条件的具体情况进行。

常用模拟荷载种类；重物加载、气压加载、机械机具加载、液压加载、惯性力加载、电磁加载、现场激振加载以及与它们相匹配的各种试验装置等。

44、简述重物加载的特点？常用重物加载的种类有哪些？重物通过杠杆加载的特点？P35-37重物加载特点：取材容易（铁块、砖水、砂、石、土等），加载设备简单，荷载稳定，应用较广，但劳动强度大，安全性较差。

种类：重物直接加载法、重物通过杠杆加载。

重物通过杠杆加载的特点：利用杠杆原理，通过吊杆、支架等将重物荷载放大作用于结构上。

45、机械力加载的特点？种类有哪些？P37-38特点：设备简单，利用索具加载可以改变力的作用方向，同时将荷载放大作用于结构上，但加载值不大。

种类：卷扬机牵引加载、弹簧力卷扬机加载48、气压加载的特点？种类有哪些？？P38-39特点：施加的是均布荷载，加载、卸载方便，压力稳定。

缺点是结构受荷面无法观测（如裂缝）。

种类：气压正压加载、真空负压加载。

46、结构试验时，常采用液压加载，举例说明其特点？P39-48，简述千斤顶的工作原理？P39-40特点：输出力大，操作安全方便，与计算机连接可实现自动控制，是目前结构试验中应用较为普遍的一种加载方法。

举例：千斤顶（手动液压千斤顶、电动液压千斤顶）、结构实验室的长柱试验机500t、短柱试验机200t等。

千斤顶的工作原理：手动油泵——工作油缸推动工作活塞上升，试件加压——卸载时，卸油阀打开。

P34图3-947、简述电液伺服液压系统工作原理、或主要组成部分？P44-45电液伺服加载器由加载器、控制系统和液压源组成。