土木工程結構試驗與檢測知識點匯總

1、1-1土木工程試驗分類 結構試驗目的：分類研究性試驗和檢驗性試驗（實驗目的）、靜力試驗和動力試驗（荷載性質(zhì)） 、實體（原型）試驗和模型試驗（實驗對象）、實驗室試驗和現(xiàn)場試驗（試驗場地） 、破壞性試驗和非破壞性試驗（結構或構件破壞與否） 。 、短期荷載試驗和長期荷載試驗（時間長短） 目的：結構試驗是指在結構物或試驗對象上，利用設備儀器為工具，以各種試驗技術為手段，在施加各種作用（荷載、機械擾動力、模擬的地震作用、風力、溫度、變形等）的工況下，通過量測與試驗對象工作性能有關的各種參數(shù)（應變、變形、振幅、頻率等）和試驗對象的實際破壞形態(tài)，來評定試驗對象的剛度、抗裂度、裂縫狀態(tài)、強度、承載力、穩(wěn)定和耗

2、能能力等，并用以檢驗和發(fā)展結構的計算理論。32-12-2 如何確定研究性試驗的試驗荷載？加載裝置的設計應符合哪些要求？ A 對于混凝土結構，試驗荷載值確定時一般應考慮下列情況： 1）對結構構件的剛度、裂縫寬度進行試驗時，應確定正常使用極限狀態(tài)的試驗荷載值； 2）對結構構件的抗裂性進行試驗時，應確定開裂試驗荷載值； 3）對結構構件進行承載能力試驗時，應確定極限承載能力試驗荷載值； 4）按荷載作用時間的不同，正常使用極限狀態(tài)的試驗荷載值可分為短期試驗荷載值和 長期試驗荷載值。由于大部分試驗是在短時間內(nèi)進行，故應按規(guī)范要求，考慮長期效應組合 影響進行修正。 在進行結構動力試驗時，試驗荷載值確定還應考

3、慮動力荷載的動力系數(shù)。 B 為保證試驗工作的正常進行，試驗裝置必須進行專門設計。具體要求如下： 1）試驗裝置應有足夠剛度。在最大試驗荷載作用下，應有足夠承載力（包括疲勞強度） 和穩(wěn)定性； 2）試驗結構構件的跨度、支承方式、支撐等條件和受力狀態(tài)應符合設計計算簡圖，且 在整個試驗過程中保持不變； 3）試驗裝置要滿足構件的邊界條件和受力變形的真實狀態(tài)，且不應分擔試驗結構構件 承受的試驗荷載，且不應阻礙結構構件變形的自由發(fā)展； 4）應滿足試件就位支承、荷載設備安裝、試驗荷載傳遞和試驗過程的正常工作要求2-33-1、重物加載方法的作用方式及其特點、要求是什么？ 答：重物加載有重力直接加載和間接加載。 重

4、力直接加載是將物體的重力直接作用于結構上的一種加載方法，即在結構表面堆放重物模擬構件表面的均布荷載；或在結構表面圍設水 箱，利用防水膜止水，再向水箱內(nèi)灌水。水的重力作用最接近于結構的重力狀態(tài)，易于施加和排放，加載卸便捷，適合大面積的平板試件。但 用水加載要求水箱具有良好的防水性能，且對結構表面平整度較高，同事觀測儀表不知較為困難。 重力間接加載常利用杠桿原理把荷載放大作用在結構試件上。利用杠桿支點間的比例關系，可減少勞動工作量 5 倍以上。杠桿加載裝置應 根據(jù)實驗室或現(xiàn)場試驗條件按力的平衡原理設計。試驗時杠桿和掛籃的自重是直接作用于試件上的荷載，試驗前需稱其重量，并作為第一級荷 載加于試件上，

5、杠桿各支點位置必須準確測量，實際加載值需根據(jù)各支點的比例關系計算得到。 3-2、液壓加載系統(tǒng)由哪幾個部分組成？ 答：主要由儲油箱、高壓油泵、測力裝置和各類閥門組成的操縱臺，通過高壓油管同時并聯(lián)接若干個液壓加載器組成，由操控臺控制，滿足多 點同步加荷載的要求。3-3.什么是氣壓加載？簡述氣壓加載的適用情況及其優(yōu)、缺點。 氣壓加載是使用壓縮空氣或高壓氮氣對建筑結構施加均布荷載。 氣壓加載適用于對板殼等大 面積的結構物施加均布荷載。氣壓加載的優(yōu)點是加卸荷載方便可靠，荷載值穩(wěn)定易控制；缺 點是進行板殼結構極限承載力的試驗時有一定的危險性， 抽真空加載無法直接觀察混凝土開 裂情況。4-7如何測定結構的應

6、力？測量應變時對標距有何要求？直接測量應力比較困難，而是借助測定應變值，然后通過材料-關系曲線或方程換算為應力值，測定應變則是測出一定長度范圍 l 內(nèi)的長度變化l，再計算應變l/l。標距要求：結構的應力梯度較大時，應變計標距應盡量?。夯炷两Y構，應大于 2-3 倍最大骨粒徑；磚石結構應大于 6皮磚；木結構中標距不小于 20cm；對于鋼材質(zhì)材料，應變標距可取小些。4-8、電阻應變計的主要技術指標 1） 電阻值 R（n） ，120。 2）標距 L，即敏感柵的有效長度。3）靈敏系數(shù) K。4）使用面積以標距 l 乘以敏感柵寬度 a 表示。5）線性輸出時，所能量測的最大應變值。6）機械滯后。7）疲勞壽命

7、。8）絕緣電阻。4-9、電阻應變計的工作原理：電阻應變片的工作原理是基于應變效應。電阻應變片的測量原理為：金屬絲的電阻值除了與材料的性質(zhì)有關之外，還與金屬絲的長度，橫截面積有關。將金屬絲粘貼在構件上，當構件受力變形時，金屬絲的長度和橫截面積也隨著構件一起變化，進而發(fā)生電阻變化。4-10、何謂全橋測量半橋測量？電橋的輸出特性：當四個橋臂都接入電阻應變時稱為全橋測量；將工作片接入 AB 橋臂，將另一應變片貼于與試件相同材料上，置于相同溫度且不受荷載，將其接入 BC 橋臂，正好抵消工作片熱輸出的接法為半橋測量。輸出特性：將信號放大。 4-11、溫度變化會給電阻應變測量帶來影響？消除辦法：應變片受溫度

8、變化影響產(chǎn)生變形。消除辦法：溫度補償應變片法、應變片溫度互補償法。4-12、電測應變?yōu)槭裁匆獪囟妊a償？補償方法：應變片反映的應變值含包試件與應變片受溫度影響而產(chǎn)生的變形及試件材料與應變片溫度線脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的變形，所以要溫度補償。方法：溫度補償應變片法、應變片溫度互補償法。4-14、裂縫量測主要項目？裂縫寬度如何量測：裂縫的發(fā)生、裂縫的寬度、裂縫的長度。寬度測量一般用讀數(shù)放大鏡；較簡單的方法是用印有不同寬度線條的寬度標尺和裂縫對比，來確定裂縫寬度。16. 慣性式測振傳感器（又稱拾振器）的力學原理是什么？怎樣才能使測振傳感器的工作達到理想狀態(tài)？答：由于振動具有傳遞作用，做動力試驗時很難找到一個

9、靜止點作為測振的從準點。為此，必須在測振儀內(nèi)部設置慣性質(zhì)量彈簧系統(tǒng)，建立一個基準點。慣性式測振傳感器是利用彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的強迫振動特性來進行振動測量的。這種傳感器被直接固定在被測振動體上，不需要相對固定點。測量所得結果直接以固結于地球上的慣性參考系坐標為參考坐標，因此，它是一種絕對式拾振儀器。在一個剛性的外殼里面，安裝一個單自由度的有阻尼的彈簧質(zhì)量系統(tǒng)。根據(jù)質(zhì)量塊相對于外殼的運動來判斷被測振動體的振動。使用慣性式拾振器時，必須特別注意振動體的工作頻率與拾振器的自振頻率之間的關系。當>>1時，拾振器可以很好地量測振動體的振動位移;當 <<1時，拾振器可以準確地反映振動體的加

10、速度特性，對加速度進行兩次積分就可得到位移。17. 光纖位移傳感器的工作原理是什么？突出優(yōu)點有哪些？答：光纖采用型結構，兩束光纖一端合并在一起組成光纖探頭，另一端分為兩支，分別作為光源光纖和接收光纖。光從光源耦合到光源光纖，通過光纖傳輸，射向反射片，再被反射到接收光纖，最后由光電轉(zhuǎn)換器接收，轉(zhuǎn)換器接受到的光源與反射體表面性質(zhì)、反射體到光纖探頭距離有關。當反射表面位置確定后，接收到的反射光光強隨光纖探頭到反射體的距離的變化而變化。顯然，當光纖探頭緊貼反射片時，接收器接收到的光強為零。隨著光纖探頭離反射面距離的增加，接收到的光強逐漸增加，到達最大值點后又隨兩者的距離增加而減小。與其他傳感器相比較，

11、光纖位移傳感器有不受電磁干擾，防爆性能好，不會漏電打火；可根據(jù)需要做成各種形狀，可以彎曲；可以用于高溫、高壓、絕緣性能好，耐腐蝕等優(yōu)點。18. 簡述熱電偶測溫及光纖測溫的基本原理。熱電偶測溫：熱電偶測溫基本原理是將兩種不同材料的導體或半導體焊接起來，構成一個閉合回路。由于兩種不同金屬所攜帶的電子數(shù)不同，當兩個導體的二個執(zhí)著點之間存在溫差時，就會發(fā)生高電位向低電位放電現(xiàn)象，因而在回路中形成電流,溫度差越大，電流越大，這種現(xiàn)象稱為熱電效應，也叫塞貝克效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。光纖測溫：激光光脈沖射入傳感用的光纖之中，在光脈沖向前的傳播過程中，由于光纖的密度、應力、材料組成、溫度和彎曲變

12、形等原因發(fā)生散射現(xiàn)象，有一部分的散射光會按照入射光相反的方向傳播，稱之為背向散射光，返回的背向散射光就包含了Raman散射。Raman散射會產(chǎn)生兩個不同頻率的信號：斯托克斯(Stokes)光（比光源波長長的光）和反斯托克斯(Anti-Stokes)光（比光源波長短的光），光纖受外部溫度的調(diào)制使光纖中的反斯托克斯(Anti-Stokes)光強發(fā)生變化，Anti-Stokes與Stokes的比值提供了溫度的絕對指示，利用這一原理可以實現(xiàn)對沿光纖溫度場的分布式測量。 3、量測儀器通常由哪幾部分組成？量測技術包括哪些內(nèi)容？ A 感受、放大和顯示記錄三個的基本部分。 B 應變量測 力值量測 溫度量測 位

13、移量測 裂縫量測 震動參數(shù)量測 （偏位測定法和零位測定法兩種量測方法） 4.量測儀器的主要技術性能指標有哪些？ 1.量程 2.刻度值 3.分辨率 4.靈敏度 5.精確度 6.滯后 7.線性范圍 8.頻響特性 9.相移特性 5.百分表、千分表的基本用途和擴展用途有哪些？ 基本用途：測位移和撓度 擴展用途：可以改裝用于測應變 6.電阻應變計的主要技術指標有哪些？ 1.標距L 2.電阻值R 3.靈敏系數(shù)K 7.簡述電阻應變計的工作原理。 0 K d R R （3.2.6） 式中 0 K 電阻應變計的單絲靈敏系數(shù)，對確定的金屬或合金而言為常數(shù)。 式3.2.6 說明電阻絲感受的應變和它的電阻相對變化成線

14、性關系，當金屬電阻絲用膠貼 在構件上與構件共同變形時，可由式3.2.6 測得試件的應變。 8 裂縫測量主要有哪幾個項目？裂縫寬度如何測量？ 項目：1.肉眼觀察 2.貼應變片 3.涂導電漆膜 4.超聲波檢測； 測量：1.讀顯微鏡 2.裂縫讀數(shù)卡9.力的測定方法有哪些？ 機械式力傳感器、電阻應變式力傳感器、振動弦式傳感器、 10.簡述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成及數(shù)據(jù)采集過程。 由三個部分組成：傳感器部分、數(shù)據(jù)采集儀部分和計算機（控制器）部分。 1.用傳感器感受各種物理量，并把它們轉(zhuǎn)換成電信號； 2.通過A/D 轉(zhuǎn)換，模擬量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成數(shù)值量的數(shù)據(jù)； 3.數(shù)據(jù)的記錄，打印輸出或存入磁盤文件。11 液壓加載系

15、統(tǒng)有哪幾部分組成？電液伺服加載的關鍵技術及其優(yōu)點是什么？ 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、加載架和試驗臺座等組 成 電液伺服加載系統(tǒng)主要采用了電液伺服閥進行閉環(huán)控制。電液伺服技術可以較為精確地 模擬試件所受的實際外力，產(chǎn)生真實的試驗狀態(tài)，它可以將荷載、應變、位移等不同力學參 量直接作為控制參數(shù)，實行自動控制，并在試驗過程中進行控制參量的轉(zhuǎn)換。 可獲得高精度的加載機位移控制。 12 電液伺服加載系統(tǒng)的工作原理是什么？與普通液壓加載有何區(qū)別？ 電液伺服加載系統(tǒng)主要采用了電液伺服閥進行閉環(huán)控制。所謂電液伺服閉環(huán)控制，就是 以電參量（通常是指控制器發(fā)出的電壓信號，其波形、頻率和

16、幅度的設定值由要求的荷載值 和位移量來確定）通過伺服閥去控制高壓油的流量，推動液壓作動器執(zhí)行元件（千斤頂?shù)幕?塞）對試件施加荷載。另一方面，傳感器檢測出的加載試件的某一力學參量（位移、荷載、 應變），經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換后以電參量的方式作為反饋信號在比較器中隨時與設定的控制電參量 進行比較，得出的差值信號經(jīng)調(diào)整放大后控制電液伺服閥再推動液壓作動器執(zhí)行元件，使其 向消除差值的方向動作。將執(zhí)行元件動作的效果由傳感器檢測，并作為反饋信號送入比較器， 從而形成閉環(huán)回路。 區(qū)別：由于電液伺服技術可以較為精確地模擬試件所受的實際外力，產(chǎn)生真實的試驗狀 態(tài)，所以迅速地被應用在結構試驗加載系統(tǒng)及地震模擬振動臺上，用以

17、模擬各種振動荷載。 它可以將荷載、應變、位移等不同力學參量直接作為控制參數(shù)，實行自動控制，并在試驗過 程中進行控制參量的轉(zhuǎn)換。 13 試驗支座和支墩各有什么作用？對其有何要求？ 結構試驗中的支座與支墩是試驗裝置中模擬結構受力和邊界條件的重要組成部分，是支 承結構、正確傳遞作用力和模擬實際荷載圖式的設備。對于不同的結構形式和不同的試驗要 求，可使用不同的支座和支墩。 對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； （2）保證試件在支座處力的傳遞； （3）構件支座處鉸的上下墊板要有一定剛度； （4）支座與地基有足夠的剛度和強度。 支墩本身的強度必須進行計算，以保證試驗時不致發(fā)生過度變

18、形。當試驗需要使用兩個 以上的支墩時，為了防止支墩不均勻沉降及避免試驗結構產(chǎn)生附加應力而破壞，要求各支墩 應具有相同的剛度。支墩上部應該有足夠大的平整支撐面，最好在頂部鋪板，支撐面積要按 地耐力復核。 14 建筑結構靜力試驗的目的和意義是什么？ 靜力荷載試驗的目的是通過對試驗結構或構件直接施加荷載作用，采集試驗數(shù)據(jù)，認識 并掌握結構的力學性能。 15 什么是單調(diào)靜力荷載試驗？簡述單調(diào)靜力荷載試驗的加載程序。 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。 試驗加載程序是指試驗進行期間荷載與時間的關系。加載程序可以有多種，應根據(jù)試驗 對象的類型及試

19、驗目的與要求不同進行選擇，一般結構靜載試驗的加載程序分為預載、正常 使用荷載、極限荷載三個階段，每個階段應分若干級加載。試驗采用分級加載制度，先分級 加載到試驗大綱規(guī)定的試驗荷載值，滿載狀態(tài)停留一段時間，量測變形的發(fā)展，然后分級卸 載。空載狀態(tài)停留一段時間，再分級加載至破壞。第二段加載程序為主要試驗程序，即正式 試驗是從零開始，分級加載直到破壞。 16靜力試驗正式加載前，為什么需要對結構進行預載試驗？預載時應注意什么 問題？ 預載的目的在于：使試件各部分接觸良好，進入正常工作狀態(tài)，荷載與變形關系趨于 穩(wěn)定；檢驗全部試驗裝置的可靠性；檢驗全部量測儀表工作正常與否；檢查現(xiàn)場組織 工作和人員的工作情

20、況，起演習作用。 預載一般分三級進行，每級取正常使用荷載的20。然后分級卸載，23 級卸完。每 加(卸)一級荷載，停歇 10min。對于開裂較早的混凝土結構，預加荷載不宜超過計算開裂荷 載的70(含自重)，以保證在正式試驗時能得到開裂荷載。19 對結構或構件進行內(nèi)力和變形測量時，對測點的選擇和布置有哪些要求？ 用儀器對結構或構件進行內(nèi)力、變形等參數(shù)的量測時，測點的選擇與布置應滿足以下原 則： 1）在滿足試驗目的的前提下，應使重點觀測項目突出，測點宜少不宜多。 2）測點的位置必須有代表性，以便能測取最關鍵的數(shù)據(jù)； 3）測點的布置應有利于試驗時操作和測讀； 4）應布置一定數(shù)量的校核性測點，以便校核

21、量測數(shù)據(jù)的準確性，這是因為在試驗過程 中部分測量儀器可能會工作不正?；虬l(fā)生故障，以及很多偶然因素影響量測數(shù)據(jù)的可靠性。 1、混凝土配合比設計強度等級C20 ；2、鋼筋混凝土梁設計、制作（先貼鋼筋應變片、后貼混凝土應變片）；3、回彈法檢測混凝土梁實際強度，標準試件抗壓強度。 4、混凝土梁安裝就位；5、設計試驗方案（加載、儀器儀表設置、觀察、記錄和安保等）三、試驗儀器1、250型混凝土立式強制攪拌機 2、ZN型混凝土振動器；3、壓力傳感器；4、液壓加載器5、YE2533智能程控靜態(tài)電陰應變儀，6、YJ-16N智能數(shù)據(jù)采集分析儀7、HT225W全自動回彈儀；8、預制混凝土構件；10、萬用表、高阻表、

22、電烙鐵等；11、鋼卷尺、鋼直尺、油性筆、砂紙、打磨機等步驟1、選擇合適的試驗用支座，混凝土梁就位2、安裝百分表、加載器、將應變片接入應變儀調(diào)試初始平衡。3、預加載，檢查儀器、儀表工作是否正常，各位同學是否熟悉自己負責的工作。4、開式加載，按試驗方案采用5級加載，各級荷載持荷15min，荷載穩(wěn)定后讀取百分表、應變值（鋼筋、混凝土），并作好 記錄5、本次試驗為非破壞性試驗，允許加致出現(xiàn)裂縫，目的是讓大家在梁上繪制出裂縫與荷載的發(fā)生與發(fā)展的相關圖形。6、檢查所有記錄數(shù)據(jù)是否完整無缺。實驗結束，拆除所有儀器、儀表，并歸位存放。清理 實驗現(xiàn)場。七、試驗結果1、繪制荷載與梁變形的關系曲線圖；2、繪制荷載與

23、裂縫的關系圖形；3、根據(jù)應變測定值計算梁中鋼筋、混凝土的應力值，試驗目的： 了解鋼筋混凝土梁跨中的最大應力分布及其縱向彎曲變形。試驗儀器及其他裝置：16通道靜態(tài)電阻應變儀、微型電子計算機、百分表7個、應變片若干及粘貼、導線焊接等用品齊全、標準砝碼（25kg/個，地面尺寸240mmX60mm）若干、灰砂磚（2.5kg/塊）若干、鋼支墩4個、混凝土支墩2個、鋼墊板及鋼滾軸各兩個。1、實驗前準備：（1） 根據(jù)已知條件求得鋼筋混凝土梁在正常使用狀態(tài)下的正截面承載力為M1u，標準荷載為Pk=1/16ql，在極限狀態(tài)下的正截面承載力為M1u，標準荷載為1.5Pka（2）檢查實驗用具是否齊全，儀器設備是否正

24、常。2、測點布置： 本試驗采用重物直接加載的方式，由于跨中位置的應力和撓度都比較大，故將測點布置在跨中位置，分別測定跨中位置的撓度、受拉區(qū)邊緣應變、受壓區(qū)邊緣應變及中間區(qū)域應變。由于梁的跨度比較大，所以，為了保證量測結果的可靠性，并求得梁在變形后的彈性撓度曲線，則相應地要增加至57個測點，并沿梁的跨中對稱布置。 由以上測點布置可以知道，通過1、2、3、4、5、6通道的數(shù)據(jù)可以清楚地看出梁跨中截面的應變分布，然后在通過公式= *(應力等于應變乘彈性模量)可以測出梁跨中截面的最大正應力分布。通過1、11和12，2、10和13，3、9和14，4、8和15，5、7和16通道，每三個通道組成三個方向，分別測定三個方向的應變，求得最大主應力值及作用方向，即可確定梁跨中截面的最大剪應力分布。荷載分級原則：在正常使用荷載以內(nèi)，每級