工程检测与试验习题及案例

1．简述工程试验中常用的荷载模拟方法
重力荷载、机械力荷载、液压荷载、惯性力荷载、气压荷载、电磁荷载、人力激振荷载、荷载反力设备
2．简述混凝土结构检测的主要内容与方法
检测内容：
主要是对混凝土强度、混凝土破损及内部缺陷检测、现浇板厚度混凝土结构钢筋检测、混凝土结构的光纤传感无损检测等。

检验方法：
1）混凝土强度：以在混凝土浇注地点制备并与结构实体同条件养护试件及结构实体检测单位采用回弹法检测混凝土抗压强度为依据。

2）混凝土破损及内部缺陷检测：采用低频超声仪进行超声波检测。

3）现浇板厚度混凝土结构钢筋检测：采用电磁感应法检测。

4）混凝土结构的光纤传感无损检测：将探索光纤传感器埋入钢筋混凝土构件和结构中进行结构完整性无损评估和内部应力状态的检测。

3．简述工程结构抗震实验的方法及其原理
方法：结构拟静载试验、结构拟动力试验、模拟地震振动台动载试验、原型结构动载试验原理：
结构拟静载试验：
以一定的荷载或位移作为控制值对试件进行低周反复加载，以获得结构非线性的荷载——变形特性。

结构拟动力试验：
由计算机进行数值分析并控制加载，即由给定地震加速度记录通过计算机进行非线性结构动力分析，将计算得到的位移反应作为输入数据，并控制加载对试验结构进行试验。

模拟地震振动台动载试验：
试验时，振动台台面产生水平往复运动，其运动规律与结构遭遇地震时的运动规律相同。

安装在振动台上的模型结构受到台面运动的加速度作用，产生惯性力，从而再现地震对结构的作用。

原型结构动载试验：检测原有结构振动作用下的结构受力性能和破损情况。

4．常见的岩土工程测试有哪些？简述岩土工程测试的作用。

测试内容：室内土工试验、岩体力学试验
原位测试、原型试验和现场检测。

作用：
1）保证工程的施工质量和安全。

2）可以使工程师对上部结构与下部岩土地基共同作用的性状及施工和建筑物运营过程的认识在理论和实践上更加完善，便于总结工作经验和形成新的认识。

3）依据检测结果，利用反演分析的方法，求出能使理论分析与实测基本一致的工程参数。

5．结合自己的课题，进行试验分析。

桩基检测
其中单桩竖向抗压承载力特征值分别为 2600、2300 kN，桩径 800 mm
一、检测仪器设备
千斤顶 2 台（500 吨）、百分表 2 块、油压表、基准梁1根。

基桩动测仪（型号RS-1616K）、重锤 1 套、传感器4 块、手锤 1 把。

二、试验现场和设备的准备工作
1、安排2名主检技术人员，对检测设备进行检查并保持设备状态良好。

对于所有单桩静载荷试验的桩头处理：
①混凝土桩头应先凿掉桩顶部的破碎层和软弱混凝土；
②桩头顶面应平整，桩头中轴线与桩身上部的中轴线应重合；
③桩头主筋应全部直通到桩顶混凝土保护层之下，各主筋应在同一高度上；
④距桩顶1倍桩径范围内，宜用厚度为3-5mm的钢板围裹或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大于100mm。

桩顶应设置钢筋网片2-3层，间距60-100mm；
⑤桩头混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1-2级，且不得低于C30。

⑥桩顶部宜高出试坑底面30cm，试坑底面宜于桩承台标高一致。

对于所有高应变动力检测的桩头处理：
①混凝土桩头应先凿掉桩顶部的破碎层和软弱混凝土；
②桩头顶面应平整，桩头中轴线与桩身上部的中轴线应重合；
③桩头主筋应全部直通到桩顶混凝土保护层之下，各主筋应在同一高度上；
④对混凝土强度较低的桩头按规范要求进行加固处理；
⑤桩顶部宜高出试坑底面80cm。

对于所有低应变动力检测的桩头处理：
①混凝土桩头应先凿掉桩顶部的破碎层和软弱混凝土；
②桩头顶面应平整，桩头中轴线与桩身上部的中轴线应重合；
③桩顶标高为设计标高。

三、现场检测
承重砖墙的砌筑
承重砖墙的砌筑应根据所用反力梁的自重及现场试坑底面的情况来确定：
①设备安装图所示（见下页）：
②单桩试验技术标准执行《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003）
加载分级：由于所在场地地质条件相同，各点设计承载力相同，故采用同一加荷方案。

分10级加荷，第一级加载值为设计单桩承载力的2/10，以后每级为1/10。

卸荷分四级。

观测方法：每加一级荷载前后，按间隔5、10、15、15、15min读记桩顶沉降量一次，以后每半个小时读数一次。

当在连续两小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，即可加下一级荷载。

③当出现下列情况之一时，可终止加载
(a)某级荷载作应下，桩顶沉降量大于前一级荷载作应下沉降
量的5倍。

(b)某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准。

（c）当有成熟地区经验时，可采用快速加压法进行试验每级荷载不小于1小时
(c)已达到设计要求的最大加载量。

(d) 当工程桩做锚桩时，锚桩上拔量已达到允许值。

④检测数据按《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003）附表C.0.1的格式记录。

高应变检测：
检测前对仪器、电源、传感器、连线及设定参数全面检查。

检查锤击系统，确认安全可靠后作好原始纪录。

①在桩顶下1.5-2倍桩径处凿出两个约30cm2且中心对称的平整密实面，上好膨胀螺丝。

桩顶设置桩垫或用细砂铺垫。

桩垫采用胶合板、木板和纤维板等材质均匀的材料，厚度为10-30mm。

细砂铺垫时用水湿润。

②将力传感器和加速度传感器对称的安装于桩面上。

传感器安装牢固，紧贴桩身。

③用重锤自由下落锤击桩顶，瞬时冲击产生的加速度和力信号通过RS-1616KP桩基动测系统放大和A/D转换,变成数字信号传给微机,信号经过计算软件的处理(故障诊断、双边平均、加速度积分等)后存入磁盘,并显示实测波形。

④每棵桩信号采集完后检查信号质量，如信号异常应全面检查后重新采集。

⑤检测过程中如实、准确的作好原始记录。

高应变试验技术标准执行《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)
低应变检测：
检测前对仪器、电源、传感器、连线及设定参数全面检查。

检查锤击系统，确认安全可靠后作好原始纪录。

①将传感器安装的部位清理干净，清除积水及浮动的砂土颗粒。

②以黄油或橡皮泥作为耦合介质，将加速度传感器粘贴在平整的桩顶表面，用手锤或力棒垂直敲击桩顶中心，瞬时冲击产生的信号通过系统放大和Ａ/Ｄ转化，变成数字信号后存入内存，同时显示实测波形。

③若有异常波形，则需多点反复采样，使信号保持良好的一致性。

④对于直径≥800mm的桩进行不少于两个测点的多次检测。

⑤检测过程中如实、准确的作好原始记录。

低应变试验技术标准执行《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)
六、检测数据的分析与判定
①确定单桩竖向抗压极限承载力时，应绘制荷载-沉降(Q～S)、沉降-时间（S～lgt）曲线。

②单桩竖向抗压极限承载力可按下列方法综合分析确定：
(a) 根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡变型Q～S曲线，取其陡升起始点对应的荷载；
(b) 根据上拔时间变化的特征确定：取S～lgt曲线斜率明显变陡或曲线尾部弯曲的前一级荷载值。

(c) 某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准。

③单桩竖向抗压极限承载力统计值的确定应按下列方法确定；
(a) 参加统计的试桩结果，当满足其极差不超过平均值的30%时，取其平均值为单桩竖向抗拔极限承载力。

(b) 当极差超过平均值的30%时，应分析极差过大的原因，结合工程具体情况综合确定，必要时可增加试桩的数量。

高应变检测：
①CASE法：CASE法是将桩视作阻抗恒定、截面均匀的杆件、且忽略桩周阻尼的影响，只考虑桩底阻尼，认为应力波在传播过程没有能量耗散和信号畸变的条件下，根据行波理论导出土阻力公式为：Rs(t)=1/2(1-jc)[F(t)+ZV(t)]+1/2(1+Jc)[F(t+2L/c)-ZV(t+2L/c)]
式中,F和V是实测的力和速度,Z为桩的平均阻抗,L为桩长,C为波速,JC是桩尖阻尼系数,t一般为速度曲线上第一峰值处的时间.
②波形拟合法:先假设桩-土模型及其参数，然后用实测的速度或力信号作为边界条件输入,利用特征线法求解波动方程,反算桩顶的力或速度,如果计算的力曲线或速度曲线与实测的力曲线或速度曲线不符合,则继续调整桩－土模型及其参数，再次拟合计算，直到两者的符合程度不能进一部改善为止,最终给出桩的极限承载力。

低应变检测：
分析方法为反射波法。

采集一组信号，将该组信号进行叠加平均，来提高信噪比。

桩顶受到瞬时冲击荷载作用后，扰动将以波的形式沿桩身传播。

当桩身阻抗变化时，将导致应力波的反射，由反射波的时刻和幅度来确定桩身阻抗变化的位置和程度，来确定桩身的完整性。