建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)教案ksht

1、第一章 緒論第一節(jié) 土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與檢測(cè)分類（classifications of structural testing and inspection）一、土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)（structural testing）概念：在結(jié)構(gòu)物或試驗(yàn)對(duì)象（桿件、構(gòu)件、子結(jié)構(gòu)或其模型）上，利用設(shè)備儀器為工具，以各種試驗(yàn)技術(shù)為手段，在施加各種作用（荷載、機(jī)械擾動(dòng)力、模擬的地震作用、風(fēng)力、溫度、變形）的工況下，通過量測(cè)與試驗(yàn)對(duì)象工作性能有關(guān)的各種參數(shù)（應(yīng)變、變形、振幅、頻率）和試驗(yàn)對(duì)象的實(shí)際破壞形態(tài)，來評(píng)定試驗(yàn)對(duì)象的剛度、抗裂度、裂縫狀態(tài)、強(qiáng)度、承載力、穩(wěn)定和耗能能力等，并用以檢驗(yàn)和發(fā)展結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論。分類：不同的

2、試驗(yàn)?zāi)康模貉芯啃栽囼?yàn)和檢驗(yàn)性試驗(yàn)荷載性質(zhì)：靜力試驗(yàn)和動(dòng)力試驗(yàn)試驗(yàn)對(duì)象：實(shí)體（原型）試驗(yàn)和模型試驗(yàn)試驗(yàn)場(chǎng)合：實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)構(gòu)件破壞與否：破壞性試驗(yàn)和非破壞性試驗(yàn)荷載作用時(shí)間：短期荷載試驗(yàn)和長期荷載試驗(yàn)1研究性試驗(yàn)和檢驗(yàn)性試驗(yàn)（research testing and verification testing）（1）研究性試驗(yàn)（research testing）研究的問題：l）驗(yàn)證結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的假定。2）為制訂設(shè)計(jì)規(guī)范提供依據(jù)。3）為發(fā)展和推廣新結(jié)構(gòu)、新材料與新工藝提供試驗(yàn)依據(jù)。（2）檢驗(yàn)性試驗(yàn)（verification testing）試驗(yàn)對(duì)象：真實(shí)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件目的：檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件是否符合結(jié)

3、構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范及施工驗(yàn)收規(guī)范的要求。應(yīng)用：1）檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)性能；2）檢驗(yàn)工程質(zhì)量；3）事故評(píng)定；4) 災(zāi)害鑒定2靜力試驗(yàn)和動(dòng)力試驗(yàn)（static testing and dynamic testing）（1）靜力試驗(yàn)（static testing）靜力：指試驗(yàn)過程中，結(jié)構(gòu)本身運(yùn)動(dòng)的加速度效應(yīng)（慣性力效應(yīng)）可以忽略不計(jì)。試驗(yàn)性質(zhì)分類：單調(diào)靜力荷載試驗(yàn) 擬靜力試驗(yàn) 擬動(dòng)力試驗(yàn)單調(diào)靜力荷載試驗(yàn)：指試驗(yàn)荷載逐漸單調(diào)增加到結(jié)構(gòu)破壞或預(yù)定的狀態(tài)目標(biāo)，研究結(jié)構(gòu)受力性能的試驗(yàn)。擬靜力試驗(yàn)：（低周反復(fù)荷載試驗(yàn)）、（偽靜力試驗(yàn)）利用加載系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)施加逐漸增大的反復(fù)作用荷載或交替變化的位移，使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受力的歷程與結(jié)構(gòu)在地

4、震作用下的受力歷程的基本相似，但其加載速度遠(yuǎn)低于實(shí)際結(jié)構(gòu)在地震作用下所經(jīng)歷的變形速度。擬靜力試驗(yàn)和擬動(dòng)力試驗(yàn)均屬于結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)方法，（2）動(dòng)力試驗(yàn)（dynamic testing）1）動(dòng)荷載的特性方法：直接測(cè)定法 間接測(cè)定法 比較測(cè)定法直接測(cè)定法是直接測(cè)定動(dòng)荷載本身參數(shù)以確定其特性。間接測(cè)定法是把要測(cè)定動(dòng)力的機(jī)器安裝在有足夠彈性變形的專用結(jié)構(gòu)上，先進(jìn)行結(jié)構(gòu)的靜力和動(dòng)力特性的測(cè)定（可采用突加或突卸荷載法），確定出結(jié)構(gòu)的剛度和慣性力矩、自振頻率、阻尼比及已知簡諧外力作用下的振幅。然后，開動(dòng)機(jī)器用儀器測(cè)定并記錄結(jié)構(gòu)的振動(dòng)情況，根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)來確定動(dòng)力機(jī)器的特性。比較測(cè)定法是通過比較振源的承載結(jié)構(gòu)（樓板

5、、框架或基礎(chǔ)）在已知?jiǎng)雍奢d作用下的振動(dòng)情況和待測(cè)振源作用下的振動(dòng)情況，進(jìn)而得出動(dòng)荷載的特性。2）結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性試驗(yàn)(dynamic properties of structure)自振頻率、阻尼比、振型參數(shù)與外載無關(guān)，與自身特性有關(guān)。3實(shí)體試驗(yàn)和模型試驗(yàn)（1）實(shí)體試驗(yàn)（prototype testing）試驗(yàn)對(duì)象：實(shí)際結(jié)構(gòu)或構(gòu)件。試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：對(duì)結(jié)構(gòu)的整體性能及結(jié)構(gòu)構(gòu)造進(jìn)行全面觀測(cè)了解。試驗(yàn)結(jié)果：結(jié)論可靠。（2）模型試驗(yàn)（model testing）試驗(yàn)對(duì)象：按比例關(guān)系復(fù)制的試驗(yàn)代表物；試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：模型受力后重演原型結(jié)構(gòu)的實(shí)際工況，可實(shí)現(xiàn)多參數(shù)、多試件，可重復(fù)，實(shí)施方便，費(fèi)用低。試驗(yàn)結(jié)果：按照相似理論

6、由模型試驗(yàn)結(jié)果推算實(shí)際結(jié)構(gòu)的性能，存在尺寸效應(yīng)。4試驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)第二章 土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的設(shè)計(jì)第一節(jié) 研究性試驗(yàn)（research oriented testing）4個(gè)階段：設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備、實(shí)施和總結(jié)總結(jié)階段實(shí)施階段設(shè)計(jì)階段準(zhǔn)備階段數(shù)據(jù)處理試驗(yàn)分析試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)加載觀察記錄試件制作試件安裝儀器調(diào)試試件設(shè)計(jì)加載方案量測(cè)方案安全措施圖 研究性試驗(yàn)的一般過程。第三章 加載設(shè)備與試驗(yàn)裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在試驗(yàn)結(jié)構(gòu)上再現(xiàn)要求的荷載，即試驗(yàn)荷載。試驗(yàn)荷載絕大多數(shù)是模擬荷載，而產(chǎn)生這些模擬荷載的方法很多，一般都通過加載設(shè)備和試驗(yàn)裝置產(chǎn)生，可用于結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的加載設(shè)備有重物、氣壓、機(jī)械機(jī)具、液壓、動(dòng)力激振以及

7、與它們相匹配的各種試驗(yàn)裝置等。下面將介紹一些最常用的加載設(shè)備和試驗(yàn)裝置。4.1 重物加載（dead loading）重物加載是利用物體本身的重量施加在結(jié)構(gòu)上作為模擬荷載。在試驗(yàn)室內(nèi)可以采用的重物有專門制作的標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵法碼、混凝土試塊、水箱等；在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可以就地取材如磚、砂、石、袋裝水泥等建筑材料，或廢構(gòu)件、鋼錠等。重物可以直接加在試驗(yàn)對(duì)象上，也可以通過杠桿系統(tǒng)間接加在試驗(yàn)對(duì)象上。 重物直接加載重物直接加載應(yīng)注意的幾個(gè)問題：當(dāng)采用鑄鐵法碼、磚塊、袋裝水泥等作均布荷載時(shí)，應(yīng)注意重物尺寸和堆放距離（圖）；當(dāng)采用砂、石等松散顆粒材料作為均布荷載時(shí)，切勿連續(xù)松散堆放，宜采用袋裝堆放，以防止砂石材料磨擦角引

8、起的拱作用；當(dāng)環(huán)境濕度不同時(shí)，可能引起砂石重量隨含水率而變化，造成荷載值的不穩(wěn)定。 杠桿加載方法（levered deadweights loading）重物作集中荷載試驗(yàn)時(shí)，常采用杠桿原理將荷載值放大，如圖所示。杠桿應(yīng)保證有足夠的剛度，杠桿比一般不宜大于5。三個(gè)支點(diǎn)應(yīng)在同一直線上，保持荷載穩(wěn)定、準(zhǔn)確。避免因結(jié)構(gòu)變形、杠桿傾斜而導(dǎo)致杠桿放大，比例失真。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，杠桿反力支點(diǎn)可用重物、樁支承、墻洞或反彎梁等作支撐（圖4.1.5）。4.2 氣壓加載（air loading）氣壓加載分為正壓加載和負(fù)壓加載兩種。負(fù)壓加載適用于殼體結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，缺點(diǎn)是安裝量測(cè)儀表受到限制，觀測(cè)裂縫不方便等。4.3 機(jī)械機(jī)

9、具加載（mechanical loading）4.4 液壓加載（hydraulic loading）液壓加載是目前最常用的試驗(yàn)加載方法。它的最大優(yōu)點(diǎn)是利用油壓使液壓千斤頂產(chǎn)生較大的荷載，試驗(yàn)操作安全方便。液壓加載系統(tǒng)通常是由油泵、油管系統(tǒng)、千斤頂、加載控制臺(tái)、加載架和試驗(yàn)臺(tái)座等組成，如圖所示。 液壓千斤頂（hydraulic jack） 大型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)大型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)本身就是一種比較完善的液壓加載系統(tǒng)。它是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行大型結(jié)構(gòu) 電液伺服加載系統(tǒng)電液伺服加載系統(tǒng)主要是由電液伺服作動(dòng)器（伺服千斤頂）、控制系統(tǒng)和液壓源三大部分組成，見圖。它可以將荷載、應(yīng)變、位移等不同力學(xué)參量直接作為控制參數(shù)，實(shí)行自

10、動(dòng)控制，并在試驗(yàn)過程中進(jìn)行控制參量的轉(zhuǎn)換。 地震模擬振動(dòng)臺(tái)（shaking table）地震模擬振動(dòng)臺(tái)是進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)的一種先進(jìn)試驗(yàn)設(shè)備，是由振動(dòng)臺(tái)臺(tái)體結(jié)構(gòu)、液壓驅(qū)動(dòng)和動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及測(cè)試和分析系統(tǒng)組成，見圖。4.5 動(dòng)力激振加載法（dynamic loading） 慣性力加載法（inertia force loading）按產(chǎn)生慣性力的方法通常將其分為沖擊力加載法、離心力加載法和直線位移慣性力加載法。1沖擊力加載（impact loading）沖擊力加載的特點(diǎn)是荷載作用時(shí)間極為短促，在它的作用下使被加載結(jié)構(gòu)產(chǎn)生自由振動(dòng)，適用于進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的試驗(yàn)。沖擊力加載方法有初位移法和初速度法兩

11、種。2離心力加載（centrifugal force loading）3直線位移慣性力加載（liner displacement inertia force loading） 電磁加載（electromagnetic loading） 現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力試驗(yàn)的激振方法1人體激振動(dòng)加載法（vibration loading by human）2人工爆炸激振法（vibration loading by artificial explosion）3環(huán)境隨機(jī)振動(dòng)激振法（stochastic vibration）4.6 加載裝置（loading devices）4.6.1 試驗(yàn)臺(tái)座（test floor）1槽式試

12、驗(yàn)臺(tái)座（channel type）2地錨式試驗(yàn)臺(tái)座（ground anchor type）3箱式試驗(yàn)臺(tái)座（box anchor type）4槽錨式試驗(yàn)臺(tái)座（channel anchor type）5抗彎大梁式臺(tái)座（beam type）6空間桁架式臺(tái)座（space truss type） 水平反力墻或反力架（horizontal reaction setup）水平反力裝置主要由反力墻（或反力架）及千斤頂水平連接件等組成。反力墻一般為固定式，而反力架則有固定式和移動(dòng)式兩種。 豎向荷載架（vertical reaction setup）豎向反力裝置主要由荷載架、千斤頂連接桿件組成。1荷載架（reac

13、tion setup）2加載器（千斤頂）與荷載架連接件 分配梁（transformation beams） 支座與支墩（supports and buttress）對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)形式和不同的試驗(yàn)要求，可使用不同的支座和支墩。1支座（supports）按作用方式不同，支座有滾動(dòng)鉸支座、固定鉸支座、球鉸支座和刀口支座（固定鉸支座的一種特定形式）。鉸支座一般都用鋼材制作，常見的構(gòu)造形式如圖所示。對(duì)鉸支座的基本要求如下：（1）保證試件在支座處能自由轉(zhuǎn)動(dòng)；（2）保證試件在支座處力的傳遞。如果試件在支承處沒有預(yù)埋支承鋼墊板，試驗(yàn)時(shí)必須另加墊板。其寬度一般不得小于試驗(yàn)支承處的寬度，支承墊板的長度可按式計(jì)算：

14、 （）式中 支座反力，N；試件支座寬度，mm；試件材料的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，N/mm2；滾軸中心至墊板邊緣的距離，mm。（3）構(gòu)件支座處鉸的上下墊板要有一定剛度，其厚度為： （）式中 試件材料的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，N/mm2；墊板材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，N/mm2。（4）滾軸的長度，一般取等于試件支承處截面寬度。（5）滾軸的直徑，可參照表選用，并按式4.6.3應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。 （4.6.3）式中 滾軸材料的彈性模量，N/mm2； 滾軸半徑，mm。表4.6.1 滾軸直徑選用表滾軸受力（kN/mm）< 22446滾軸直徑（mm）5060608080100對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)形式，要求有不同的支座形式第四章 量測(cè)

15、儀器與采集系統(tǒng)第一節(jié) 概述（introduction）一、 量測(cè)儀器的組成（components of instrumentation）三個(gè)基本部分：感受放大顯示記錄機(jī)械式儀器與電測(cè)儀器的不同：一體、分體二、量測(cè)儀器的工作原理（theory of instrumentation）偏位測(cè)定法：根據(jù)量測(cè)儀器產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)或位移定出被測(cè)值。例：百分表、雙杠桿應(yīng)變儀、動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀零位測(cè)定法：用已知的標(biāo)準(zhǔn)量去抵消未知物理量引起的偏轉(zhuǎn)，使被測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)量對(duì)儀器指示裝置的效應(yīng)經(jīng)常保持相等，指示裝置指零時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)量即為被測(cè)物理量。例：稱重天平、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀三、量測(cè)儀器的主要性能指標(biāo)（instrumentation

16、 indices）1量程（range）：儀器能測(cè)量的最大輸入量與最小輸入量之間的范圍。 2刻度值（scale interval）：儀器指示裝置的最小刻度所指示的測(cè)量數(shù)值。3分辨率（resolution）：使儀器指示值發(fā)生變化的最小輸入變化值。 4靈敏度（sensitivity）：單位輸入量所引起的儀表指示值的變化。如百分表：mm/mm，測(cè)力傳感器：。5精確度/精度（accuracy）：儀表指示值與被測(cè)真值的符合程度。6滯后（lag）：儀器的輸入量從起始值增至最大值的測(cè)量過程稱為正行程；輸入量由最大值減至起始值的測(cè)量過程稱為反行程。同一輸入量正反兩個(gè)行程輸出值間的偏差稱為滯后。常以滿量程中的最大

17、滯后值與滿量程輸出值之比表示。7線性范圍（linear range）：保持儀器的輸入量和輸出信號(hào)為線性關(guān)系時(shí)，輸入量的允許變化范圍。8頻響特性（frequency response characteristics）：儀器在不同頻率下靈敏度的變化特性。9相移特性（phase shift characteristics）：振動(dòng)參量經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或經(jīng)放大、記錄后在時(shí)間上產(chǎn)生的延遲叫相移。四、量測(cè)儀器的選用原則（selection of instruments）（1）符合量測(cè)所需的量程及精度要求。最大被測(cè)值控制在儀器的2/3量程。儀器的最小刻度值不大于最大被測(cè)值的5。（2）動(dòng)態(tài)試驗(yàn)量測(cè)儀器，其相

18、關(guān)性能（線性范圍、頻響特性以及相移特性等）都應(yīng)滿足試驗(yàn)要求。（3）對(duì)于安裝在結(jié)構(gòu)上的儀器或傳感器，要求自重輕、體積小，不影響結(jié)構(gòu)的工作。夾具安裝設(shè)計(jì)（4）同一試驗(yàn)中選用的儀器種類應(yīng)盡可能少，以便統(tǒng)一數(shù)據(jù)的精度，簡化量測(cè)數(shù)據(jù)的整理工作和避免差錯(cuò)。（5）選用儀器時(shí)應(yīng)考慮試驗(yàn)的環(huán)境條件。（6）應(yīng)從試驗(yàn)實(shí)際需要出發(fā)，選擇儀器的精度。測(cè)定結(jié)果的最大相對(duì)誤差不大于5即滿足要求。五、儀器的率定（equipment calibration）率定：為了確定儀器的精確度或換算系數(shù)，確定其誤差，需將儀表指示值和標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較。第二節(jié) 應(yīng)變量測(cè)（strain measurement）應(yīng)變量測(cè)一般是用應(yīng)變計(jì)測(cè)出試件在一

19、定長度范圍（稱為標(biāo)距）內(nèi)的長度變化，再計(jì)算出應(yīng)變值。測(cè)出的應(yīng)變值實(shí)際是標(biāo)距范圍內(nèi)的平均應(yīng)變。種類：電測(cè)與機(jī)測(cè)一、機(jī)測(cè)引伸儀（mechanical strain gauge）常用機(jī)測(cè)引伸儀有以下幾種：1手持式應(yīng)變儀（hand-held strain gauge）2千分表測(cè)應(yīng)變裝置（micro dial gauge）特點(diǎn)：裝置構(gòu)造簡單，廉價(jià)；測(cè)量精度較高；可重復(fù)利用；腳座較長，不適合測(cè)量有彎曲變形的構(gòu)件。二、電阻應(yīng)變計(jì)（resistance strain gauge）又稱電阻應(yīng)變片，是電阻應(yīng)變量測(cè)系統(tǒng)的感受元件。2、原理由物理學(xué)可知，金屬電阻絲的電阻R與長度l和截面面積A有如下關(guān)系： （4.2.1

20、）式中 電阻率，；電阻絲長度，m；電阻絲截面積，mm2。當(dāng)電阻絲受到拉伸或壓縮后，如圖4.2.5所示，相應(yīng)的電阻變化可由式4.2.1兩邊進(jìn)行微分后即得： （4.2.2）上式兩端同除以，有： （4.2.3）如果設(shè)電阻絲的泊松比為，則有： （4.2.4）將式和代入式3.2.3，得： （4.2.5）令，則： （4.2.6）式中 電阻應(yīng)變計(jì)的單絲靈敏系數(shù)，對(duì)確定的金屬或合金而言為常數(shù)。式4.2.6說明電阻絲感受的應(yīng)變和它的電阻相對(duì)變化成線性關(guān)系，當(dāng)金屬電阻絲用膠貼在構(gòu)件上與構(gòu)件共同變形時(shí)，可由式3.2.6測(cè)得試件的應(yīng)變。式4.2.6也可以用電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)來表示： （4.2.7）金屬單絲的靈敏系數(shù)

21、與相同材料做成的應(yīng)變片的靈敏系數(shù)稍有不同。由于應(yīng)變片的絲柵形狀對(duì)靈敏度的影響，電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)值一般比單根電阻絲的靈敏系數(shù)小，由試驗(yàn)求得。式的意義：揭示了電阻變化率與機(jī)械應(yīng)變之間確定的線性關(guān)系；建立了機(jī)械量與電量之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。3、性能指標(biāo)：（1）標(biāo)距：電阻絲柵在縱軸方向的有效長度。（2）電阻值R：電阻應(yīng)變片的電阻值為120。（3）靈敏系數(shù)K：電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)取值范圍在1.92.3之間，通常，2.0。應(yīng)變極限、機(jī)械滯后、疲勞壽命、零飄、蠕變、絕緣電阻、橫向靈敏系數(shù)、溫度特性、頻響特性等性能。電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)詳見附錄B。三、電阻應(yīng)變儀（electrical resistance

22、strain instrument）1、組成:振蕩器、量測(cè)電路、放大器、相敏檢波器、電源2、原理:電阻應(yīng)變儀的測(cè)量原理是通過惠斯登電橋,將微小電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷夯螂娏髯兓?多點(diǎn)測(cè)量線路（multipoint measurement circuit）進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí)，一個(gè)測(cè)點(diǎn)顯然是不可取的，因而要求應(yīng)變儀具有多個(gè)測(cè)量橋，這樣就可以進(jìn)行多測(cè)點(diǎn)的測(cè)量工作。多點(diǎn)測(cè)量線路主要有工作肢轉(zhuǎn)換法和中線轉(zhuǎn)換法。工作肢轉(zhuǎn)換法每次只切換工作片，溫度補(bǔ)償片為公用片；中線轉(zhuǎn)換法每次同時(shí)切換工作片和補(bǔ)償片，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)自動(dòng)切換測(cè)點(diǎn)而形成測(cè)量橋。5溫度補(bǔ)償（temperature compensation）由于環(huán)境溫度變化的

23、影響，通過應(yīng)變片的感受，可引起電阻應(yīng)變儀指示部分的示值變動(dòng)，這種變動(dòng)稱為溫度效應(yīng)。而電阻絲通常為鎳鉻合金絲，溫度變動(dòng)1，將產(chǎn)生相當(dāng)于鋼材應(yīng)力為14.7N/mm2的示值變動(dòng)，這一量不能忽視，必須設(shè)法加以消除。消除溫度效應(yīng)的方法稱為溫度補(bǔ)償。溫度補(bǔ)償可采用溫度補(bǔ)償片法、工作片互補(bǔ)法和溫度自補(bǔ)償片法三種。（1）溫度補(bǔ)償片法（2）工作片互補(bǔ)法以上兩種方法都是通過橋路連接方法實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)模纸y(tǒng)稱為橋路補(bǔ)償法。（3）溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片法第三節(jié) 位移量測(cè)（displacement measurement）一、線位移傳感器：百分表、千分表、電子百分表、電阻式位移傳感器線性差動(dòng)電感式位移傳感器1、機(jī)械式百分表和

24、千分表（mechanical dial gauges）測(cè)試方法：當(dāng)滑動(dòng)的測(cè)桿跟隨被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)百分表內(nèi)部的精密齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，精密齒輪機(jī)構(gòu)將微小的直線運(yùn)動(dòng)放大為齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，從百分表的表盤就可讀出線位移量。2張拉式位移傳感器（stretching displacement sensor）測(cè)試方法：通過鋼絲與被測(cè)物體相連，鋼絲纏繞在張拉式位移傳感器的轉(zhuǎn)軸上，鋼絲的另一端懸掛一重錘。當(dāng)被測(cè)物體發(fā)生位移時(shí)，重錘牽引纏繞鋼絲推動(dòng)傳感器指針旋轉(zhuǎn)，然后從傳感器的表盤讀數(shù)。最大的優(yōu)點(diǎn)：是量程幾乎不受限制，可以用于大變形條件下的位移測(cè)量。讀數(shù)精度0.1mm。在室外條件下應(yīng)注意溫度影響鋼絲長度的變化。3電阻應(yīng)變式

25、位移傳感器（electrical resistance displacement sensor）測(cè)試方法：測(cè)桿通過彈簧與一固定在傳感器內(nèi)的懸臂梁相連，在懸臂梁的根部粘貼電阻應(yīng)變片。測(cè)桿移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)彈簧使懸臂梁受力產(chǎn)生變形，通過電阻應(yīng)變儀測(cè)量電阻應(yīng)變片的應(yīng)變變化，再轉(zhuǎn)換為位移量。4滑動(dòng)電阻式位移傳感器（sliding electrical resistance displacement sensor）基本原理：是將線位移的變化轉(zhuǎn)換為傳感器輸出電阻的變化。與被測(cè)物體相連的彈簧片在滑動(dòng)電阻上移動(dòng)，使電阻輸出電壓值發(fā)生變化，通過與的參考電壓值比較，即可得到輸出電壓的改變量。5線性差動(dòng)電感式位移傳感器（

26、linear variable differential transformer, LVDT）工作原理：是通過高頻振蕩器產(chǎn)生一參考電磁場(chǎng)，當(dāng)與被測(cè)物體相連的鐵芯在兩組感應(yīng)線圈之間移動(dòng)時(shí)，由于鐵芯切割磁力線，改變了電磁場(chǎng)強(qiáng)度，感應(yīng)線圈的輸出電壓隨即發(fā)生變化。通過標(biāo)定，可確定感應(yīng)電壓的變化與位移量變化的關(guān)系。二、角位移傳感器（angular displacement sensor）水準(zhǔn)式傾角儀電子傾角儀1水準(zhǔn)式傾角儀（inclinometer）測(cè)試方法：水準(zhǔn)管1安置在彈簧片4上，一端鉸接于基座6上，另一端被微調(diào)螺絲3頂住。當(dāng)儀器用夾具5安裝在測(cè)點(diǎn)上后，用微調(diào)螺絲使水準(zhǔn)管的氣泡居中，結(jié)構(gòu)變形后氣泡漂

27、移，再扭動(dòng)微調(diào)落實(shí)使氣泡重新居中，度盤前后兩次讀數(shù)的差即為測(cè)點(diǎn)的轉(zhuǎn)角。儀器的最小讀數(shù)可達(dá)12，量程為3°。尺寸小、精度高。受濕度及振動(dòng)影響大，在陽光下曝曬會(huì)引起水準(zhǔn)管爆裂。2電子傾角儀（electric inclinometer）原理：通過電阻變化測(cè)定結(jié)構(gòu)某部位的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。主要構(gòu)造：導(dǎo)電液體的容器三根固定電極。測(cè)試方法：（1）電極等距離設(shè)置且垂直于器皿底面，當(dāng)傳感器處于水平位置時(shí)，導(dǎo)電液體的液面保持水平，三根電極浸入液內(nèi)的長度相等，故A、B極之間的電阻值等于B、C極之間的電阻值，即。（2）使用時(shí)將傾角儀固定在試件測(cè)點(diǎn)上，試件發(fā)生微小轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)傾角儀隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。因?qū)щ娨好媸冀K保持水平，因而插

28、入導(dǎo)電液體內(nèi)的電極深度必然發(fā)生變化，使減小，增大。（3）若將AB、BC視作惠斯登電橋的兩個(gè)臂，則建立電阻改變量與轉(zhuǎn)動(dòng)角度間的關(guān)系就可以用電橋原理測(cè)量和換算傾角，。三、光纖位移傳感器（fiber optic displacement sensor）優(yōu)點(diǎn)：有不受電磁干擾防爆性能好不會(huì)漏電打火可根據(jù)需要做成各種形狀，可彎曲可以用于高溫、高壓、絕緣性能好，耐腐蝕3光纖傳感器類型（types of fiber optic sensor）（1）功能型（function type fiber optic sensor）FF又稱傳感型 （2）非功能型（non- function fiber-optic sen

29、sor）NFF又稱傳光型 4反射式光纖位移傳感器（reflection fiber-optic displacement sensor） 半分式、共軸式、混合式第五節(jié) 裂縫量測(cè)（crack detection）一、量測(cè)裂縫的方法(crack detection methods)1肉眼觀察（visual inspection）最常用的方法是在試件表面涂白石灰水并待其干燥，試件受荷后，便會(huì)在石灰涂層表面留下裂縫，借助放大鏡用肉眼觀察裂縫的出現(xiàn)；2貼應(yīng)變片（surface bond strain gauge）利用粘貼在混凝土受拉區(qū)的電阻應(yīng)變片，當(dāng)混凝土開裂時(shí)，如果裂縫貫穿電阻應(yīng)變片，該應(yīng)變片的讀數(shù)突

30、變，從而可以判斷開裂部位；3涂導(dǎo)電漆膜（conductive coating）在混凝土試件受拉區(qū)表面涂上一種專用導(dǎo)電漆膜，干燥后兩端接入電路。當(dāng)混凝土裂縫寬度達(dá)到0.0010.005時(shí)，導(dǎo)電漆膜會(huì)出現(xiàn)火花直至燒斷，以此判斷裂縫出現(xiàn)。4超聲波檢測(cè)（ultrasonic inspection）基于發(fā)聲原理，采用聲傳感器捕捉材料開裂時(shí)發(fā)射聲能所形成的聲波，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換后，識(shí)別裂縫出現(xiàn)的部位。二、裂縫寬度量測(cè)儀器（instrumentation for measuring crack width）1讀數(shù)顯微鏡（microscope）2裂縫讀數(shù)卡（crack reading chart）第5章 靜力試驗(yàn)第

31、一節(jié) 單調(diào)靜力荷載試驗(yàn)（monotonic static load testing）一、單調(diào)靜力荷載試驗(yàn)加載制度（monotonic static loading testing procedure） 試驗(yàn)加載制度：指試驗(yàn)實(shí)施過程中荷載的施加程序或步驟。試驗(yàn)加載程序：指試驗(yàn)進(jìn)行期間荷載與時(shí)間的關(guān)系。一般分為預(yù)載、正常使用荷載、極限荷載1預(yù)載（preloading）目的： 使試件各部分接觸良好，進(jìn)入正常工作狀態(tài)，荷載與變形關(guān)系趨于穩(wěn)定； 檢驗(yàn)全部試驗(yàn)裝置的可靠性； 檢驗(yàn)全部量測(cè)儀表工作正常與否； 檢查現(xiàn)場(chǎng)組織工作和人員的工作情況，起演習(xí)作用。預(yù)載：三級(jí)，每級(jí)20，分級(jí)卸載，23級(jí)卸完。注意：每加

32、(卸)一級(jí)荷載，停歇10min。對(duì)于開裂較早的混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)加荷載不宜超過計(jì)算開裂荷載的70(含自重)，以保證在正式試驗(yàn)時(shí)能得到開裂荷載。2正式加載（loading）3卸載（unloading）4一般要求（general requirements）分級(jí)加(卸)載的目的：便于控制加(卸)載速度；方便觀察和分析結(jié)構(gòu)變形情況，利于各點(diǎn)加載統(tǒng)一步調(diào)。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮驮嚰愋蛠泶_定：每一級(jí)荷載增量的大小和分級(jí)的數(shù)量。對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的規(guī)定：GB50152-1992混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)（1）根據(jù)試件的受力特點(diǎn)和要求，計(jì)算試件的使用狀態(tài)短期試驗(yàn)荷載值（以下簡稱為短期荷載值）。在達(dá)到短期荷載值以前，每級(jí)加載值不

33、宜大于短期荷載值的20，超過短期荷載值后，每級(jí)荷載值不宜大于短期荷載值的10。（2）為了較準(zhǔn)確的捕捉開裂荷載，對(duì)于研究性試驗(yàn)，加載到達(dá)開裂荷載計(jì)算值的90以后，每級(jí)加載值不宜大于短期荷載值的5；對(duì)于檢驗(yàn)性試驗(yàn)，荷載接近抗裂檢驗(yàn)荷載時(shí)，每級(jí)荷載不宜大于該荷載值的5；裂縫出現(xiàn)后，仍按第（1）條的要求加載。（3）每級(jí)卸載值可取為短期荷載值的2030；每級(jí)卸載后在構(gòu)件上的剩余值宜與加載時(shí)的某一荷載值對(duì)應(yīng)，以便在同一荷載值下進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)的比較。在混凝土結(jié)構(gòu)的分級(jí)加載制度中，應(yīng)按同一標(biāo)準(zhǔn)來選取每級(jí)加載或卸載的荷載持續(xù)時(shí)間，因?yàn)樵诤奢d持續(xù)時(shí)間內(nèi)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的變形和裂縫可能一直變化。因此，應(yīng)在測(cè)量數(shù)據(jù)相對(duì)穩(wěn)定

34、后才能施加下一級(jí)荷載。二、受彎構(gòu)件的試驗(yàn)（bending specimen testing）1加載方案（loading scheme）2量測(cè)方案：承載力、撓度、抗裂度、裂縫量測(cè)應(yīng)變：分析構(gòu)件中該部位的應(yīng)力大小和分布規(guī)律。（1）撓度測(cè)量：支座沉陷的影響（2）應(yīng)變測(cè)量（3）裂縫量測(cè)包括測(cè)定開裂荷載、裂縫位置，裂縫的寬度和深度以及描述裂縫的發(fā)展和分布。三、受壓構(gòu)件的試驗(yàn)（compression element testing） 受壓構(gòu)件（包括軸心受壓和偏心受壓構(gòu)件）是建筑結(jié)構(gòu)中的基本承重構(gòu)件，主要承受豎向壓力，柱子是最常見的受壓構(gòu)件。1加載方案（loading scheme）受壓試驗(yàn)可以采用正位或臥

35、位試驗(yàn)加載方案。對(duì)于軸壓、小偏壓、大偏壓、壓彎構(gòu)件的試驗(yàn)，試件形式、加載圖示、測(cè)試方法均有不同。中心受壓柱安裝時(shí)一般先將構(gòu)件進(jìn)行幾何對(duì)中，即將構(gòu)件軸線對(duì)準(zhǔn)作用力的中心線。構(gòu)件在幾何對(duì)中后再進(jìn)行物理對(duì)中，即加載到2040的試驗(yàn)荷載時(shí)，測(cè)量構(gòu)件中央截面兩側(cè)或四個(gè)面的應(yīng)變，并調(diào)整作用力的軸線，使其達(dá)到各點(diǎn)應(yīng)變均勻?yàn)橹?。在?gòu)件物理對(duì)中后即可進(jìn)行加載試驗(yàn)。對(duì)于偏壓試件，也應(yīng)在物理對(duì)中后，沿加力中線量出偏心距離，再把加載點(diǎn)移至偏心距的位置上，進(jìn)行試驗(yàn)。2量測(cè)方案（measuring scheme）受壓構(gòu)件的試驗(yàn)，一般需要量測(cè)其破壞荷載、各級(jí)荷載下的側(cè)向撓度值及變形曲線、控制截面或區(qū)域的應(yīng)力變化規(guī)律以及裂縫

36、開展情況。圖1為偏心受壓短柱試驗(yàn)時(shí)的測(cè)點(diǎn)布置圖。第二節(jié) 擬靜力試驗(yàn)（pseudo-static structural testing）擬靜力試驗(yàn)，偽靜力試驗(yàn)，低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，屬于工程結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)?；驹恚河玫椭芡鶑?fù)循環(huán)加載的方法對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行靜力試驗(yàn)，試驗(yàn)中控制結(jié)構(gòu)的變形值或荷載量，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件在正反兩個(gè)方向反復(fù)加載和卸載，用以模擬結(jié)構(gòu)在地震作用下的受力過程。目的：用靜力方法研究地震作用下構(gòu)件的受力和變形性能。通過試驗(yàn)獲得結(jié)構(gòu)構(gòu)件超過彈性極限后的荷載變形工作性能和破壞特征，用以比較和驗(yàn)證抗震構(gòu)造措施的有效性和確定結(jié)構(gòu)的抗震極限承載能力的可靠性，進(jìn)而為建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震非線性計(jì)算機(jī)分析提

37、供依據(jù)。一、加載裝置（loading setup）擬靜力試驗(yàn)加載裝置：反力墻、專用抗側(cè)力構(gòu)架加載設(shè)備：推拉千斤頂或電液伺服作動(dòng)器。加載裝置類型：1以剪切變形為主的構(gòu)件（specimens with shear deformation）以剪切變形為主的構(gòu)件的試驗(yàn)裝置見圖5.2.1。試件上下對(duì)稱，推拉千斤頂或作動(dòng)器安裝在試件的1/2高度上，平行聯(lián)桿機(jī)構(gòu)的杠桿和L型杠桿均應(yīng)有足夠的剛度，連接鉸應(yīng)作精密加工，盡可能減小間隙和摩阻力。2以彎剪變形為主的構(gòu)件（specimens with bending-shear deformation）以彎剪變形為主的構(gòu)件的試驗(yàn)裝置見圖5.2.2，垂直荷載的施加宜采用

38、仿重力荷載架，盡可能減小滾動(dòng)摩擦力對(duì)推力抵消作用。3梁柱節(jié)點(diǎn)（beam-column joint）二、加載制度及加載方法（pseudo-static testing loading procedure）試驗(yàn)過程中應(yīng)遵循一定的加載制度。目前，對(duì)于擬靜力試驗(yàn)主要有單向反復(fù)加載制度和雙向反復(fù)加載制度。1單向反復(fù)加載制度（one-way reverse loading procedure）單向反復(fù)加載制度有變形控制加載、荷載控制加載以及荷載變形雙控制加載3種方法。（1）變形控制加載法變形控制加載法，根據(jù)控制位移值規(guī)律的不同，又可分為變幅加載、等幅加載和變幅等幅混合加載3種。1）變幅加載2）等幅加載3）

39、變幅等幅混合加載（2）荷載控制加載法控制作用力的加載方法是通過控制施加于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的作用力數(shù)值的變化來實(shí)現(xiàn)低周反復(fù)加載的要求。它與變形控制加載方法不同，變形控制加載法可以直觀的根據(jù)試驗(yàn)對(duì)象屈服位移的倍數(shù)來研究結(jié)構(gòu)的恢復(fù)特性。（3）荷載變形雙控制加載法三、量測(cè)方案（measuring scheme）擬靜力試驗(yàn)量測(cè)內(nèi)容可根據(jù)試驗(yàn)研究的目的而定。不同試驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件有不同的量測(cè)內(nèi)容，以梁柱節(jié)點(diǎn)為例（圖），通常有以下量測(cè)項(xiàng)目。1荷載及支座反力（load and reaction）2荷載變形曲線（loaddeformation curve）3塑性鉸區(qū)段曲率或轉(zhuǎn)角（curvature or angle of

40、plastic hinge）4節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切角（shear angle of joint core）5梁柱縱筋應(yīng)力（stress of longitudinal rebar in beam or column）6核心區(qū)箍筋應(yīng)力（stress of core stirrups）7鋼筋滑移（steel bar slipping）8裂縫（crack developing）四、試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理分析（interpretation and analysis of data）1抗力與變形（resisting force and deformation）2延性系數(shù)（ductility factor）3退化率（de

41、gradation rate）退化率反映試驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力隨反復(fù)加載次數(shù)增加而降低的指標(biāo)。當(dāng)研究強(qiáng)度退化時(shí)，用強(qiáng)度降低系數(shù)表示并按下式計(jì)算： （5.2.3）式中 強(qiáng)度降低系數(shù)；位移延性系數(shù)為時(shí)，第次加載循環(huán)的峰點(diǎn)荷載值；位移延性系數(shù)為時(shí)，第一次加載循環(huán)的峰點(diǎn)荷載值。當(dāng)研究剛度退化時(shí)，即在位移不變條件下，隨反復(fù)加載次數(shù)的增加而剛度降低的情況，用環(huán)線剛度表示并按下式計(jì)算： （5.2.4） 式中 環(huán)線剛度；位移延性系數(shù)為時(shí)，第次循環(huán)的峰點(diǎn) 荷載值；位移延性系數(shù)為時(shí)，第次循環(huán)的峰點(diǎn) 位移值；循環(huán)次數(shù)。4能量耗散（energy dissipation）第三節(jié) 擬動(dòng)力試驗(yàn)（pseudo-dynamic te

42、sting）擬動(dòng)力試驗(yàn)又稱聯(lián)機(jī)試驗(yàn)，是將地震實(shí)際反應(yīng)所產(chǎn)生的慣性力作為荷載加在試驗(yàn)結(jié)構(gòu)上，使結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的非線性力學(xué)特征與結(jié)構(gòu)在實(shí)際地震動(dòng)作用下所經(jīng)歷的真實(shí)過程完全一致。但是，這種試驗(yàn)是用靜力方式進(jìn)行的而不是在振動(dòng)過程中完成的，故稱擬動(dòng)力試驗(yàn)。一、擬動(dòng)力試驗(yàn)的基本原理（principle of pseudo-dynamic testing）目的：真實(shí)對(duì)模擬地震對(duì)結(jié)構(gòu)的作用基本原理：用計(jì)算機(jī)直接參與試驗(yàn)的執(zhí)行和控制，包括利用計(jì)算機(jī)按地震實(shí)際反應(yīng)計(jì)算得到的位移時(shí)程曲線驅(qū)動(dòng)和控制電液伺服加載器（又稱作動(dòng)器）對(duì)結(jié)構(gòu)施加荷載。同時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)反應(yīng)的量測(cè)和數(shù)據(jù)采集，經(jīng)檢測(cè)裝置處理后，聯(lián)機(jī)系統(tǒng)將結(jié)構(gòu)試驗(yàn)得到的反應(yīng)

43、量立即輸入計(jì)算機(jī)，從而得到結(jié)構(gòu)的瞬時(shí)非線性變形和恢復(fù)力之間的關(guān)系，再由計(jì)算機(jī)算出下一次加載后的變形，并將計(jì)算所得到的各控制點(diǎn)的變形轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂菩盘?hào)，驅(qū)動(dòng)加載器強(qiáng)迫結(jié)構(gòu)按實(shí)際地震反應(yīng)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的變形和受力。二、擬動(dòng)力試驗(yàn)的設(shè)備（equipment for pseudo-dynamic testing）擬動(dòng)力試驗(yàn)的加載設(shè)備一般由計(jì)算機(jī)、加載裝置與加載控制系統(tǒng)等組成。三、試驗(yàn)步驟（testing procedures）擬動(dòng)力試驗(yàn)是由專用軟件系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行系統(tǒng)來執(zhí)行操作指令并完成預(yù)定試驗(yàn)過程的， 第四節(jié) 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理與分析（testing data interpretation）本章主要從試驗(yàn)量測(cè)

44、值的取舍、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、試驗(yàn)結(jié)果的表達(dá)幾方面進(jìn)行闡述。一、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的取舍（testing data selection）1量測(cè)數(shù)據(jù)修約（round data）采集得到的數(shù)據(jù)有時(shí)雜亂無章，不同儀器得到的數(shù)據(jù)位數(shù)長短不一，應(yīng)該根據(jù)試驗(yàn)要求和測(cè)量精度，按照數(shù)值修約規(guī)則進(jìn)行修約，把試驗(yàn)數(shù)據(jù)修約成規(guī)定有效位數(shù)的數(shù)值。數(shù)據(jù)修約時(shí)應(yīng)按下面的規(guī)則進(jìn)行：（1）擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字小于5時(shí)，則舍去，即保留的各位數(shù)字不變。例如，將12.1498修約到一位小數(shù)，得12.1。（2）擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字大于5，或者是5，但其后跟有非全部為0的數(shù)字，則進(jìn)1，即保留的末位數(shù)字加1。例如，將10.68和10.502修

45、約成兩位有效位數(shù)，均得11。（3）擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)為5，而右邊無數(shù)字或皆為0 時(shí)，若所保留的末位數(shù)字為奇數(shù)（l，3，5，7，9）則進(jìn)1，為偶數(shù)（2，4，6，8，0）則舍棄。例如，將33500和34500修約成兩位有效位數(shù)，均得34×103。（4）負(fù)數(shù)修約，先將它的絕對(duì)值按上述規(guī)則修約，然后在修約值前面加上負(fù)號(hào)。例如，將0.03650和0.03552修約到0.001，均得0.036。（5）擬修約數(shù)值應(yīng)在確定修約數(shù)字位數(shù)后，一次修約，不得多次按上述規(guī)則連續(xù)修約。例如，將15.4546 修約到l位數(shù)字，正確的做法為15.454615；不正確的做法為15.4546 15.45515.4

46、615.516。2異常數(shù)據(jù)的剔除（disorder data elimination）在測(cè)量中，有時(shí)會(huì)遇到個(gè)別測(cè)量值的誤差較大，并且難以解釋，這些個(gè)別數(shù)據(jù)就是所謂的異常數(shù)據(jù)，應(yīng)該把它們從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中剔除。剔除數(shù)據(jù)需要有充分的依據(jù)，通常依據(jù)下述原則：（1）準(zhǔn)則鑒于誤差（隨機(jī)變量）服從正態(tài)分布，標(biāo)準(zhǔn)差為，由概率論可知：在范圍內(nèi)，誤差出現(xiàn)的概率為99.7%，即誤差的絕對(duì)值的概率為0.3%。因此，在大量的量測(cè)中，當(dāng)某一個(gè)數(shù)據(jù)誤差的絕對(duì)值（偏差）大于時(shí)，可以舍去。即滿足式時(shí)，就可以剔除該數(shù)據(jù)。 （）式中 第個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)； 測(cè)量數(shù)據(jù)均值。實(shí)際工作中，使用準(zhǔn)則的前提是取得足夠多的測(cè)量數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，當(dāng)

47、量測(cè)數(shù)據(jù)較少時(shí)，可采用數(shù)據(jù)分布的格拉布斯（Grubbs）方法。（2）格拉布斯（Grubbs）方法格拉布斯是以分布為基礎(chǔ)，根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論，按危險(xiǎn)率（剔錯(cuò)的概率，在工程問題中，置信度一般取95%，=5%）和子樣容量（即測(cè)量次數(shù)）求得臨界值(n，)（表）。若某個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差絕對(duì)值滿足式5.4.2時(shí)，即應(yīng)剔除該數(shù)據(jù)。 （）式中 樣本的標(biāo)準(zhǔn)差；(n，)臨界值，查表確定。（3）肖維納（Chauvenet）準(zhǔn)則在次量測(cè)中，認(rèn)為誤差（隨機(jī)變量）服從正態(tài)分布，以概率設(shè)定一判別范圍，即誤差出現(xiàn)的概率小于時(shí)，就可以剔除該數(shù)據(jù)。若有一組個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)，當(dāng)某個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差絕對(duì)值滿足式時(shí)，即剔除該數(shù)據(jù)。 （）式中 測(cè)量

48、數(shù)據(jù)樣本的標(biāo)準(zhǔn)差；臨界值，可按表確定。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)可能的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，運(yùn)用合適的準(zhǔn)則剔除誤差數(shù)據(jù)，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，以免造成誤判。 例5-1對(duì)某物理量進(jìn)行了10次量測(cè)，數(shù)據(jù)見表，分別按準(zhǔn)則和肖維納準(zhǔn)則，剔除過失誤差。表 量測(cè)數(shù)據(jù)序號(hào)12345678910測(cè)量值45.347.246.349.146.945.946.747.145.745.1解：按照準(zhǔn)則由已知得樣本值，可計(jì)算出量測(cè)數(shù)據(jù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差 若誤差（變量）的標(biāo)準(zhǔn)差近似用樣本的標(biāo)準(zhǔn)差代替有：由已給出的測(cè)試數(shù)據(jù)均不屬于式范圍，根據(jù)準(zhǔn)則，表中測(cè)試數(shù)據(jù)可以全部保留。 按照肖維納準(zhǔn)則由表查得=10時(shí)，各量測(cè)數(shù)據(jù)的離差計(jì)算值見表5

49、.4.4，其中離差，根據(jù)肖維納準(zhǔn)則，應(yīng)該剔除。由表查得9時(shí)，對(duì)于剩余的9個(gè)數(shù)據(jù)46.24、0.84，所有離差計(jì)算值（見表5.4.5）均小于，根據(jù)肖維納準(zhǔn)則，應(yīng)全部予以保留。表5.4.4 離差計(jì)算序號(hào)12345678910xi45.347.246.349.146.945.946.747.145.745.1di1.20.7-0.22.60.4-0.70.20.6-0.8-1.41.440.490.046.760.160.490.040.360.641.96表5.4.5 離差計(jì)算序號(hào)123456789xi45.347.246.346.945.946.747.145.745.1di-0.91.00.1

50、0.7-0.30.50.9-0.5-1.10.811.000.010.490.90.250.810.251.21二、試驗(yàn)誤差及誤差分析（errors in structure testing）物理量的真值通常又分為理論真值、規(guī)定真值和相對(duì)真值。1誤差的類型（types of errors）誤差按其性質(zhì)可分為三類：（1）過失誤差（blunders）（2）系統(tǒng)誤差（systematic errors）（3）隨機(jī)誤差（random errors）隨機(jī)誤差具有下列特點(diǎn)：1）在一定的量測(cè)條件下，隨機(jī)誤差的絕對(duì)值不會(huì)超過一定的限度。這說明量測(cè)條件決定了每一次量測(cè)所允許的誤差范圍； 2）隨機(jī)誤差數(shù)值是有規(guī)律

51、的，絕對(duì)值小的出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多，絕對(duì)值大的出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少； 3）絕對(duì)值相等的正負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)相同； 4）隨機(jī)誤差在多次量測(cè)中具有抵償性質(zhì)，即對(duì)于同一物理量進(jìn)行等精度量測(cè)時(shí)，隨著量測(cè)次數(shù)的增加，隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值將逐漸趨于零。因此，多次量測(cè)結(jié)果的算術(shù)平均值更接近于真實(shí)值。2誤差分析（propagation of random errors）試驗(yàn)量測(cè)方法可分為直接量測(cè)和間接量測(cè)兩類。所謂直接量測(cè)就是將被測(cè)試的物理量和所選定的度量單位進(jìn)行比較；而間接量測(cè)則是根據(jù)各個(gè)物理量之間已知的函數(shù)關(guān)系，從直接測(cè)定的某些量的數(shù)值計(jì)算另一些量，例如，通過應(yīng)變（或位移）、材料的彈性模量、構(gòu)件的幾何尺寸的量測(cè)來推算出結(jié)構(gòu)

52、的承載能力。試驗(yàn)中經(jīng)常遇到的情況是所要求的物理量并不便于或不宜直接量測(cè)，而是要在采集一些相關(guān)數(shù)據(jù)后，通過一系列的變換，將其換算為所需要的物理量。例如，將采集到的應(yīng)變換算成相應(yīng)的力、位移及曲率等。顯然，材料應(yīng)力的計(jì)算精確度依賴于其彈性模量及應(yīng)變的量測(cè)精確度，也就是說，后兩者的量測(cè)誤差將會(huì)對(duì)前者產(chǎn)生影響。因此，尚需注意函數(shù)的誤差和函數(shù)中諸量的誤差之間存在的關(guān)系，請(qǐng)參見相關(guān)的書籍，這里不再詳述。三、試驗(yàn)結(jié)果的表達(dá)（expression of testing result）常用的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表達(dá)方式有表格法、圖形法和函數(shù)公式， 第6章 動(dòng)力試驗(yàn)動(dòng)力試驗(yàn)特殊性：1、引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)的動(dòng)荷載是隨時(shí)間而改變的；2、

53、結(jié)構(gòu)在動(dòng)載作用下的反應(yīng)與結(jié)構(gòu)本身動(dòng)力特性有密切關(guān)系。第一節(jié) 動(dòng)荷載的特性試驗(yàn)（dynamic testing）動(dòng)力分析 隔振設(shè)計(jì)測(cè)主振源 動(dòng)荷載自身參數(shù)動(dòng)荷載的特性：包括作用力的大小、方向、頻率及其作用規(guī)律地震荷載、風(fēng)荷載：概括性、代表性、特殊性一、測(cè)主振源的方法（detection of principal vibration source）實(shí)測(cè)振動(dòng)波形 主振源 特性二、動(dòng)荷載的參數(shù)測(cè)定（measuring dynamic load properties）（1）直接測(cè)定法（2）間接測(cè)定法（3）比較測(cè)定法 第二節(jié) 結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性試驗(yàn)（dynamic testing of structure p

54、roperties）結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特包括結(jié)構(gòu)的自振頻率、阻尼比、振型等參數(shù)。參數(shù)決定于結(jié)構(gòu)的形式、剛度、質(zhì)量分布、材料特性及構(gòu)造連接等因素，而與外載無關(guān)。結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性是進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算、解決結(jié)構(gòu)共振問題及診斷結(jié)構(gòu)累積損傷的基本依據(jù)。最基本內(nèi)容一、自由振動(dòng)法（free vibration method）二、共振法（resonance method）整體結(jié)構(gòu)動(dòng)荷載試驗(yàn)多為水平方向激振，樓板和梁的動(dòng)荷載試驗(yàn)多為垂直方向激振。第四節(jié) 模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)（shaking table testing）地震對(duì)結(jié)構(gòu)的作用是由于地面運(yùn)動(dòng)而引起的一種慣性力。通過振動(dòng)臺(tái)對(duì)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)反應(yīng)和地震震害發(fā)生的過程，觀測(cè)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)在相應(yīng)各個(gè)階段的力學(xué)性能