建筑结构试验及检测问题整理

1．土木工程结构试验分哪几类？各类试验的目的是什么？
A根据试验目的,可以分为研究性试验和检验性试验。

研究性试验具有研究、探索和开发的性质。

其目的在于验证结构设计的某一理论,或验证各种科学的判断、推理、假设及概念的正确性,或者是为了创造某种新型结构体系及其计算理论,而系统地进行的试验研究。

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,并对检验结果作出技术结论。

B根据试验的荷载性质,可分为静力试验和动力试验两大类。

静力试验是结构试验中最常见的试验。

所谓"静力"一般是指试验过程中,结构本身运动的加速度效应〔惯性力效应可以忽略不计。

根据试验性质的不同,静力试验可分为单调静力荷载试验,拟静力试验和拟动力试验。

研究动荷载的特性、结构的动力特性以及结构在不同性质动荷载作用下的动力反应试验,如研究铁路或公路桥梁的振动特性、工业厂房中的吊车梁的疲劳强度与疲劳寿命、大跨结构和高耸结构在风荷载作用下的动力问题。

结构动力试验主要包括动荷载特性试验、结构的动力特性试验、结构动力反应试验、模拟地震振动台试验、风洞试验和结构疲劳试验等。

C根据试验对象的不同,可以分为实体试验和模型试验。

实体试验的试验对象一般是实际结构或构件。

模型是仿照原型〔真实结构并按照一定比例关系复制而成的试验代表物,它具有实际结构的全部或部分特征。

模型的设计制作及试验是根据相似理论,用适当的比例和相似材料制成与实际结构几何相似的试验对象,在模型上施加相似力系〔或称比例荷载,使模型受力后重演原型结构的实际工况,最后按照相似理论由模型试验结果推算实际结构的性能。

D结构试验按试验场合分为试验室试验和现场试验。

实验室试验是指在有专门设备的实验室内进行的试验。

现场试验是指在生产和施工现场进行的试验。

E根据结构或构件破坏与否,可以分为非破坏试验和破坏性试验。

非破坏试验有使用性能检验和承载力检验。

破坏性试验的目的是为了掌握试验结构或构件由弹性阶段进入塑性阶段甚至破坏阶段时的结构性能、破坏形态等试验资料,常用于确定结构或模型的实际承载力。

F按荷载作用时间的长短,结构静力试验又可分为短期荷载试验和长期荷载试验。

在进行结构试验时限于试验条件、时间和基于解决问题的步骤,一般情况下,都是采用短期荷载试验,即荷载从零开始施加到结构破坏或到某阶段进行卸荷,时间总和只有几十分钟、几小时或者几天。

对于研究结构在长期荷载作用下的性能,如混凝土结构的徐变,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,就必须要进行静力荷载作用下的长期试验。

2如何确定研究性试验的试验荷载？加载装置的设计应符合哪些要求？
A对于混凝土结构,试验荷载值确定时一般应考虑下列情况：
1对结构构件的刚度、裂缝宽度进行试验时,应确定正常使用极限状态的试验荷载值；
2对结构构件的抗裂性进行试验时,应确定开裂试验荷载值；
3对结构构件进行承载能力试验时,应确定极限承载能力试验荷载值；
4按荷载作用时间的不同,正常使用极限状态的试验荷载值可分为短期试验荷载值和长期试验荷载值。

由于大部分试验是在短时间内进行,故应按规范要求,考虑长期效应组合影响进行修正。

在进行结构动力试验时,试验荷载值确定还应考虑动力荷载的动力系数。

B 为保证试验工作的正常进行,试验装置必须进行专门设计。

具体要求如下：
1试验装置应有足够刚度。

在最大试验荷载作用下,应有足够承载力〔包括疲劳强度和稳定性；
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试验装置要满足构件的边界条件和受力变形的真实状态,且不应分担试验结构构件承受的试验荷载,且不应阻碍结构构件变形的自由发展；
4应满足试件就位支承、荷载设备安装、试验荷载传递和试验过程的正常工作要求
3、量测仪器通常由哪几部分组成？量测技术包括哪些内容？
A 感受、放大和显示记录三个的基本部分。

B 应变量测 力值量测 温度量测 位移量测 裂缝量测 震动参数量测
〔偏位测定法和零位测定法两种量测方法
4.量测仪器的主要技术性能指标有哪些？
1.量程
2.刻度值
3.分辨率
4.灵敏度
5.精确度
6.滞后
7.线性范围
8.频响特性
9.相移特性
5.百分表、千分表的基本用途和扩展用途有哪些？
基本用途：测位移和挠度
扩展用途：可以改装用于测应变
6.电阻应变计的主要技术指标有哪些？
1.标距L
2.电阻值R
3.灵敏系数K
7.简述电阻应变计的工作原理。

ε0K d =R
R 〔 式中 0K －电阻应变计的单丝灵敏系数,对确定的金属或合金而言为常数。

式3.2.6说明电阻丝感受的应变和它的电阻相对变化成线性关系,当金属电阻丝用胶贴在构件上与构件共同变形时,可由式3.2.6测得试件的应变。

8裂缝测量主要有哪几个项目？裂缝宽度如何测量？
项目：1.肉眼观察 2.贴应变片 3.涂导电漆膜 4.超声波检测；
测量：1.读显微镜 2.裂缝读数卡
9.力的测定方法有哪些？
机械式力传感器、电阻应变式力传感器、振动弦式传感器、
10.简述数据采集系统的组成及数据采集过程。

由三个部分组成：传感器部分、数据采集仪部分和计算机〔控制器部分。

1.用传感器感受各种物理量,并把它们转换成电信号；
2.通过A/D转换,模拟量的数据转变成数值量的数据；
3.数据的记录,打印输出或存入磁盘文件。

11液压加载系统有哪几部分组成？电液伺服加载的关键技术及其优点是什么？
液压加载系统通常是由油泵、油管系统、千斤顶、加载控制台、加载架和试验台座等组成
电液伺服加载系统主要采用了电液伺服阀进行闭环控制。

电液伺服技术可以较为精确地模拟试件所受的实际外力,产生真实的试验状态,它可以将荷载、应变、位移等不同力学参量直接作为控制参数,实行自动控制,并在试验过程中进行控制参量的转换。

可获得高精度的加载机位移控制。

12电液伺服加载系统的工作原理是什么？与普通液压加载有何区别？
电液伺服加载系统主要采用了电液伺服阀进行闭环控制。

所谓电液伺服闭环控制,就是以电参量〔通常是指控制器发出的电压信号,其波形、频率和幅度的设定值由要求的荷载值和位移量来确定通过伺服阀去控制高压油的流量,推动液压作动器执行元件〔千斤顶的活塞对试件施加荷载。

另一方面,传感器检测出的加载试件的某一力学参量〔位移、荷载、应变,经传感器转换后以电参量的方式作为反馈信号在比较器中随时与设定的控制电参量进行比较,得出的差值信号经调整放大后控制电液伺服阀再推动液压作动器执行元件,使其向消除差值的方向动作。

将执行元件动作的效果由传感器检测,并作为反馈信号送入比较器,从而形成闭环回路。

区别：由于电液伺服技术可以较为精确地模拟试件所受的实际外力,产生真实的试验状态,所以迅速地被应用在结构试验加载系统及地震模拟振动台上,用以模拟各种振动荷载。

它可以将荷载、应变、位移等不同力学参量直接作为控制参数,实行自动控制,并在试验过程中进行控制参量的转换。

13试验支座和支墩各有什么作用？对其有何要求？
结构试验中的支座与支墩是试验装置中模拟结构受力和边界条件的重要组成部分,是支承结构、正确传递作用力和模拟实际荷载图式的设备。

对于不同的结构形式和不同的试验要求,可使用不同的支座和支墩。

对铰支座的基本要求如下：
〔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；
〔3构件支座处铰的上下垫板要有一定刚度；
〔4支座与地基有足够的刚度和强度。

支墩本身的强度必须进行计算,以保证试验时不致发生过度变形。

当试验需要使用两个以上的支墩时,为了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的刚度。

支墩上部应该有足够大的平整支撑面,最好在顶部铺板,支撑面积要按地耐力复核。

14建筑结构静力试验的目的和意义是什么？
静力荷载试验的目的是通过对试验结构或构件直接施加荷载作用,采集试验数据,认识并掌握结构的力学性能。

15什么是单调静力荷载试验？简述单调静力荷载试验的加载程序。

单调静力荷载试验是指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标,研究结构受力性能的试验。

试验加载程序是指试验进行期间荷载与时间的关系。

加载程序可以有多种,应根据试验对象的类型及试验目的与要求不同进行选择,一般结构静载试验的加载程序分为预载、正常使用荷载、极限荷载三个阶段,每个阶段应分若干级加载。

试验采用分级加载制度,先分级加载到试验大纲规定的试验荷载值,满载状态停留一段时间,量测变形的发展,然后分级卸载。

空载状态停留一段时间,再分级加载至破坏。

第二段加载程序为主要试验程序,即正式试验是从零开始,分级加载直到破坏。

16．静力试验正式加载前,为什么需要对结构进行预载试验？预载时应注意什么问题？
预载的目的在于：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。

预载一般分三级进行,每级取正常使用荷载的20％。

然后分级卸载,2～3级卸完。

每加<卸>一级荷载,停歇10min。

对于开裂较早的混凝土结构,预加荷载不宜超过计算开裂荷载的70％<含自重>,以保证在正式试验时能得到开裂荷载。

17简述低周反复荷载试验的加载装置。

拟静力试验〔低周反复试验加载装置多采用反力墙或专用抗侧力构架组成的低周反复荷载试验装置。

加载设备主要有推拉千斤顶或电液伺服作动器等。

加载设备和试验装置应根据容许结构或构件产生的荷载效应和变形条件来控制。

18简述拟动力试验的基本原理和试验步骤。

其基本原理是用计算机直接参与试验的执行和控制,包括利用计算机按地震实际反应计算得到的位移时程曲线驱动和控制电液伺服加载器〔又称作动器对结构施加荷载。

1在计算机系统中输入地震加速度时程曲线,并按一定的时间间隔数字化；
2把n 时刻的地震加速度值代入运动方程,解出n 时刻的地震反应位移值
n X ； 3由计算机控制电液伺服加载系统,将
n X 施加到结构上,实现这一步的地震反应； 4量测此时试验结构的反力
n F ,并代入运动方程,按地震反应过程的加速度进行1+n 时刻的位移1+n X 的计算,量测试验结构反力1+n F ；
5重复上述步骤,按输入1+n 时刻的地震加速度值,求解位移
2+n X 和结构反力2+n F ,连
续进行加载试验,直到试验结束。

19对结构或构件进行内力和变形测量时,对测点的选择和布置有哪些要求？
用仪器对结构或构件进行内力、变形等参数的量测时,测点的选择与布置应满足以下原则：
1在满足试验目的的前提下,应使重点观测项目突出,测点宜少不宜多。

2测点的位置必须有代表性,以便能测取最关键的数据；
3测点的布置应有利于试验时操作和测读；
4应布置一定数量的校核性测点,以便校核量测数据的准确性,这是因为在试验过程中部分测量仪器可能会工作不正常或发生故障,以及很多偶然因素影响量测数据的可靠性。

20简述拟静力、拟动力和动力试验的区别
拟静力试验也称为伪静力试验,或低周反复荷载试验,属于工程结构抗震试验。

其基本原理是用低周往复循环加载的方法对结构构件进行静力试验,试验中控制结构的变形值或荷载量,使结构构件在正反两个方向反复加载和卸载,用以模拟结构在地震作用下的受力过程。

这种试验加载方法其目的是用静力方法研究地震作用下构件的受力和变形性能。

拟动力试验又称联机试验,是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动作用下所经历的真实过程完全一致。

但是,这种试验是用静力方式进行的而不是在振动过程中完成的,故称拟动力试验。

拟动力试验的目的是真实对模拟地震对结构的作用,其基本原理是用计算机直接参与试验的执行和控制。

动力试验与静力试验相比,具有一些特殊的规律性。

首先,引起结构振动的动荷载是随时间而改变的；其次,结构在动荷载作用下的反应与结构本身动力特性有密切关系。

动荷载所产生的动力效应,有时远远大于其相应的静力效应,可能使结构遭受严重破坏。

拟动力试验是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,使之产生反应位移,与拟静力试验相比,拟静力试验可以最大限度的获得试件的承载力、刚度、变形和耗能等信息,但不能模拟结构在实际地震作用下的地震反应。

而拟动力试验方法不但吸收了拟静力周期性加载试验和地震模拟振动台试验这两种方法对优点,而且吸收了结构理论分析和计算的优点,可以模拟大型复杂结构的地震反应。

21结构的动力试验包括哪些内容？
动荷载特征试验、结构动力特性试验、结构的动力反应试验、模拟的地震震动台试验、风洞试验、构件疲劳试验
〔动荷载的特性试验主要包括测主振源和动荷载自身参数的测定试验。

22模拟地震振动台试验在抗震研究中有什么作用？
地震对结构的作用是由于地面运动而引起的一种惯性力。

通过振动台对结构输入正弦波或地震波,可以再现各种形式地震波输入后的结构反应和地震震害发生的过程,观测试验结构在相应各个阶段的力学性能,进行随机振动分析,使人们对地震破坏作用进行深入的研究。

通过振动台模型试验,研究新型结构计算理论的正确性,有助于力学计算模型的建立。

见手抄版
23混凝土结构检测包括哪些内容？
混凝土结构的检测可分为原材料性能、混凝土强度、混凝土构件外观质量与缺陷、尺寸偏差、变形与损伤和钢筋配置等项工作,必要时,可进行结构构件性能的实荷检验或结构的动力测试。

24如何进行混凝土结构裂缝的检测？
混凝土构件裂缝的检测,首先要根据裂缝在结构中的部位及走向,对裂缝产生的原因进行判断与分析；其次对裂缝的形状及几何尺寸应进行量测。

25混凝土强度检测方法有哪几种,各自原理,优点及缺点？
回弹法、钻芯法、超声法、超声回弹综合法、后装拔出法。

回弹法：运用回弹仪通过测定混凝土表面的硬度以推算混凝土的强度,是混凝土结构现场检测中最常用的一种非破损检测方法。

钻芯法：是采用专用的水冷式钻机〔装有人造金刚石薄壁钻头,在结构混凝土构件上直接钻取标准芯样试件或小直径芯样试件进行实验室抗压强度试验,从而检测混凝土强度及混凝土内部缺陷的一种方法,利用此方法测得的混凝土抗压强度值可以直观地反映结构混凝土的质量。

超声法：利用混凝土的抗压强度
cu f 与超声波在混凝土中的传播参数〔声速、衰减等之
间的相关关系检测混凝土的强度。

超声回弹综合法是指采用超声检测仪和回弹仪,在结构或构件混凝土的同一测区分别测量超声声时和回弹值,再利用已建立的测强公式,推算该测区混凝土强度的方法。

超声回弹综合法优点：
〔1混凝土的龄期和含水率对回弹值和声速都有影响。

〔2回弹法通过混凝土表层的弹性和硬度反映混凝土的强度,超声法通过整个截面的弹性特性反映混凝土的强度。

后装拔出法：试验是用一金属锚固件预埋入未硬化的混凝土浇筑构件内,或在已硬化的混凝土构件上钻孔埋入一膨胀螺栓,然后测试锚固件或膨胀螺栓被拔出时的拉力,由被拔出的锥台形混凝土块的投影面积,确定混凝土的拔出强度,并由此推算混凝土的立方体抗压强度,也是一种半破损试验的检测方法。