工程结构实验简答题答案

1.直接作用和间接作用包括哪些内容？直接作用主要是荷载作用，包括结构的自重，建筑物楼层面的活荷载，重荷载，施工荷载，作用于工业厂房上的旧吊车荷载，机械设备的振动荷载，作用于桥梁上车辆的振动荷载，作用于海洋平台上的海浪冲击荷载等，在特殊情况下，还有地震，爆炸等荷载。

间接作用主要有温度变化，地基不均匀沉降和结构内部物理或化学作用等。

2.常用的加载方法和加载设备有哪些？目前采用的加载方法和加载设备有很多种类，在静力试验中有利用重物直接加载或通过杠杆作用间接加载的重力加载方法，有利用液压加载器千斤顶和液压加载试验机等液压加载方法，有利用绞车差动滑轮组，弹簧和螺旋千斤顶等机械设备的机械加载方法，以及利用压缩空气或真空作用的特殊加载方法等。

在动力实验中可以利用惯性力或电磁系统激振，比较先进的设备是由自动控制，液压和计算机系统相结合而组成的电液伺服加载系统和由此作为振源的地震模拟振动台加载等设备，此外，也可以采用人工爆炸和利用环境随机激振脉动法的方法。

3.重力加载技术包括哪几种方法？不同方法有何优缺点？直接重力加载法，优点是设备简单，取材方便，荷载恒定，缺点是荷载量不能很大，操作笨重。

间接重力加载法（杠杆加载方法），优点是荷载恒定，对持久荷载试验及进行刚度与裂缝的研究尤为适合，缺点是能产生的荷载值小，即使用了杠杆放大，最大荷载也在200kN以下。

4.液压加载系统主要由哪些设备组成？工作原理是什么？常用的液压加载设备有哪些？液压加载系统主要由液压加载器（千斤顶），油泵，阀门等通过油管连接起来，配以测力计和荷载架等组成一个加载系统。

工作的原理是利用高压油泵将具有一定压力的液压油压入液压加载器的工作油缸，使之推动活塞，对结构施加荷载。

常用的液压加载设备有：手动油压千斤顶，同步液压加载系统，双向液压加载千斤顶和结构试验机加载设备。

5.电液伺服加载系统由哪几部分组成？其自控系统的工作原理是怎样的？电液伺服加载系统主要由液压源，控制系统和执行系统三大部分组成，其自控系统的工作原理为将一个工作指令（电信号）加给比较器，通过比较器后进行伺服放大，输出电流信号振动伺服阀工作，从而使液压执行机构的作动器（双饲作用千斤顶）的活塞杆动作，作用在杆件上，连在作动器上的荷载传感器或连在试件上的位移传感器都有信号输出，给放大器放大后，由反馈选择器选择其中一种，通过比较器与原指令输入信号进行比较，若有差值信号，则进行伺服放大，使执行作动器继续工作，直到差值信号为零时，伺服放大的输出信号也为零，从而使伺服阀停止工作，即位移或荷载达到了所要给定之值，达到了进行位移或荷载控制的目的。

6.对支座和支墩有什么要求？支座形式有几种？对支座的基本要求：1.必须保证结构在支座处能自由转动。

2.必须保证结构在支座处力的传递。

对支墩的要求：1.为了使灵敏度高的位移量测仪表量测实验结构的挠度，以提高试验精度，要求支墩和地基有足够的刚度与强度，在试验荷载下的总压缩变形不宜超过试验构件挠度的1/10。

单向简支试验构建的两个铰支座的高度应符合结构试件的设计要求其偏差不宜大于实验构件跨度的1/50。

支座形式有滚动铰支座，固定铰支座，球铰支座和刀口支座。

7.实验台座的台面形式常用的有几种？各有什么优缺点？5种槽式试验台座，优点是加载点位置可沿台座的纵向任意变动，不受限制，以适应试验结构加载位置的需要，缺点是要求槽轨的构造应该和太做的混凝土部分有很好的联系，不能拔出。

地脚螺丝式试验台座，优点是通常设计成预应力钢筋混凝土结构，可以节省材料，不仅用于静力试验，同时可以安装结构疲劳试验机进行结构构件的动力疲劳试验，其缺点是螺丝受损后修理困难，此外，由于螺丝和孔穴位置已经固定，所以试件安装的位置就受到限制，没有槽式台座活动方便。

箱式试验台座，优点是加载总位置可沿台座纵向任意变动，因而场地的空间利用率高，加载器设备管路易布置，台面整洁不乱。

主要缺点为型钢用量大，槽轨施工精度要求较高，安装和移动设备较困难。

槽锚式试验台座，兼有槽式及地脚螺丝式台座的特点，同时由于抗震试验的需要，利用锚栓一方面固定试件，另一方面可承受水平剪力。

抗侧力试验台座：优点可以承受和抵抗水平荷载所产生的反作用力，缺点是材料的用量大，链接锚固较为复杂。

8.用长24cm，宽12cm的砖给双向跨度为576cm的矩形钢筋混凝土楼板加均布荷载，试做区隔划分。

垛宽小于计算跨度的1/6，即576*1/6=96cm双向跨度分布相同，则垛宽可以为24cm，48cm，96cm，垛为矩形，同时满足垛间保持5-15cm。

最终选择垛宽为48cm，沿边长方向为10垛，垛间距为32/3=10.67cm每垛为8块砖平铺组合而成。

9.有一钢筋混凝土梁，用杠杆在其上施加集中荷载，已知杠杆重量为800N，从施力点到加载点的距离为1.5m，加载点到支点的距离为0.5m，问此杠杆的放大率是多少？当施力点挂上400N的荷重盘时，此梁受到的集中荷载是多少？此杠杆的放大率为（1.5+0.5）/0.5=4倍，记即400%，单位长度杠杆量800/(1.5+0.5)=400N/m由杠杆原理可知 F*0.5=800*(1.5+0.5)/2+400*(1.5+0.5)=3200N10.什么是气压加载？它有哪些优缺点？试验的关键是什么？优点是加卸载方便，压力稳定，安全，构件破坏时能自动卸载，构件外表面便于观察与安装仪表，其缺点是内表面无法直接观察。

关键在于压力大小的控制，当试件为脆性破坏时，气囊可能发生爆炸。

11.机械力加载的优缺点有哪些？机械力加载适用在什么试验中？机械加载的优点是设备简单，容易实现。

其缺点是荷载数值不大，当结构在荷载作用点处产生变形时，会引起荷载值的改变，当通过索具加载时，很容易改变荷载作用的方向。

故在建筑物，柔性构筑物（桅杆，塔架等）的实测或大尺寸模型试验中，常用此法加水平荷载。

12.地震模拟振动台有什么特点？具有自动控制和数据采集及处理系统，采用电子计算机和闭环伺服液压控制技术，并配合先进的振动测量仪器，是结构动力试验水平提到了一个新的高度。

19.数据采集系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？数据采集系统由三部分构成：传感器部分，数据采集仪部分，计算机部分。

传感器的作用是感受各种物理量，并把这些物理量转变为电信号。

数据采集仪的作用是对所有的传感器通道并进行扫描，把扫描得到的电信号进行数字转换，转换成数字量，再根据传感器特性对数据进行传感器系数换算，然后将这些数据传送给计算机，或者将这些数据打印输出，存入磁盘。

计算机的主要作用是作为整个数据采集系统的控制器，控制整个数据采集过程。

1.无损和半破损检测方法的含义及其常用方法是什么？无损检测混凝土强度的方法，以硬化混凝土的某些物理量与混凝土标准强度之间的相关性为基本依据，在不破坏结构混凝土的前提下，测量混凝土的某些物理特性，并按相关关系推出混凝土的强度作为检测结果。

常用方法：回弹法，超声法。

无损检测混凝土内部缺陷的方法，是用以测定结构在施工过程中浇捣，成型，养护等因素造成的蜂窝，孔洞，温度或干缩裂缝，保护层厚度不足等缺陷，以及结构在使用过程中因火灾，腐蚀，受冻等非受力因素造成的混凝土损伤。

常用方法：超声脉冲法，红外成像监测技术，雷达波无损检测方法。

无损试验技术简册钢材及焊缝质量的方法：超声波检测技术，磁粉，射线损伤。

半破损检测混凝土强度的方法，是在不影响结构构件承载能力的前提下，在结构构件上直接进行局部的微破损试验，或直接取样后试验，推算出混凝土强度作为检测结果。

常用方法：铅芯法和拔出法。

2.混凝土强度检测有哪几种方法？各自的原理是什么？回弹法，超声脉冲法，铅芯法，拔出法回弹法工作原理是一个标准质量的电锤，在标准弹簧弹力带动下，冲击一个与混凝土表面接触的弹击杆，由于回弹力的作用，重锤又回跳一定的距离，并带动滑动指针在刻度板上指出回弹值N ，N 是重锤回弹距离与起跳点原始位置距离的百分比，即N=x/L*100%，混凝土弹度越高，N 值就越大，通过事先建立起来的的混凝土强度与回弹值的关系曲线CN f N -，可以根据N 求CN f 值。

超生波脉冲实质上是超声检测仪的高频电振荡激励仪器换能器中的压电晶体，由压电效应产生的机械振动发出的声波在介质中的传播，混凝土强度越高，相应超声声速也越大，通过试验建立混凝土强度与声速的关系曲线（f-v 曲线）或经验公式，常用表达式有：指数函数方程c Bv cu f Ae =，幂函数方程c B cu f AV =。

抛物线方程2c cu f A Br Cv =++ 铅芯法是在结构上直接钻取芯样，将芯样加工后进行抗压强度试验，每个芯样按下式计算芯样试件混凝土换算值：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，然后测试锚固试件或膨胀螺栓被拔出的拉力，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抗压强度。

拔出法的测强曲线一般都采用一元回归直线方程：c cu f aF b =+3. 对于薄壁小型构件，如果约束力不够会对检测结果有什么影响？同一测点只允许弹击一次，如果重复弹击回弹值是偏高还是偏低？并且说明原因。

如果约束力不够，薄壁小型构件会移动，使回弹值变小，重复弹击会使回弹值偏低。

4. 在混凝土回弹测试中，测试混凝土构件表面，其修正值符号位“+”还是“-”？为什么？回弹测试中的碳化深度测试应采用什么溶液？如何判断混凝土是否已碳化？并说明理由。

回弹测试中的碳化深度测试应采用浓度1%的酚酞酒精溶液判断混凝土是否碳化的方法：采用电锤或其他合适的工具，在测区表面形成直径15mm 的孔洞，深度略大于碳化深度，吹去洞中粉末（不能用液体冲洗），立即用浓度1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁边缘处，未碳化混凝土变成紫红色，已碳化的混凝土则由氢氧化钙和二氧化碳生成碳酸钙不变色。

在混凝土回弹测试中，测试混凝土构件的表面若回弹仪测试费水平方向时，α向上，修正值符号为-，α向下，修正值符号为+，若测试面为浇筑方向的顶面或底面时，顶面修正值符号为+，底面修正值符号为-5. 影响回弹法=，超声波法，超声回弹综合法，钻芯法测试混凝土强度的因素有何异同点？影响回弹法测试的因素有回弹仪的水平状态，回弹仪测试位置及混凝土碳化的深度。

影响超声波法的因素有测试位置。

超声回弹综合法影响因素也是测试位置。

铅芯法测试的影响因素是测试的湿度条件以及高径比。

6. 用超声法测混凝土缺陷的得到一系列的波幅值，按从小到大的顺序排列Ai 分别为23,24,25,29,31,32,33,34,34,35,35,36,37,40,40,40,41,试判断可疑依据。

7. 什么是混凝土破损及内部缺陷？混凝土的破损包括由于环境温度影响及结构构件的受力产生的裂缝，以及由化学侵蚀，冻融和火灾等引起的损伤。