《土木工程结构试验》-期末考试试卷

一、单项选择题
1．土木工程结构试验中，常用生产鉴定性试验解决的问题是（ C ）。

A.验证结构设计理论的假定B.提供设计依据
C.处理工程事故，提供技术依据
D.提供实践经验
2．工程结构试验的四个阶段中，哪一个阶段是整个试验工作的中心环节？（ C ）
A.试验规划阶段
B.试验准备阶段
C.试验加载测试阶段
D.试验资料整理和分析阶段
3．在结构试验中应优先选择的结构就位形式是（ A ）。

A.正位试验
B.卧位试验
C.反位试验
D.原位试验
4．结构试验中，钢结构的荷载持续时间一般不少于（ B ）。

A.5min
B. 10min
C. 15min
D. 30min
5．对于量测振动频率、加速度等参数的动测仪表，要求仪表的频率、加速度范围（ A ）被测动态参数的上限。

A.大于
B.等于
C.小于
D.大于等于
6．工程结构的模型试验与实际尺寸的足尺结构相比，不具备的特点是（ D ）。

A.经济性强
B.数据准确
C.针对性强
D.适应性强
7．集中荷载相似常数与长度相似常数的（ B ）次方成正比。

A.1
B.2
C.3
D.4
8．弯矩或扭矩相似常数与长度相似常数的（ C ）次方成正比。

A.1
B.2
C.3
D.4
9．弹性模型材料中，哪一种材料的缺点是徐变较大，弹性模量受温度变化的影响较大？（ D ）
A.金属材料
B.石膏
C.水泥砂浆
D.塑料
10．哪一种模型的制作关键是“材料的选取和节点的连接”？（ C ）
A.混凝土结构模型
B.砌体结构模型
C.金属结构模型
D.有机玻璃模型
11．强度模型材料中，哪一种材料需要经过退火处理？（ A ）
A.模型钢筋
B.微粒混凝土
C.模型砌块
D.水泥砂浆
12．下列哪一种加载设备属于机械力加载设备？（ B ）
A.杠杆
B.弹簧
C.手动液压千斤顶
D.水
13．机械力加载设备中下列哪一种加载设备常用于结构的持久荷载试验？（ D ）
A.卷扬机
B.吊链
C.螺旋千斤顶
D.弹簧
14．支座的型式和构造与试件的类型和下列何种条件的要求等因素有关。

（ A ）
A.实际受力和边界条件
B.位移的边界条件
C.边界条件
D.平衡条件
15．结构试验时，试件的就位型式最符合实际受力状态而应优先采用的是
（ A ）。

A.正位试验 B.反位试验 C.卧位试验 D.异位试验
16．结构静力试验的试验加载制度是（ B ）。

A.采用控制荷载或变形的低周反复加载
B.采用包括预加载、设计试验荷载和破坏荷载的一次单调加裁
C.采用正弦激振加载
D.采用模拟地面运动加速度地震波的激振加载
17．超声回弹综合法检测混凝土强度时可以（ D ）。

A.既能反映混凝土的弹塑性，又能反映混凝土的内外层状态
B.测量精度稍逊于超声法或回弹法
C.先进行超声测试，再进行回弹测试
D.依据固定的m c cu R v f --关系曲线推定混凝土强度
18．当用一个液压加载器施加两点或两点以上的同步荷载时，可以通过（ C ）实现。

A.杠杆
B.卧梁
C.分配梁
D.反力架
19．结构试验中用分配梁传递荷载的下列装置中，不正确的是（ B ）。

20．超声波检测混凝土缺陷的基本原理是采用（ B ）超声波检测仪，测量超声脉冲的纵波在结构混凝土中的传播速度、接收波形信号的振幅和频率等声学参数的相对变化，来判定混凝土的缺陷。

A.超高频
B.高频
C.中频
D.低频
21．下列哪种仪器不能测量应变?（ D ）
A.电阻应变仪
B.手持应变仪
C.位移计
D.读数显微镜
22．下列试验中可以不遵循严格的相似条件的是（ A ）。

A.缩尺模型试验
B.相似模型试验
C.足尺模型试验
D.原型试验
23．在确定结构静力试验的观测项目时，应首先考虑（ B ）。

A.局部变形
B.整体变形
C.应变观测
D.裂缝观测
24．下列各种振动波形中为随机振动波形的是（ B ）。

25．当使用液压加载系统在试验台座上或现场进行试验时，必须配置各种（ B ），来承受液压加载器对结构加载时产生的反作用力。

A.加载装置
B.支承系统
C.测量系统
D.控制系统
26．下列各图中属于固定铰支座的是（ B ）。

27．实践证明，结构的尺寸效应、构造要求、试验设备和经费条件等因素将制约试件的（ C ）。

A.强度
B.刚度
C.尺寸
D.变形
28．使用应变计测应变值时，对于混凝土试件，标距应大于骨料粒径的（ D ）倍。

A.1 B.2 C.3 D.4
29．试件安装中，简支结构的两支点应在同一水平面上，高差不宜超过（ C ）跨度。

A.1/30 B.1/40 C.1/50 D.1/60
30．在进行柱静力试验时，为了减少支座与柱端的转动摩擦以及加载过程中避免出现施力位置改变，柱子试验支座通常采用（ B ）。

A.固定铰支座
B.刀口铰支座
C.球铰支座
D.滚动铰支座
31．偏心式激振器所产生的力F与偏心质量块旋转圆频率ω的（B）成正比。

A.一次方
B.二次方
C.三次方
D.四次方
32．当选择拾振器做测位移使用时，要使拾振器的相对位移振幅Y 0与被测振动体的振幅X 0之比趋近于1，则要求频率比u 和阻尼比D 满足：（ A ）
A.u>>1;D<1
B.u>>1;D>1
C.u<<1;D<1
D.u<<1;D>1
33．磁电式拾振器的（ C ）。

A.感应电动势与振动体的加速度成正比
B.感应电动势与振动体的速度成反比
C.感应电动势与振动体的速度成正比
D.感应电荷与振动体的加速度成正比
34．压电式传感器能直接感知被测振动体的（ B ）。

A.速度
B.加速度
C.位移
D.动应变
35．微积分电路中，要实现积分电路，需将电路中的（ A ）短接。

A.电感
B.电容
C.电阻
D.电阻和电容
36．微积分电路中，要实现微分电路，需将电路中的（ B ）短接。

A.电感
B.电容
C.电阻
D.电阻和电感
37．下列哪种方法是借助共振原理来得到结构自振特性的？（ D ）
A.突然加载法
B.突然卸载法
C.爆破法
D.脉动法
38．结构振动变位图是（ B ）。

A.结构在动荷载作用下的振动形状
B.结构在动荷载作用下的变形曲线
C.结构在自由振动状态下的振动形状
D.结构在自由振动状态下的变形曲线
39．动力系数总是（ A ）。

A.大于1
B.等于1
C.小于1
D.小于0
40．疲劳试验的荷载上限max Q 是根据构件在最大标准荷载最不利组合下产生的（ B ）计算而得到的。

A.轴力
B.弯矩
C.剪力
D.扭矩
41．疲劳试验时，荷载频率不应使构件及荷载架发生共振，同时应使构件在试验时与实际工作时的受力状态一致。

为此，荷载频率θ与构件固有频率ω应满足以下条件：（ D ）
A.ωθ6.0<或ωθ5.1>
B.ωθ7.0<或ωθ8.1>
C.ωθ4.0<或ωθ2.1>
D.ωθ5.0<或ωθ3.1>
42．功率谱是纵坐标的某个物理量的（ B ）与频率之间的关系图谱。

A.平方值
B.均方值
C.平均值
D.方差
43．描述随机过程某一时刻1t 的数据值与另一时刻（τ+1t ）的数据值之间的依赖关系称之为（ A ）函数。

A.自相关
B.互相关
C.不相关
D.相关
44．下列哪个公式不属于结构阻尼比ξ的表达公式？（ B ）
A.π
λξ2= B.012ωωωξ-= C.cr ββξ= D.0ωβξ= 45．回弹法每个测区的测点个数一般为（ C ）个。

A.4
B.9
C.16
D.25
46．超声波是一种频率超过（ C ）kHz 的机械波。

A.10
B.20
C.30
D.40
47．超声波的波速与混凝土的（ D ）。

A.密度成正比
B.密度成反比
C.密度的开方值成正比
D.密度的开方值成反比
48．利用回弹法检测混凝土质量时，当碳化深度小于（ B ）mm 时按无碳化进行处理，当碳化深度大于6mm 时，按6mm 计算。

A.0.25
B.0.5
C.0.75
D.1
二、填空题（本大题共小题，每小题分，共分）
1．工程结构试验所用试件的尺寸和大小，总体上分为模型和原型两类。

2．试件的就位形式有正位试验、卧位试验、反位试验和原位试验。

3．荷载分级的目的一方面是控制加荷速度，另一方面是便于观察结构变形，为读取各类试验数据提供必要的时间。

4．选用仪器仪表必须满足量测所需的精度和量程要求。

5．动测试验使用的仪表，尤其应注意仪表的线性范围、频响特性和相位特性要满足试验量测的要求。

6．确定相似条件的方法有方程式分析法和量纲分析法两种。

7．气压加载有两种：一种是正压加载，另一种是负压加载。

8．测量系统一般由感受、放大和显示三个基本部分组成。

9．测量仪器的主要技术指标有量程、刻度值、灵敏度、精确度和滞后等。

10．精确度简称精度，它是精密度和准确度的统称。

11．静力试验的测量项目不外乎有结构上的作用及结构作用效应。

12．双向应变场下，由于应变计的横向效应，使得应变计的灵敏度系数K 一般比单丝灵敏度系数小。

13．电阻应变片的温度补偿技术常用的有两种方法，分别是温度补偿片补偿和工作片互补偿。

14．惠斯顿电桥的连接主要有两种方法，分别是全桥和半桥。

15．数据采集系统包括硬件系统和软件系统，硬件系统包括传感器、数据采集仪和计算机三个部分。

16．对结构进行动力分析的目的是保证结构在整个使用期间，在可能发生的动荷载作用下能够正常工作，并确保其一定的可靠度。

17．动力试验的振源有两大类：一类是自然振源，另一类是人工振源。

18．电磁式激振器比偏心式激振器的激振力范围小，频率范围大。

19．结构疲劳试验机主要由控制系统、脉动发生系统和脉动千斤顶组成。

20．电荷放大器只适用于输出为电荷的传感器；动态电阻应变仪的前仪环节必须为应变式的传感器。

21．动荷载特性的测定方法包括直接测定法和比较测定法。

22．结构自振特性主要包括自振频率、阻尼和振型三个参数。

23．如在特殊情况下，结构必须在共振区工作，则阻尼可大大抑制动力反应。

24．两个频率较接近的合成波形，其波形特征为“拍振”。

25．典型的“拍振”波形中，若腰腹l l <，则频率较高的那个谐量的幅值较小；反之，腰腹l l >，则频率较低的那个谐量的幅值较小。

26．对于由多个简谐频率成分合成在一起的复杂周期振动波形，可采用Fourier 分解法进行分解。

三、名词解释（本大题共小题，每小题分，共分）
1．尺寸效应反映结构构件和材料强度随试件尺寸的改变而变化的性质。

2．加荷图式是试验荷载在试件上的布置形式。

3．几何相似就是要求模型与真型结构之间所有对应部分的尺寸成比例。

4．第一相似定理是彼此相似的物理现象，单值条件相同，其相似准数的数值也相同。

5．等效荷载是指加在试件上，使试件产生的内力图形与计算简图相近，控制截面的内力值相等的荷载。

6．单值条件是决定于一个现象的特性并使它从一群现象中区分出来的那些条件。

7．相似准数是联系相似系统中各物理量的一个无量纲组合。

8．相似条件是相似常数之间必须满足的一定的组合关系。

9．量纲是被测物理量的种类。

10．工程结构静力试验是对结构施加静力荷载以模拟结构工作状态的试验。

11．量程指仪器的测量上限值与下限值的代数差。

12．结构动力系数的定义为：在动力荷载作用下，结构动挠度与静挠度之比。

13．相关分析是指研究两个参数之间的相关性，它包括自相关和互相关。

14．频谱分析是研究振动的某个物理量与频率之间的关系。

15．功率谱是纵坐标的某个物理量的均方值与频率之间的关系图谱。

四、问答题（本大题共小题，每小题分，共分）
1．土木工程结构试验的任务是什么？
答：土木工程结构试验的任务是在结构或试验对象上，以仪器设备为工具，利用各种实验技术为手段，在荷载或其它因素作用下，通过测试与结构工作性能有关的各种参数后进行分析，从而对结构的工作性能作出评价，对结构的承载能力作出正确的估计，并为验证和发展结构的计算理论提供可靠的依据。

2．土木工程结构试验设计中，试件设计的基本要求是什么？
答：试件设计的基本要求是构造一个与实际受力相一致的应力状态，当从整
体结构中取出部分构件单独进行试验时，特别是对在比较复杂的超静定体系中的构件，必须要注意其边界条件的模拟，使其能反映该部分结构构件的实际工作状态。

3．在试验前对试件进行预加载的目的是什么？
答：（1）使试件各部分接触良好，进入正常工作状态。

经过若干次预加载，使荷载与变形关系趋于稳定。

（2）检查全部试验装置是否可靠。

（3）检查全部测试仪器仪表是否正常工作。

（4）检查全体试验人员的工作情况，使他们熟悉自己的任务和职责以保证试验工作正常进行。

4．结构模型设计的程序是什么?
答：（1）选择模型类型；（2）确定相似条件；（3）确定模型尺寸；（4）模型构造设计。

5．工程结构静力试验中，试验荷载系统必须满足的基本要求是什么？ 答：（1）符合试件受力方式和边界条件的要求，以确保试验的准确。

（2）加载值稳定，不受试验环境或结构变形的影响，相对误差不超过±5%，以保证测试的准确度。

（3）加载设备应有足够的强度和刚度，并有足够的安全储备。

（4）应能方便调节和分级加（卸）载，以便控制加（卸）载速率。

6．试验前的准备工作包括哪些？
答：（1）测定材料性能；（2）估算试件特征值；（3）试件准备；（4）设备与场地准备；（5）试验安装。

7．结构动力测试的主要内容有哪些？
答：（1）动荷载特性的测定；（2）结构自振特性的测定；（3）结构在动荷载作用下反应的测定。

8．回弹法的基本原理是什么？
答：回弹法的基本原理是使用回弹仪的弹击拉簧驱动仪器内的弹击重锤，通过中心导杆，弹击混凝土表面，并测得重锤反弹的距离，以反弹距离与弹簧初始长度之比为回弹值R ，由它与混凝土强度的相关关系来推定混凝土强度。

五、计算题（本大题共小题，每小题分，共分）
1．在静力模型试验中，若几何相似常数4
1==p m L L L S ，线荷载相似常数10
1==p m q q S ω，且应变的相似常数1=εS ，求原型结构和模型结构材料弹性模量的相似常数E S 。

（提示：εσS S S E =，σS 为应力相似常数） 解：根据量纲分析，弹性模量的相似常数为：
5241101====L E S S S S ωσ 2．在简支梁的挠度测量中，已知支座1和支座2及梁中心处测得的位移分别为0.1mm 、0.56mm 和6.8mm ，求梁中心处的挠度值。

解：根据几何关系，梁中心处的挠度为：
()()mm f 47.656.01.02
18.6212121=+-
=∆+∆-∆= 3．某结构在受动力荷载作用后，测得振动记录曲线如下图所示，试根据图示振动曲线所标明的数据，计算该结构的振动频率和阻尼比。

（π
λξλ2,ln 2==+k n n x x k ）
解：（1）如图所示，振动曲线的半周期为s T 1.02
=，所以频率 Hz T f 52
.011=== （2）如图所示，在计算区间中4=k ，25=n x ，194=+n x ，所以
14.019
25ln 42==λ 02.0214.0==π
ξ 4．某结构构件，荷载和电阻应变计布置如图所示，测量时采用全桥桥路，
应变仪显示的测量应变值为r ε=280με，已知结构材料的泊松比v =0.3。

（43214εεεεε-+-==EK
U BD r ）
（1）画出测量应变桥路图；
（2）计算该测点的弯曲应变ε。

解：（1）桥路中电阻的顺序按图中编号的顺序。

（2）若纯弯曲梁的弯曲应变为ε，则： εε=1；εε=2；εεv -=3；εεv =4
()()()μεεεεεεε28012=-=--+--=v v v r
所以()()
μεε2003.01228012280=-=-=v 5．简支梁构件受均布荷载q 作用产生变形，已知支座1和支座2在荷载作用下的沉降量分别为1∆=0.12mm,2∆=0.09mm ，梁的跨度L =12m ，支座1右侧x =4m 处A 点的挠度测量值A ∆=2.11mm ，求A 点的真实挠度f 。

解： ()()mm
A f 09.202
.011.209.012.03
211.2213
2=-=--=∆-∆-∆=
6．利用回弹法检测混凝土结构某测区的混凝土强度时，该测区16个测点的回弹值分别为38、39、37、37、38、43、39、38、37、41、42、39、35、
38、36、35。

该测区平均碳化深度m d =7mm 。

求该测区混凝土的强度c cu f 。

(题中c cu f =m Cd B m AR 10，其中A =0.0250,B =2.0108,C =-0.0358,m R 为该测区平均回弹值)
解：去掉回弹值的三个最高值和三个最低值后，平均回弹值 ()1.383839373839383737393910
1=+++++++++=m R MPa
f c cu 2.215616.08157.1509025.0101.38025.07
0358.00108.2=⨯⨯=⨯⨯=⨯-
7．构件的截面尺寸如图，在1、2、3、4号测点测得Z 方向上的应变为1Z ε=200με,2Z ε=300με, 3Z ε=200με, 4Z ε=100με,已知结构材料的弹性模量为E =200GPa ，求该截面的内力N 、M 。

(图中a =10cm ,b =200cm )
解：弯矩在1、3测点不会产生轴力，所以轴力
()()MN
Eab N Z Z 81020010102002
102002002
496
31=⨯⨯⨯⨯⨯+=+=--εε
减去又轴力产生的弯矩后，2、4测点由弯矩产生的弯矩分别是
μεεε10020022=-='Z Z
；μεεε10020044-=-='Z Z 因为2测点的应力
2
22Z Z E I a M
εσ'==
所以。