土木工程结构试验与检测技术3试验量测技术与量测仪表
土木工程结构试验
土木工程结构试验1.土木工程结构试验与检测概论结构试验是通过对结构物或构件受作用后的性能进行观测和对测量参数进行分析，从而对结构物的工作性能作出正确估计;并为验证和发展结构的计算理论提供可靠的依据。
科研性试验：以研究和探索为目的，实验对象是专为试验研究而设计制作的，任务:1.验证结构设计理论的各种假定2.为一些大型特种结构谋求设计依据。
鉴定性试验：服务生产为目的，真实结构为对象，任务：1.新的施工工艺试验和竣工验收试验2.原有结构检验3.处理工程突发事故4.产品质量检验路标实验：书P7土木工程结构试验的分类a按试验对象: 实物试验、模型试验b按荷载性质: 静力试验、动力试验c按试验时间: 短期荷载试验、长期荷载试验d按试验场合: 试验室试验、现场试验e按破坏程度:破坏性试验、非破坏性试验(一)实物试验与模型试验：a实物试验--试验对象:实物结构或者是按比例复制的结构或者是构件。
优点:完全反应真实结构的受力特性，试验结论可靠。
缺点:费用高，加载难度大，试验周期长；b模型试验--试验对象:缩尺试件(几何相似、材料相似、力学相似)。
优点:实施方便，费用低。
缺点:严格的相似条件难以实现，尺寸效应的影响，边界因素等(二)静力试验与动力试验：a静力试验--单调静力试验、低周反复静力试验(伪静力试验、伪(拟)动力试验)。
优点:加载设备简单，试验观测方便。
缺点:不能反映结构的动力性能b动力试验--振动台试验、疲劳试验、风荷载试验、抗爆抗冲击荷载试验等)。
优点:能反映结构的动力性能。
缺点:加载设备、测试手段以及后期的数据处理较复杂(三)短期荷载试验与长期荷载试验：a短期荷载试验--一般试验过程持续几分钟到几天，通常的结构试验绝大多数为短期荷载试验。
b长期荷载试验--试验过程持续几个月、几年到数十年。
主要是研究与时间相关的结构特性，如:混凝土的徐变、收缩、预应力筋的松弛，结构的耐久性能等(四)试验室试验与现场试验：a试验室试验--在试件设计、加载方法、测试设备等方面均比较精确，可突出主要研究因素，而且可加载至破坏，适用于科研性试验。
土木工程结构试验与检测技术1土木工程结构试验与检测概论
（4）处理工程突发事故
如连霍高速义昌大桥事故鉴定。 （5）产品质量检验。 如预制构件抽样检测。
1.3 试验检测方法的重要性
方法的选择关键在于———— 试验中实际的约束条件
与计算假定一致。 如简支梁试验。 生产性试验中的方法错误可能带来致命的风险。
实验室试验和现场试验
结构检测
• 结构工程质量的检测（ structure quality inspection） • 既 有 结 构 性 能 的 检 测 （ existing structure quality inspection）
1.2 土木工程结构试验与检测的目的和任务
1.2.1 研究性试验
（1）验证结构设计假定，寻求更合理的计算方法 如结构设计规范中的相关修正系数。
非破坏性试验和破坏性试验
短期荷载试验和长期荷载试验
土木工程结构试验与检测
TESTING AND INSPECTION FOR CIVIL ENGINEERING STRUCTURE
上课了！！！
1 土木工程结构试验与检测概论
本章系统地介绍了土木工程结构试验与检测分类， 介绍了结构试验与检测的发展过程，其中试验与检测 的定义和分类是本章的重点内容。 学习本章后应明确试验与检测的定义和分类，了解 本门课程的课程内容与学习方法，提高对本门课程重 要性的认识。
（2）为一些大型特种结构谋求设计依据
如海洋石油平台、核电站、网壳结构等。 （3）为采用新结构、新材料、新的施工工艺进行试验研究
如粉煤灰砖代替烧结砖的过程。
1.2 土木工程结构试验与检测的目的和任务
1.2.2 生产性试验
（1）验证新的施工工艺和竣工验收试验 如实际工程建成后的实际荷载试验。
《土木工程结构试验》课程教学大纲
《土木工程结构试验》课程教学大纲二、课程目标土木工程结构试验课程是土木工程专业的专业课，在该专业中占有重要地位。
课程主要介绍现代的工程结构试验技术、手段与仪器设备，实验数据的采集与处理方法。
设置本课程的目的使学生了解土木工程结构试验理论、技术的发展和趋势，使学生掌握建筑结构的试验思路和试验方法。
从而在面对土木工程的复杂问题时可以采用工程试验方法进行研究，创新性地利用工程试验理论提出解决方案，并能够合理地开发、选择与使用恰当的试验设备与技术手段解决土木工程中的复杂工程问题，通过课内实验培养学生分工协作共同解决复杂问题的团队合作能力。
三、本课程与其它课程的关系本课程的先修课程是高等数学、线性代数、理论力学、材料力学、结构力学、混凝土结构基本原理、钢结构基本原理等。
其中高等数学、线性代数课为试验数据分析提供计算工具；理论力学、材料力学、结构力学为试验方案设计提供力学理论依据；混凝土结构基本原理、钢结构基本原理为本课程中学习不同结构形式试验对象的试验方法、数据分析与结构判定提供了专业基础知识。
四、本课程所支撑的毕业要求五、教学内容、重点、教学进度、学时分配（一）绪论（2学时）1、主要内容（1）工程结构理论与工程结构试验的关系（2）工程结构试验与电算的关系（3）工程结构结构试验的任务（4）工程结构结构试验分类（5）工程结构试验的一般过程（6）土木工程结构试验的最新进展（7）工程结构结构试验课程的特点2、重点（1）工程结构结构试验的任务（2）工程结构结构试验分类3、教学要求要求学生了解工程结构理论与工程结构试验的关系，工程结构试验与电算的关系，工程结构试验的一般过程，土木工程结构试验的最新进展，工程结构结构试验课程的特点；理解工程结构结构试验的任务，工程结构结构试验分类。
（二）工程结构试验设计（2学时）1、主要内容（1）结构试件设计（2）结构试验荷载设计（3）结构试验观测设计（4）试验大纲与试验报告2、重点（1）结构试验荷载设计（2）试验大纲与试验报告试件设计、试件的形状、尺寸，数量（2）正位、卧位、反位试验，荷载图式。
土木工程结构试验与检测技术
土木工程结构试验与检测技术一、填空1、结构试验按实验对象可分为真型试验与模型试验，按荷载性质可分为静力试验与动力试验，按试验场所可分为实验室试验与现场试验，按持续时间分为短期荷载试验与长期荷载试验。
2、结构试验的四个阶段包括试验的规划设计阶段、准备阶段、实施阶段和完成阶段。
3、结构试验存在误差，在试验设计的各个环节中需对其加以控制，以提高测试精度，保证试验质量。
4、测试结构和构件混凝土内部缺陷的方法有对测法，斜测法和钻孔法。
5、用回弹仪测量混凝土的强度建立回弹曲线时碳化深度是一个重要影响因素。
6、试验加载常用的方法有重物加载与液压加载。
7、相同强度的混合砂浆与水泥砂浆相比，混合砂浆的和易性更好。
8、墙体破坏的三个阶段为：单砖出现裂缝，裂缝伸长出现多道裂缝，出现通缝。
9、砌体结构强度的检测方法主要有扁顶法、原位轴压法、原位单剪法、原位单砖双剪法。
10、用载荷试验法进行地基承载力检测时，浅层平板载荷试验适用于浅层地基土，深层平板载荷试验适用于埋深大于3m和地下水位以上的地基土，螺旋板载荷试验适用于深层地基土或地下水位以下的地基土。
11、基桩承载力检测时，单桩承载力易通过现场静载试验确定，在同一条件下试桩数量不宜少于总桩数的1%，并且不少于3根。
12、基桩承载力检测中荷载系统的加载能力至少不低于破坏荷载或最大加载量的1.5倍，最好能达到1.5~2.0倍。
二、选择1、回弹法检测混凝土强度每一个结构和构件测区数不少于（ B ）个，对某一方向尺寸小于4.5m切另一方向尺寸小于0.5m的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于（）个。
A15 5 B 10 5 C 20 10 D 20 52、回弹法检测混凝土强度时当测区有一对平行侧面时，则在每个侧面各测取8个回弹值；若侧区仅有一个侧面时，在该侧面需测取（ C ）个回弹值，相邻两测区的间隔控制在2m 以内，测区面积不宜大于（）㎡。
A10 0.2 B 15 0.02 C 16 0.04 D 16 0.0253、混凝土结构的检测内容除钢筋强度、混凝土强度之外还包括（ D ）A混凝土构件外观质量与内部缺陷B 混凝土构件的尺寸偏差、变形与损伤C 钢筋的位置、锈蚀D 以上皆是4、用钻芯法检测砼强度时，钻取芯样的数量一般不少于（A）个。
土木工程量测技术
2.3 试验量测仪器
3.电阻应变式位移传感器
电阻应变式位移传感器的测杆通过弹簧与一固定 在传感器内的悬臂梁连接，在悬臂梁的根部粘贴电阻 应变片。测杆移动时，带动弹簧使悬臂受力产生变形， 通过电阻应变仪测量电阻应变片的应变变化，再转化 为位移量。 4.滑动电阻式位移传感器 滑动电阻式位移传感器（左图）的基本原理是将 线位移的变化转换为传感器输出电阻的变化。与被测 物体相连的弹簧片在滑动电阻上移动，使电阻 的输 出电压值发生变化，通过与 的参考电压值比较，即 可得到 输出电压的改变量。
1.手持式应变仪 手持式应变仪主要有两片弹簧钢片连接两个刚性骨架组成，两个骨架可作无摩
擦的相对运动。骨架两端带有锥形插脚，测量时将插脚插入结构表面上预置的脚座
中，结构表面上的两个预置脚座之间的距离为测量标距。试件的应变由装在骨架上 的千分表读出。
图2.18 手持式应变仪 1—刚性骨架；2—插轴；3—骨架外凸缘；4—千分表测杆；5—薄钢片；6—千分表
1 2 h r r h
此时，应变仪显示的应变值，已不包括温度变化引起的热应变。该测试方法 消除了温度对应变测量的影响，故称之为温度补偿法。在全桥测量中，R1和R3 为测量工作应变片，R2和R4为温度补偿应变片，同样起到温度补偿的作用。
2.3 试验量测仪器
6.测量桥路
2.3 试验量测仪器
1.千分表测位移装置
土木工程静载试验
千分表测应变装置是一个自制的应变测量装置，它有两个粘贴在试件上的脚 座，分别固定千分表和刚性杆，测量标距可通过调节两个脚座的距离任意确定。 构件伸长（缩短）量由千分表读出，除以标距即算得应变。 它的特点是装置构造简单、测量精度较高、可重复利用。但由于脚座较长， 不适合测量有弯曲变形的构件。
土木工程结构试验与检测技术课程设计
土木工程结构试验与检测技术课程设计1. 简介本文档为土木工程结构试验与检测技术课程设计的报告文档。
课程设计主要涉及土木工程结构试验的基本概念、实验方法、试验数据处理和结构检测技术等内容。
2. 实验内容本次课程设计包括以下内容：2.1 材料性能测试材料性能测试是土木工程结构试验不可或缺的一部分。
在这个实验中，我们将测试水泥和混凝土的性能参数，包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量等。
首先，我们收集了不同品牌的高强度水泥和普通水泥，测量了它们的密度和柔软度。
然后进行标准试样的制备，并在强度测试机上进行抗压和抗拉强度测试。
最终获得了实验数据，并对其进行统计分析。
同样地，我们也进行了混凝土材料性能测试实验。
我们制备了标准试块并进行强度测试。
在试验中，我们记录了时间和温度对混凝土强度的影响。
通过这些数据，我们可以更好地了解混凝土的性能特征。
2.2 结构负载试验结构负载试验是一个模拟结构承载能力的实验。
在这个实验中，我们使用负载试验机对结构进行加载，以获得结构的负载性能。
我们选择了小型跨度梁做为试验结构，结构的尺寸和材料符合实际需求，以确保数据的可靠性。
在试验过程中，我们通过传感器记录了梁的变形情况。
我们使用钢丝绳和重物对梁进行加载，记录加载量和对应的变形情况，并对其进行统计分析。
2.3 结构健康监测结构健康监测是一种用于评估结构状况的技术。
我们使用无损检测技术对梁进行评估，以获得结构的健康信息。
我们使用金属探伤仪、温度记录仪、应力应变传感器等设备对梁进行测试。
通过温度记录仪，我们可以了解结构的热循环情况，以及有无异常情况。
通过应力应变传感器，我们可以了解结构承载能力和负载条件下结构变形情况。
最终，我们获得了结构健康监测的相关数据，并对其进行了分析。
3. 实验结果通过实验数据的分析，我们得到了以下结论：3.1 材料性能测试水泥和混凝土性能满足设计要求。
高强度水泥和高强度混凝土的强度指标较高，并且具有较好的韧性。
3.2 结构负载试验在加载到达极限状态时，梁出现明显的塑性变形。
《土木工程试验与检测》课程教学大纲
本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍1.课程描述：工程结构的性能是否能够达到设计目标需要通过试验或检测来验证，作为合格的结构工程师应该掌握必要的结构试验和检测方法。
本课程通过理论讲授使学生掌握基本的结构试验和检测知识，并能根据设计、施工或科学研究的需要，完成一般建筑结构的试验设计、实验实现、数据量测与分析和试验报告的写作。
通过配套的结构试验课程的实践训练，学生将得到全面的理论和实验训练，掌握完整的结构实验知识和能力。
2.设计思路：本课程先介绍相关领域知识的总体情况，然后介绍结构试验的构件制作、加载系统、量测系统，再对静力试验和动力试验分别进行详细介绍；最后对现场的结构检测进行介绍。
（1）结构试验概论主要介绍工程结构试验的目的与任务，结构试验的分类，工程结构试验设计。
了解建筑结构试验的目的、任务和分类；了解本课程与力学、材料和结构等学科的联系，以及如何利用已有专业知识在本课程中综合应用；深入理解结构试验与结构理论的关- 1 -系以及在发展建筑结构学科中的地位和作用。
（2）结构试验荷载模拟方法主要内容为重力模拟荷载、液压模拟荷载和其他加载技术，结构试验荷载支承装置。
要求理解结构试验设计中试件设计、荷载设计和量测设计三个主要部分的内容以及它们之间的相互关系。
在试件设计中要注意尺寸效应的影响，要考虑边界条件的模拟和满足试验加载、量测的要求；了解材料的力学性能与结构试验的关系，加载速度与应变速率的关系，以及对材料本构关系的影响；掌握试验室与现场试验常用的各种试验装置与加载方法；能在结构试验设计中选择和设计加载方案，重点掌握液压加载方法；了解电液伺服加载方法与原理及其在伪静力、拟动力以及模拟地震振动台等试验方法。
（3）结构试验测量测试技术主要内容为应变测量，位移与变形测量，力的测量，裂缝及其他物理量测定。
要求熟练掌握电阻应变片的基本原理；掌握各种电测传感器的工作原理、适用范围以及优缺点，为试验观测设计、仪表选择提供必要的知识准备；了解常用机械仪表的工作原理；了解数据采集与处理系统的应用。
土木工程结构试验与检测技术3试验量测技术与量测仪表
测量弯曲应变
测量轴向应变
半桥，消除轴力影响；
灵敏度提高1倍。
半桥，消除弯曲影响；
灵敏度不提高。
弯扭组合
测弯曲应变； 分解扭弯复合；
测扭转应变；
分解扭弯复合；
灵敏度提高1倍；
灵敏度提高1倍；
3.4.6 电阻应变计的使用技术
1. 电阻应变计的粘贴技术
1）基本要求： （1）测点基地平整、清洁、干燥。 （2）粘接剂性能良好。如502快干胶、环氧树脂。 （3）粘贴牢固，方位准确，不含气泡。 （4）粘贴前后阻值不变，绝缘电阻50MΩ以上。 2）粘贴过程 （1）测点处理：打磨、清洗、打底、划线 （2）应变粘贴：涂胶、挤压 （3）固化处理：自然干燥或人工加温（<50度） （4）粘贴质量检查：外观、阻值和绝缘 （5）导线连接：固定点设置、焊线。 （6）防潮防护：石蜡、703硅橡胶、环氧树脂等。
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，把模拟量转变成数字量。 3）数据的记录、打印输出或存人磁盘文件。
信号 A/D 计算机
PCI采集卡
USB 采集卡
3.11.1 数据采集系统的组成
3.11.2 数据采集系统的几种类型
3.11.1 数据采集系统的组成
3.11.2 数据采集系统的几种类型
分 类
(a)、(d)、(e)、(f)、(h):箔式应变计 (b) 丝绕式应变计 (c) 短接式电阻应变计 (g) 半导体应变计 (i) 焊接应变计
3.4.5测量电路（惠斯登电桥） R
1
B
R2
电阻变化非常小(10-6级)，测
量困难，一般通过电桥把电 阻变化转化电压或电流，并 经应变仪放大来测量。
B
土木工程结构试验与检测
土木工程结构试验与检测土木工程结构试验与检测是指对土木工程结构进行各种试验和检测，以评估、验证和保证结构的安全性、可靠性和持久性。
土木工程结构试验与检测是土木工程中的重要环节，对于确保结构的安全运行具有重要意义。
下面将从试验方法、试验内容和检测技术等方面进行介绍。
一、试验方法1.非破坏试验：非破坏试验是指在不破坏结构的情况下，通过测量结构的变形、应力和振动等参数进行试验和检测。
常用的非破坏试验方法包括振动试验、应变测量、声发射、红外热像法等。
2.破坏试验：破坏试验是通过对结构进行一定负荷或冲击，直至结构失效，从而得到结构的极限承载力和破坏模式。
常用的破坏试验方法包括静载试验、冲击试验、疲劳试验、地震模拟试验等。
二、试验内容1.静力试验：静力试验是通过对结构施加静力负荷来测量结构的变形、应力和变形。
静力试验可以评估结构的承载力、抗侧扭刚度、抗震性能等。
2.动力试验：动力试验是通过对结构施加动力负荷，例如地震波或施加冲击负荷，来模拟结构在实际使用中的动态响应。
动力试验可以评估结构的动态性能、抗震性能等。
3.环境试验：环境试验是对结构在不同环境条件下的性能进行测试，例如高温试验、低温试验、湿度试验等。
环境试验可以评估结构在不同环境条件下的耐久性和可靠性。
三、检测技术1.传统试验测量技术：传统试验测量技术主要包括应变测量、变形测量、振动测量等。
这些技术通过悬挂传感器或安装测量仪器对结构的变形、应力和振动等参数进行实时监测和测量。
2.无损检测技术：无损检测技术是指在不破坏结构的情况下，通过使用电磁、超声波、红外线等方法，对结构进行缺陷检测和强度评估。
常用的无损检测技术包括超声波检测、磁粉检测、涡流检测等。
综上所述，土木工程结构试验与检测是土木工程中的重要环节，通过对结构进行试验和检测，可以评估结构的安全性、可靠性和持久性。
试验方法包括非破坏试验和破坏试验两种，试验内容包括静力试验、动力试验和环境试验，检测技术包括传统试验测量技术和无损检测技术。
土木工程测试理论与检测技术
土木工程测试理论与检测技术前言土木工程在设计过程中需场地在各方面的参数数据，这就需要土工测试，而在施工过程中则需进行动态监测，提供反馈信息，从而指导施工和修改设计，以确保工程安全。
土工测试和监测在整个设计施工运营过程中有着同等的重要性，各种测试方法和监测技术以其不同的特点应用于不同场合，以满足设计施工运营中各种不同的要求。
以下分测试和监测两部分进行具体阐述。
第一部分 测试土工测试可分为室内测试和现场测试两种。
一、室内测试（一）含水率试验土样含水率w 是土的物理性质指标之一。
土样在各种状态下的含水率是计算其他物理性质指标的最基本试验。
土样含水率是指土样在105℃~110℃ 的温度下烘干至恒重时所失去的水分质量与烘干土质量的比值，用百分比表示。
即%100m m -m w 11⨯= 式中：w ―― 土样含水率; m ―― 湿土质量; m1 ―― 烘干图质量。
含水率试验以烘干法和酒精燃烧法最为常用。
烘干法为室内试验标准方法，但在野外若条件不满足可依土的性质和工作条件选用如下试验方法：酒精燃烧法；比重法（适用于砂性土）；实容积法 (适用于粘性土)；炒干法（适用于砾质土）。
（二）密度试验土体的密度ρ是土体直接测量所得的物理性质指标之一，它与土的松紧程度、压缩性、抗剪强度等均有密切联系。
土体密度是计算地基自重应力的重要参数。
密度测试还是土体相对密实度等物理指标的测试方法。
单位体积土体质量叫土的密度，即Vm =ρ 工程中常用的土体在不同状态下的密度有干密度、饱和密度、浮密度等。
密度试验时，将土充满给定容积V 的容器，然后称取该体积土的质量m ，或者反过来。
测定一定质量m 的土所占的体积。
前者最常用的有环刀法，后者有蜡封法、灌砂法、灌水法等。
（三）比重试验土粒比重是土体直接测量的物理指标之一，它受组成土粒的矿物成分所决定。
土粒比重是土在105℃~110℃ 的温度下烘干至恒重，当土中有机质含量超过5%时，采用65℃~70℃的温度烘干至恒重，土粒质量与同体积的4℃纯水质量的比值。
土木工程结构试验--第五章 结构试验的数据采集系统和量测仪器m
• 线性范围：输入量与输出量呈线性关系的范围 。
• 频响特性：动测仪表在不同频率时的灵敏度变化特 性。常以频响曲线表示（对数频率—灵敏度） • 相移特性：振动参数测试经转换放大后，仪表记录 后在时间上产生的延迟叫相移。
注意：整套系统传感、放大、记录之间的阻抗、频率范围的匹配问题。
某型号引伸仪的技术指标为：1.标距100mm；2.热输出为 0.1%（FS）/0C，环境温度为20 0C进行第一次测量时，两脚标 间的距离为100.01mm；当环境温度为30 0C 时进行加载后测量， 两脚标间的距离为103.10mm。求加载后两脚标间的变形。 计算： 103.10－（30-20）×100 ×0.1%=102.1.mm 加载后两脚标间的变形为： 102.1.0－100.01=2.09mm
5.2应变（应力、温度）测量技术
• 应变量测是用应变计测出试件一定长度范围L（标 距）内的长度变化△L，计算出应变值ε= △L /L。测 出的是标距范围内的平均应变。 • 应变量测方法和仪器很多，主要有电测与机测两类. 电测法具有精度高、灵敏度高、可远距离和多点量 测、采集数据快速、自动化程度高等特点，便于将 量测数据信号和计算机联接处理. 一、机械式仪表测应变
内置差动电阻式钢筋、混凝土应变计
其他种类应变计
内置混凝土应变计
美国标准NAS942规定
阻值 灵敏系数 滞后(μ ε ) 0.5% 1.0% 25 2.0% 2.0% 50 5.0% 3.0% 100 10.0% 5.0% 200 零漂(μ ε ) 横向影响 徐变(μ ε ) 绝缘度(千兆) 5 0.3% 0 50 25 0.5% 5 10 250 2.0% 10 2 2000 5.0% 25 0.5 等级 A B C D
土木工程结构试验与检测技术课程设计 (2)
土木工程结构试验与检测技术课程设计一、课程设计背景土木工程结构是人们生产生活中必不可少的一种工程结构。
如今，各种各样的土木工程结构遍布全国各地，如桥梁、隧道、大坝、水库、高层建筑等。
随着时代的发展，这些工程结构需要不断地进行维修和检测，以保证其安全性和稳定性。
本课程为土木工程学生提供基本的结构试验与检测技术的知识和基本技能，为学生今后的研究和工作打下坚实的基础。
二、课程设计目标1.掌握基本的土木工程结构试验与检测技术；2.能够运用所学知识进行结构试验与检测；3.培养学生的动手能力和实际操作技能；4.培养学生的团队合作精神和创新思维；5.增强学生对土木工程结构安全检测的认识和意识。
三、课程设计主要内容1. 结构承载实验主要包括材料试验、构件静载试验和结构静载试验。
学生需要掌握基本的实验方法和技能，以及读取实验数据的能力。
2. 结构非承载实验主要包括振动试验、温度试验、湿度试验和腐蚀试验等。
学生需要掌握相应的实验方法，同时能够根据实验数据进行分析和判断。
3. 结构安全检测主要包括视觉检测、无损检测和结构动力学检测。
学生需要掌握基本的检测原理和方法，能够根据检测结果对结构进行及时的修缮。
四、课程设计实践环节1.安排学生进行实验和检测；2.学生自行设计结构试验方案，进行试验并撰写实验报告；3.小组合作完成检测方案设计，对某一现有结构进行检测，并汇总报告；4.学生进行结构数值模拟，并与实验结果进行对比分析。
五、课程设计评分标准1.实验报告和结构检测报告各占50分，共计100分；2.学生的结构试验和检测综合得分占总评分的60%；3.学生的课堂表现和小组合作得分占总评分的40%。
六、结语通过本课程的学习，学生能够系统地掌握土木工程结构试验与检测技术的基本知识和技能，增强对土木工程结构的安全性检测的重视和意识。
同时，本课程也进一步培养学生的实践动手能力和团队合作精神，为以后的职业发展打下坚实的基础。
土木工程试验与检测技术
第一章绪论1．土木工程试验检测的任务.答: ⑴明确设计参数,检验材料或结构的性能参数,确定新建结构的承载能力. ⑵研究结构构件的受力行为,总结结构受力行为的一般规律. ⑶评估既有结构的使用性能, 承载能力与可靠性.2.试验检测的主要工作内容.答: ⑴无损检测⑵地基基础试验检测⑶结构静载试验⑷结构动力试验⑸既有结构的技术状况评估⑹施工监控与长期监控。
3．试验检测的一般程序答：分为三个阶段：准备规划阶段、加载与观测阶段、分析总结阶段。
4试验检测报告内容答：包括试验概括、．试验检测目的与依据、．试验检测方案、．试验检测日期及试验过程、试验记录图表摘录、试验主要成果与分析评价、技术结论等几个方面。
第二章土木工程试验检测的量测技术1．土木工程试验检测通常需要量测的物理量有哪些哪些可直接测量答：应力应变、位移、速度、加速度等。
2.目前应用较多的应变测试技术有哪些各有哪些优缺点如何选择应用答：目前应用较多的应变测试技术有电阻应变、振弦式应变、光纤光栅应变。
电阻应变优点：⑴灵敏度高,测量结果比较可靠,常用的应变仪和应变片可测得1×10应变；⑵实施简便,易于实现全自动化数据采集、多点同步测量、远距离测量和遥控测试；⑶应变片标距小、粘贴方便,可以测量其他仪表无法安装部位的应变,也可制成大标距测量混凝土结构的应变；⑷适用范围广,可在高温、低温、高压、高速等特殊条件下量测,可用于结构各部位的静、动态和瞬态应变量测,可测频带宽；⑸使用广泛,可制成不同形式的传感器,用于各种物理、力学参数的量测.电阻应变缺点：贴片工作量大,使用的导线多,抗干扰性能稍差,易受温度和电磁场等的影响,电阻应变片不能重复使用等振弦式应变优点：⑴分辨率高, 测量结果精确、可靠；⑵不易受温度和电磁场等的影响,特别是野外测量时抗干扰性能好；⑶易于实现测试过程中的全自动化数据采集、多点同步测量、远距离测量和遥控测试；⑷现场操作方便,测试方法简单.振弦式应变缺点;⑴应变计标距较大,不能用于测量变化梯度较大的应变,也不能用于测量较小尺寸构件的应变；⑵响应速度较慢,不能用于动态和瞬态应变量测；⑶量程范围较小,不能用于大应变测量.光纤光栅应变优点：⑴耐久性好,对环境干扰不敏感,适于长期监测；⑵既可以实现点测量,也可以实现准分布式测量；⑶单根光纤单端检测,可减少光纤的根数和信号解调器的个数；⑷信号数据可多路传输,便于与计算机测读；⑸输出线性范围宽,频带宽,灵敏度高,波长移动与应变有良好的线性关系.光纤光栅应变缺点：⑴制造及使用成本较高,技术较复杂,可靠性较低；⑵测点布置及联网工作要求较高,使用不太方便振弦式钢弦式传感器有结构简单、制作安装方便、稳定性好、抗干扰能力强及远距离输送误差等优点,在桥梁、结构的检测中得到广泛应用。
土木工程结构试验与检测
1.结构试验分类：研究性试验和检验性试验（目的）、静力试验和动力试验（荷载性质）、实体试验和模型试验（试验对象不同）、实验室试验和现场试验（试验场合）、破坏性试验和非破坏性试验（是否被破坏），以及短期荷载试验和长期荷载试验（荷载作用时间的长短）。
2、结构检测是为评定结构工程的质量或鉴定既有结构的性能等所实施的监测工作。
检测包括检查和测试。
结构检测可分为结构工程质量的检测和既有结构性能的检测。
研究性试验的全过程：①设计阶段（试件设计、加载方案设计、测量方案设计、安全措施）；②准备阶段（试件制作、试件安装、仪器调试）；③实施阶段（加载试验、观测试验）；④总结阶段（数据处理、试验分析、试验报告）。
什么是研究性试验？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，而系统的进行的试验研究。
什么是检验性试验？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，并对检验结果做出技术结论的试验。
常用的加载方式有哪些？重物加载、气压加载、机械机具加载、液压加载、动力加载。
重物直接加载时应注意哪些问题？当采用铸铁砝码、砖块、袋装水泥等作为均布荷载时，应注意重物尺寸和堆放距离；当采用砂石等松散颗粒材料作为局部荷载时，切勿连续松散堆放，宜采用袋装堆放，以防止砂石材料摩擦角引起的拱作用；当环境温度不同时，可能引起砂石重量随含水率而变化，造成荷载值的不稳定。
液压加载系统有哪几部分组成？优点？油泵、油管系统、千斤顶、加载控制台、加载架和试验台。
优点是利用油压使液压千斤顶产生较大的荷载，试验操作安全方便。
量测技术包括量测方法，量测工具，量测误差分析量测仪表的基本量测方法，偏位测定法，零位测定法量测仪器通常由哪几部分组成？感受部分、放大部分、显示记录部分。
感受部分，直接与被测对象连系，感受被测参量的变化，并将此变化传给放大部分，对于电测仪来说感受部分将非电量的量测对象转换为电量放大部分，将感受部分传来的被测参量通过各种方式进行放大显示记录部分，将放大部分传来的量测结果通过指针或电子数码管屏幕进行显示或通过各种记录设备将实验数据或曲线记录下来。
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
土木工程结构试验与检 测技术试验量测技术与
量测仪表
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
土木工程结构试验--第五章 结构试验的数据采集系统和量测仪器m
某型号引伸仪的技术指标为：1.标距100mm；2.热输出为 0.1%（FS）/0C，环境温度为20 0C进行第一次测量时，两脚标 间的距离为100.01mm；当环境温度为30 0C 时进行加载后测量， 两脚标间的距离为103.10mm。求加载后两脚标间的变形。
计算： 103.10－（30-20）×100 ×0.1%=102.1.mm 加载后两脚标间的变形为： 102.1.0－100.01=2.09mm
• 量程：仪器能测量的范围。 • 刻度值：仪器指示装置的最小刻度所示的测量值。 • 分辨率：使仪表产生可观察输出量的最小测量值。 • 灵敏度：单位输入量所引起的仪表指示值的变化。
对于不同用途的仪器，灵敏度的单位也各不相同，
如百分表的灵敏度单位是mm/mm。有些仪器的灵敏度还有另 外的含义，使用时应查对其说明书。
第五章 结构试验的数据采集系统和量测仪器
5.1概述
• 数据的采集、分析是结构试验的重要步骤，是试验成 功的必要条件之一。采到的数据要求可靠、准确。
量测技术包括：量测工具仪表、测量方法、数据处理
一、采集的方法：
1.人工采集，人工记录 裂缝，回弹 2.仪器测量，人工记录 百分表，YJ-26 3.仪器测量，仪器记录 X-Y记录仪 4.数据采集系统测量和记录 UCOM，SOMAT，东华3815，12点/秒。 • 采集遵循的准则：同时性（及时），客观性（真实）
内置差动电阻式钢筋、混凝土应变计
其他种类应变计
内置混凝土应变计
美国标准NAS942规定
等级
阻值 灵敏系数 滞后(με) 疲劳寿命
A
0.5% 1.0%
25
1.0E+07
B
2.0% 2.0%
50
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( R1R3 R3R1 R2 R4 R4 R2） Vo Vi ( R1 R2 )( R3 R4 ) R1 R3 R1 R2 R4 R3 R4 R2 Vo ( )Vi ( R1 R2 )( R3 R4 ) R1 R1 R3 R3 R1 R3 若R1 R2 R3 R4 R，K1 K 2 K 3 K 4 K，则： Vi R1 R4 R3 R2 KVi Vo ( ) ( 1 2 3 4 ) 4 R1 R4 R3 R2 4 特点：灵敏度提高，自动完成温度补偿。
3）钢筋应变传感器 采用锥螺纹方式与钢筋连结，防水性能好，适合长期 监测。 4、光测法 光测法有：云纹法、激光衍射法、光弹法等。常用于测 量平面应变，较多应用于节点或构件的局部应力分析。
电阻应变片的工作原理： 利用金属丝的电阻值随着其机械变形而变化的物 理特性。
l 电阻率 A 当金属丝受力变形时， 其电阻的变化率为： dR d dl dA R l A dA dl d 因 2 2 ( 泊松比） ,而 非常小, 故 : A l dR (1 2 ) K 0 , K 0 灵敏系数, 单位应变引 R 起的电阻变化率 . R
2. 温度补偿技术
采用1/4桥测量时需要设置温度补偿应变计，主要用 于消除温度变化引起的应变计的电阻变化。温度补偿 应变计必须满足： 1）与测量应变计规格相同； 2）粘在相同的材料上； 3）处在相同的温度场；
4）补偿片不能受力。
多点补偿：一个温度补偿片可供多个测量片使用。 一般砼5点，钢结构10点共用一个补偿片。
测量方法： 1）电阻应变仪：应变计+应变仪（常用） 2）手持应变仪：校核，测点少时采用。 3）位移计方法：足尺结构试验应变测量 4）光测法（云纹法、激光衍射法、光弹法）： 测量平面应变，较多用于测量节点和局部应力。
其他应变测量仪器
1、手持应变仪 常用于现场测量，且 适用于持久试验，标距为 50～250mm，读数的位 移计可选用百分表或千分 表。 工作原理：在标距两 端粘结两个脚标（每边各 一个），通过测量结构变 形前后两个脚标之间距离 的改变，求得标距内的平 均应变。
3.2.4 量测仪表的选用原则
（1）具有合适的量程、灵敏度和精度。
（2）动态试验量测仪表其动态性能指标符合要求。
（3）不影响结构的工作：自重轻，尺寸小。
（4）同一物理量测量仪器型号尽量相同，避免系统
误差。
（5）考虑试验环境，价廉耐用，可重复使用，安全
可靠。
人无完人，物尽其用。
3.3 仪表的率定（标定）
2．百分表： 常用于实际结构、足尺试 件的应变测量。 用位移计测量一条直线上 两点之间的相对位移来表示两 点之间的平均应变，两点之间 的距离L称为标距。 3、应变传感器 1）弦式应变传感器 量测不受温度和长导线的 影响，工作稳定，但安装复杂。
《=振弦式应变计
使用中的振 弦式应变计 ==》
2）砼应变计传感器 浇筑时预埋，防水 性能好，能消除弯曲影响， 适合长期监测。
设置温度补偿应变计接桥方法
3.5 位移测量
线位移：常用的位移测量仪器有机械式百分表、 电子百分表、滑阻式传感器、差动电感式传感器，水 准仪。
3.6 其他变形量测
角位移传感器
(a) 水准管式倾角仪 (b)电阻应变式倾角传感器
（C）水准式角度传感器
用液体摆来感受角位移，液面的倾斜将引起电极A、 B之间和B、C之间的电阻发生相应改变，把电极A、B 和C接人测量电桥，就可以得到与角位移相对应的电 压输出。
(d) 千分表测扭转角
曲率测量
千分表测倾角
3.7 裂缝测量
1、开裂：开裂时间和位置。
1）借助放大镜用肉眼观察。表面先刷大白浆或涂料
2）用应变计或导电漆膜交替搭接布置来测量开裂。当 某处开裂时，该处应变计读数突变或跨裂缝的漆膜 出现火花直至烧断。 3）声发射法：利用材料开裂时发射出声能的现象。将 传感器布置在试件的表面或内部，通过声波的测量 来确定开裂。 4）裂缝应变计：钢结构断裂试验
（1）目的：确定仪器设备的灵敏度和精确度，应该 在试验前或试验前后对仪器设备进行标定。
（2）标定： 单件标定：确定某一件仪器的灵敏度和精确度； 系统标定：确定某些仪器组成的系统的灵敏度和精 确度。（实际试验中采用）
输入标准值 传感器 放大器 显示记录
3.4 应力（应变）测量
L 应变定义：单位长度的变形， 。 L
B
R
Vi
2
C
Vo
R
4
R
D
3
应变测量仪器
电阻应变仪，电桥
使用中=〉
电桥盒
B
R
1
R2
Vi
C
R
4
R
D
3
显 示 记 录 仪
放大器
常见应力状态的测量
轴向受力（1/4桥）
轴向（半桥）
轴向（全桥）
弯曲（半桥）
弯曲（全桥）
弯曲（全桥）
＋
扭转（半桥）
工作片互为补偿 灵敏度提高1倍。
拉弯组合
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，把模拟量转变成数字量。 3）数据的记录、打印输出或存人磁盘文件。
信号 A/D 计算机
PCI采集卡
USB 采集卡
3.11.1 数据采集系统的组成
3.11.2 数据采集系统的几种类型
3.11.1 数据采集系统的组成
3.11.2 数据采集系统的几种类型
3.2.3 量测仪表的主要性能指标
量 程S：仪器可以测量的最大范围。 刻度值：仪器的最小刻度所代表的被测量。 精确度：仪器指示值与被测值的符合程度。，仪器多次重复测量同一数值被测 量，保持示值一致的能力。 灵敏度K：被测单位物理量引起仪器输出或显示值的 大小。 分辨率：仪器能测量被测物理量的最小值的能力。 滞 后：在恒定的测量环境下，仪器在整个量程范围 内，从起始值到最大值再回到起始值，在这正反两个 行程输出值之间的最大偏差或该值与满量程输出之百 分比称为滞后。 稳定性：当被测物理量不变，仪器在规定的时间内保 持示值与特性参数不变的能力。
2、裂缝宽度:读数显微镜、裂缝标尺
读数显微镜
裂缝标尺
《=裂缝宽度观 测仪
裂缝宽度测试=》 （数字显示）
3.8 力的测定
弹簧（拉力、压力环），压力表，传感器（电阻、 压电）。
3.11 数据采集系统
一、X-Y记录仪
可直接绘出曲线，精度高，记录速度快，可用静载，也可用 于低平动载试验。
二、计算机数据采集器
度。 仪器测量与人工记录：如用百分表测量位移，或用 应变仪配应变计或位移计测量应变或位移。 仪器测量与仪器记录：如用传感器配X-y记录仪进 行测量和记录，或用传感器、放大器和磁带记录仪 进行测量和记录。 数据采集测量与记录：计算机系统。
3.2 量测仪表的基本概念
3.2.1 量测仪表的基本组成
3 试验量测技术与量测仪表
3.1 概述
结构试验的目的：定性———定量； 定量数据的准确获取———取决于量测仪表和 量测技术的先进性； 试验量测技术包括：量测方法，仪器，误差分 析。 土木工程专业主要量测内容：外部作用和作用 下的结构反应。
数据测量方法
人工测量与人工记录：如用直尺测量位移、裂缝宽
A
Vi
C
Vo
R
4
R
D
3
1 ）全桥 R1、R2、R3、R4均接应变计。 R1 R3 R2 R4 根据基尔霍夫定律有 :Uo Ui ( R1 R2 )(R3 R4 ) 当R1 / R2 R3 / R4时，U o 0，称为电桥平衡。若桥 臂电阻发生变化为： R1、R2、R3、R4。则： ( R1 R1 )(R3 R3） （R2 R2） ( R4 R4 ) Uo Ui ( R1 R1 R2 R2 )(R3 R3 R4 R4 )
测量弯曲应变
测量轴向应变
半桥，消除轴力影响；
灵敏度提高1倍。
半桥，消除弯曲影响；
灵敏度不提高。
弯扭组合
测弯曲应变； 分解扭弯复合；
测扭转应变；
分解扭弯复合；
灵敏度提高1倍；
灵敏度提高1倍；
3.4.6 电阻应变计的使用技术
1. 电阻应变计的粘贴技术
1）基本要求： （1）测点基地平整、清洁、干燥。 （2）粘接剂性能良好。如502快干胶、环氧树脂。 （3）粘贴牢固，方位准确，不含气泡。 （4）粘贴前后阻值不变，绝缘电阻50MΩ以上。 2）粘贴过程 （1）测点处理：打磨、清洗、打底、划线 （2）应变粘贴：涂胶、挤压 （3）固化处理：自然干燥或人工加温（<50度） （4）粘贴质量检查：外观、阻值和绝缘 （5）导线连接：固定点设置、焊线。 （6）防潮防护：石蜡、703硅橡胶、环氧树脂等。
分 类
(a)、(d)、(e)、(f)、(h):箔式应变计 (b) 丝绕式应变计 (c) 短接式电阻应变计 (g) 半导体应变计 (i) 焊接应变计
3.4.5测量电路（惠斯登电桥） R
1
B
R2
电阻变化非常小(10-6级)，测
量困难，一般通过电桥把电 阻变化转化电压或电流，并 经应变仪放大来测量。
电阻应变计构造和性能
构造：基底有胶基和纸基，电阻栅有丝式、箔式和半导体
电阻应变计
电阻应变片的性能指标
选用原则： 1）标距L：根据测点材质和应力梯度选择。均质材料 大梯度选小标距，如钢材取5-10mm；非均质材料小 梯度选大标距，如砼选3倍骨料粒径，80-120mm。 2）阻值R：R=120Ω(60～600Ω)。应变计阻值相差 0.5%，并结合和应变仪选用。 3）灵敏系数K：K≈2.0(1.8～2.6)，同次试验宜相同 4）根据使用环境选择应变计种类：长期和短期，试验 室和现场，常温和低温或高温，常规与疲劳 ，潮湿 与干燥。（胶基和纸基）