土木工程结构试验与检测知识点汇总

1-1土木工程试验分类结构试验目的：分类研究性试验和检验性试验（实验目的）、静力试验和动力试验（荷载性质）、实体（原型）试验和模型试验（实验对象）、实验室试验和现场试验（试验场地）、破坏性试验和非破坏性试验（结构或构件破坏与否）。

、短期荷载试验和长期荷载试验（时间长短）目的：结构试验是指在结构物或试验对象上，利用设备仪器为工具，以各种试验技术为手段，在施加各种作用（荷载、机械扰动力、模拟的地震作用、风力、温度、变形等）的工况下，通过量测与试验对象工作性能有关的各种参数（应变、变形、振幅、频率等）和试验对象的实际破坏形态，来评定试验对象的刚度、抗裂度、裂缝状态、强度、承载力、稳定和耗能能力等，并用以检验和发展结构的计算理论。

32-12-2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2-33-1、重物加载方法的作用方式及其特点、要求是什么？答：重物加载有重力直接加载和间接加载。

重力直接加载是将物体的重力直接作用于结构上的一种加载方法，即在结构表面堆放重物模拟构件表面的均布荷载；或在结构表面围设水箱，利用防水膜止水，再向水箱内灌水。

水的重力作用最接近于结构的重力状态，易于施加和排放，加载卸便捷，适合大面积的平板试件。

但用水加载要求水箱具有良好的防水性能，且对结构表面平整度较高，同事观测仪表不知较为困难。

重力间接加载常利用杠杆原理把荷载放大作用在结构试件上。

利用杠杆支点间的比例关系，可减少劳动工作量5倍以上。

杠杆加载装置应根据实验室或现场试验条件按力的平衡原理设计。

试验时杠杆和挂篮的自重是直接作用于试件上的荷载，试验前需称其重量，并作为第一级荷载加于试件上，杠杆各支点位置必须准确测量，实际加载值需根据各支点的比例关系计算得到。

3-2、液压加载系统由哪几个部分组成？答：主要由储油箱、高压油泵、测力装置和各类阀门组成的操纵台，通过高压油管同时并联接若干个液压加载器组成，由操控台控制，满足多点同步加荷载的要求。

3-3.什么是气压加载？简述气压加载的适用情况及其优、缺点。

气压加载是使用压缩空气或高压氮气对建筑结构施加均布荷载。

气压加载适用于对板壳等大面积的结构物施加均布荷载。

气压加载的优点是加卸荷载方便可靠，荷载值稳定易控制；缺点是进行板壳结构极限承载力的试验时有一定的危险性，抽真空加载无法直接观察混凝土开裂情况。

4-7如何测定结构的应力？测量应变时对标距有何要求？直接测量应力比较困难，而是借助测定应变值，然后通过材料σ--ε关系曲线或方程换算为应力值，测定应变则是测出一定长度范围l内的长度变化Δl，再计算应变εΔl/l。

标距要求：结构的应力梯度较大时，应变计标距应尽量小：混凝土结构，应大于2-3倍最大骨粒径；砖石结构应大于6皮砖；木结构中标距不小于20cm；对于钢材质材料，应变标距可取小些。

4-8、电阻应变计的主要技术指标1）电阻值R（n），120Ω。

2）标距L，即敏感栅的有效长度。

3）灵敏系数K。

4）使用面积以标距l乘以敏感栅宽度a表示。

5）线性输出时，所能量测的最大应变值。

6）机械滞后。

7）疲劳寿命。

8）绝缘电阻。

4-9、电阻应变计的工作原理：电阻应变片的工作原理是基于应变效应。

电阻应变片的测量原理为：金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外，还与金属丝的长度，横截面积有关。

将金属丝粘贴在构件上，当构件受力变形时，金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化，进而发生电阻变化。

4-10、何谓全桥测量半桥测量？电桥的输出特性：当四个桥臂都接入电阻应变时称为全桥测量；将工作片接入AB桥臂，将另一应变片贴于与试件相同材料上，置于相同温度且不受荷载，将其接入BC桥臂，正好抵消工作片热输出的接法为半桥测量。

输出特性：将信号放大。

4-11、温度变化会给电阻应变测量带来影响？消除办法：应变片受温度变化影响产生变形。

消除办法：温度补偿应变片法、应变片温度互补偿法。

4-12、电测应变为什么要温度补偿？补偿方法：应变片反映的应变值含包试件与应变片受温度影响而产生的变形及试件材料与应变片温度线胀系数不同而产生的变形，所以要温度补偿。

方法：温度补偿应变片法、应变片温度互补偿法。

4-14、裂缝量测主要项目？裂缝宽度如何量测：裂缝的发生、裂缝的宽度、裂缝的长度。

宽度测量一般用读数放大镜；较简单的方法是用印有不同宽度线条的宽度标尺和裂缝对比，来确定裂缝宽度。

16.惯性式测振传感器（又称拾振器）的力学原理是什么？怎样才能使测振传感器的工作达到理想状态？答：由于振动具有传递作用，做动力试验时很难找到一个静止点作为测振的从准点。

为此，必须在测振仪内部设置惯性质量弹簧系统，建立一个基准点。

惯性式测振传感器是利用弹簧质量系统的强迫振动特性来进行振动测量的。

这种传感器被直接固定在被测振动体上，不需要相对固定点。

测量所得结果直接以固结于地球上的惯性参考系坐标为参考坐标，因此，它是一种绝对式拾振仪器。

在一个刚性的外壳里面，安装一个单自由度的有阻尼的弹簧质量系统。

根据质量块相对于外壳的运动来判断被测振动体的振动。

使用惯性式拾振器时，必须特别注意振动体的工作频率与拾振器的自振频率之间的关系。

当>>1时，拾振器可以很好地量测振动体的振动位移;当<<1时，拾振器可以准确地反映振动体的加速度特性，对加速度进行两次积分就可得到位移。

17.光纤位移传感器的工作原理是什么？突出优点有哪些？答：光纤采用Ｙ型结构，两束光纤一端合并在一起组成光纤探头，另一端分为两支，分别作为光源光纤和接收光纤。

光从光源耦合到光源光纤，通过光纤传输，射向反射片，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接受到的光源与反射体表面性质、反射体到光纤探头距离有关。

当反射表面位置确定后，接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。

显然，当光纤探头紧贴反射片时，接收器接收到的光强为零。

随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。

与其他传感器相比较，光纤位移传感器有不受电磁干扰，防爆性能好，不会漏电打火；可根据需要做成各种形状，可以弯曲；可以用于高温、高压、绝缘性能好，耐腐蚀等优点。

18.简述热电偶测温及光纤测温的基本原理。

热电偶测温：热电偶测温基本原理是将两种不同材料的导体或半导体焊接起来，构成一个闭合回路。

由于两种不同金属所携带的电子数不同，当两个导体的二个执着点之间存在温差时，就会发生高电位向低电位放电现象，因而在回路中形成电流,温度差越大，电流越大，这种现象称为热电效应，也叫塞贝克效应。

热电偶就是利用这一效应来工作的。

光纤测温：激光光脉冲射入传感用的光纤之中，在光脉冲向前的传播过程中，由于光纤的密度、应力、材料组成、温度和弯曲变形等原因发生散射现象，有一部分的散射光会按照入射光相反的方向传播，称之为背向散射光，返回的背向散射光就包含了Raman散射。

Raman散射会产生两个不同频率的信号：斯托克斯(Stokes)光（比光源波长长的光）和反斯托克斯(Anti-Stokes)光（比光源波长短的光），光纤受外部温度的调制使光纤中的反斯托克斯(Anti-Stokes)光强发生变化，Anti-Stokes与Stokes的比值提供了温度的绝对指示，利用这一原理可以实现对沿光纤温度场的分布式测量。

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L2.电阻值R3.灵敏系数K7.简述电阻应变计的工作原理。

0K d R R（3.2.6）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。