土木工程結構試驗與檢測論文

1、土木工程結構試驗與檢測總結衣食住行是人類生活的主要方面，其中住雖然不是最重要的，卻也是必不可 少的。而這學期學習的土木工程結構試驗與檢測讓我了解到一個建筑的來之不 易，更讓我了解到建筑質(zhì)量的重要性。結構試驗與檢測是一項科學實踐性很強的 活動，是研究和發(fā)展工程結構新材料、新體系、新工藝，也是探索結構設計新理 論及驗證實體結構的受力性能、承載力和可靠性的重要手段。通過學習這門課程，我了解到了建筑結構檢測和試驗的任務， 目的，定義和 作用，也了解到進行土木工程結構試驗與檢測的工具，比如重物加載的方法及相 關的加載設備、液壓加載的方法及相關的加載設備、加載輔助設備、試件支承裝 置。結構試驗是以工程結構

2、、構件或者結構模型為對象，以試驗儀器設備為工具， 以各種測試技術為手段，通過試驗方式量測結構受載后的各種參數(shù) （位移、應力、 應變、裂縫、振幅、頻率、加速度等），據(jù)此，對結構物的工作性能作出評價， 對建筑物的承載能力、安全性能作出正確的評定，確定結構對使用要求的符合程 度，并用以檢驗和發(fā)展結構的計算理論。根據(jù)不同的試驗目的、荷載性質(zhì)、試驗 對象、試驗場所、構件破壞與否、荷載作用時間等不同因素進行分類，可以為研 究性試驗和檢測性試驗、靜力試驗和動力試驗、實體（原理）試驗和模型試驗、 試驗室試驗和現(xiàn)場試驗、破壞性試驗和非破壞性試驗，以及短期荷載試驗和長期 荷載試驗。1、研究性試驗和檢測性試驗根據(jù)試

3、驗目的，可分為研究性試驗和檢測性試驗。（1）研究性試驗研究性試驗具有研究、探索和開發(fā)的性質(zhì)。其目的在于驗證結構設計的某一 理論，或驗證各種科學的判斷、推理、假設及概念的正確性。或是為了創(chuàng)造某種 新型結構體系及其計算原理，而系統(tǒng)地進行的試驗研究。研究性試驗一般都是在室內(nèi)進行，需要使用專門的加載設備和數(shù)據(jù)測試系 統(tǒng)，以便對受載試件的變形性能作連續(xù)觀察、 測量和全面的分析研究，從而找出 其變化規(guī)律，為驗證設計理論和計算方法提供依據(jù)。 這類試驗通常研究以下幾個 方面的問題。 驗證結構計算理論的假定。 為制訂設計規(guī)范提供依據(jù)。 為發(fā)展和推廣新結構、材料與新工藝提供試驗依據(jù)。研究性試驗主要包括設計、準備、

4、實施和總結 4個階段。（2）檢驗性試驗檢測性試驗對象一般是真實的結構或構件， 其目的是通過實驗來檢驗結構構 件是否符合結構設計施工及施工驗收規(guī)范的要求，并對檢驗結果作出技術結論。 這類試驗常應用在以下幾方面。 檢驗預制構件或部件的結構性能，判定預制構件的設計及制作質(zhì)量。預 制構件廠或建設工地生產(chǎn)的預制構件，在出廠或吊裝前均應對其承載力、剛度和 變形性能進行抽樣檢驗，以確定其結構性能是否滿足結構設計和構件檢驗規(guī)程的 指標。 檢驗結構工程質(zhì)量，確定工程結構的可靠性。對新建結構，特別是某些 重要性結構或采用新材料、新工藝及新設計計算理論而設計建造的結構物或構筑 物，在建成后需要進行總體的結構性能檢測

5、， 以綜合評價其結構設計及施工質(zhì)量 的可靠性。2、靜力試驗和動力試驗根據(jù)試驗的荷載性質(zhì)，可分為靜力試驗和動力試驗兩大類。（1）靜力試驗靜力荷載試驗的目的是通過對試驗結構或構件直接加載，采集試驗數(shù)據(jù)，認識并掌握結構的力學性能。根據(jù)試驗性質(zhì)的不同，靜力試驗可分為單調(diào)靜力荷載 試驗、擬靜力試驗和擬動力試驗。單調(diào)靜力荷載試驗是指試驗荷載逐漸單調(diào)增加到結構破壞或預定的狀態(tài)目 標，研究結構受力性能的試驗。擬靜力試驗也稱低調(diào)周期反荷載試驗或偽靜力試驗。擬動力試驗又稱聯(lián)機試驗，是將地震反應所產(chǎn)生的慣性力作為荷載加在試驗 結構上，使結構所產(chǎn)生的非線性力學特征與結構在實際地震動作用下所經(jīng)歷的真 實過程完全一致。（

6、2）動力試驗。研究動荷載的特征、結構的動力特性及結構在不同性質(zhì)動荷載作用下的動力 反應試驗，如研究鐵路或公路橋梁的振動特性、 工業(yè)廠房中的吊車梁的疲勞強度 與疲勞壽命、大跨結構和高聳結構在風荷載作用下的動力問題。結構動力試驗主 要包括荷載特性試驗、結構的動力特性試驗、結構的動力反應試驗、模擬地震振 動臺試驗、風洞試驗和結構疲勞試驗等。 動荷載的特性試驗動荷載的特性試驗主要包括測動荷載自身參數(shù)和主振源的測定試驗。動荷載的特性包括作用力的大小、 方向、頻率及其作用規(guī)律等。通常采用直 接測定法、間接測定法和比較測定法。 結構動力特性實驗結構的動力特性是進行結構抗震計算、解決結構共振問題及診斷結構累積

7、損 失的基本依據(jù)。因而結構動力特性參數(shù)的測試是動力試驗的最基本內(nèi)容。結構的動力特性包括結構的自振頻率、 阻尼比、振型等參數(shù)。這些參數(shù)決定 于結構的形式、剛度、質(zhì)量分布、材料特性及構造連接等因數(shù)，而與外荷載無關。 通常，采用人工激勵法或環(huán)境隨機激勵法使結構產(chǎn)生振動，同時量測并記錄結構是速度響應或加速度響應，再通過信號分析得到結構的動力特性參數(shù)。動力特性 試驗的對象以整體結構為主，可以在現(xiàn)場測試實體（原型）結構的動力特性，也 可以在實驗室對模型結構進行動力特性試驗。 結構的動力反應試驗結構動力反應試驗是測定結構在實際工作時的振動參數(shù)（振幅、頻率）及性 狀，如動力機器作用下廠房結構的振動、在移動荷載

8、作用下橋梁的振動、地震時 建筑結構的動力反應（強震觀測）等。量測得到的這些資料，用來研究結構的工 作是否正常、安全，存在何種問題，薄弱環(huán)節(jié)在何處。 模擬地震振動臺試驗地震對結構的作用是由于地面運動而引起的一種慣性力。模擬地震振動臺試驗是通過振動臺對結構輸入正弦波或地震波， 可以再現(xiàn)各種形式地震波輸入后的 結構反應和地震震害及發(fā)生的過程，觀測試驗結構在相應各個階段的力學性能， 進行隨機振動分析，使人們對地震破壞作用進行深入的研究。 風洞試驗為了系統(tǒng)地研究風力對各種結構的作用，除了實測試驗之外，還采用縮小模 型或相似模型在專門的試驗裝置內(nèi)模擬風力試驗， 即風洞試驗。工程結構風洞試 驗裝置是一種能夠

9、產(chǎn)生和控制氣流，以模擬建筑或橋梁等結構物周圍的空氣流 動，并可量測氣流對結構的作用，以及觀察有關物理現(xiàn)象的一種管狀空氣動力學 試驗設備。 疲勞試驗結構疲勞試驗的目的就是要了解在重復荷載作用下結構的性能及變化規(guī)律。 結構構件疲勞試驗一般均在專門的疲勞試驗機上進行， 大部分采用電液伺服疲勞 試驗機或電磁脈沖千斤頂施加重復或反復荷載， 也有的采用偏心輪式振動設備加 裝。除了上述幾種典型的動力結構試驗外，在工程實踐和科學研究中，還有強迫 振動試驗、沖擊碰撞試驗等動力結構試驗。3、實體試驗和模擬試驗根據(jù)試驗對象的不同，可分為實體試驗和模擬實驗。（1）實體試驗實體試驗的試驗對象一般是實際結構或構件，如核電

10、站安全殼加壓的整體性 試驗，工廠廠房結構的剛度試驗，樓蓋承載力試驗及橋梁在移動荷載的動力特征 性試驗等。（2）模擬試驗模型是仿照原型（真實結構）并按照一定比例關系復制而成的試驗代表物。 它具有實際結構的全部或部分特征。4、實驗室試驗和現(xiàn)場試驗結構試驗按試驗場合分為實驗室試驗和現(xiàn)場試驗（1）實驗室試驗是指在有專門的設備的實驗室進行的試驗。（2）現(xiàn)場試驗是指在生產(chǎn)和施工現(xiàn)場進行試驗。5、非破壞性試驗和破壞性試驗根據(jù)結構或構件破壞與否，可分為非破壞性試驗和破壞性試驗。（1）非破壞性試驗有使用性能檢測和承載力檢測。檢測的對象可以是實際 結構或構件，也可以是足尺的模型（2）破壞性試驗的目的是為了掌握試驗

11、結構或構件由彈性階段進入塑性階 段甚至破壞階段時的結構性能和破壞形態(tài)等試驗資料，常用于確定結構或模型的 實際承載力。實際上，實體結構的破壞性試驗，不論在費用還是方法上都存在一些具體的 問題，特別是在結構進入破壞階段后試驗是比較困難的。因此，破壞性試驗的對象一般均以模型結構或構件為對象，也可以是足尺的模型或不再使用的結構或構 件。6、短期荷載試驗和長期荷載試驗按荷載作用時間的長短，結構靜力試驗又可以分為短期荷載試驗和長期荷 載試驗。（1）短期荷載試驗在進行結構試驗是限于試驗條件、時間和基于解決問題的步驟，一般情況下， 都采用短期荷載試驗，即荷載從零開始一直施加到結構破壞或到某個階段進行卸 載，荷

12、載作用時間段。（2）長期荷載試驗對于研究結構在長期荷載作用下的性能，如混凝土結構的徐變，預應力結構 中鋼筋的松弛，混凝土受彎構件的裂縫開展與剛度退化等， 就必須進行靜力荷載 作用下的長期試驗。結構檢測是為評定結構工程的質(zhì)量或鑒定既有結構的性能等所實施的檢測 工作。結構檢測的含義應是廣義的，不應單純局限于儀器量測的數(shù)據(jù)。 檢測包括 檢查和測試。前者一般是指利用目測了解結構或構件的外觀情況，如結構是否有裂縫，基礎是否有沉降，混凝土結構表面是否存在蜂窩、麻面，鋼結構焊縫是否 存在夾渣、氣泡，連續(xù)構件是否松動等，主要是進行定性判斷；后者是指通過工 具或儀器測量了解結構構件的力學性能和幾何特征。對觀察到

13、的情況要詳細記 錄，對測量的數(shù)據(jù)要做好原始記錄，并對原始記錄進行必要的統(tǒng)計和計算。1. 建筑結構檢測的分類結構試驗按試驗的目的、對象、荷載性質(zhì)、試驗場所以及試驗持續(xù)時間可將 結構分為： 生產(chǎn)檢驗性試驗和科學研究性試驗；靜力試驗與動力試驗；真型試 驗與模型試驗；短期荷載試驗與長期荷載試驗；試驗室試驗與現(xiàn)場試驗。2. 靜載檢測指結構或構件在靜力荷載作用下，通過專門儀器設備測得結構或構件的各種 變形、內(nèi)力變化及承載能力。單調(diào)加載靜力試驗是指在短時期內(nèi)對試驗對象進行平穩(wěn)的一次連續(xù)施加荷 載，荷載從零開始一直加到結構構件破壞， 或是在短時期內(nèi)平穩(wěn)地施加若干次預 定的重復荷載后，再連續(xù)增加荷載直到結構構件破壞。3.動載檢測對于那些在實際使用中直接承受移動荷載或經(jīng)常性振動的結構或構件，除了基本的靜載檢測以外，常常須要作動載檢測。一、動載檢測內(nèi)容振源動力特性檢測結構動力特性檢測（自振頻率、阻尼系數(shù)、振型） 結構動力反應檢測（振幅、頻率、加速度、動應力等） 結構、構件的疲勞試驗二、結構動力特性檢測結構的動力特性又稱為結構自振特性，建筑結構的動力特性主要包括三個 參數(shù)（1）固有頻率（或周期）；（2）振型；（3）阻尼（阻尼比）常用的測定方法有（1）自由振動法（2）共振法（3）脈動法百余年來，結構試驗一直是推