第2章 土木工程结构试验设计
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《建筑结构试验》考试大纲第一部分考试大纲说明一、课程性质和地位本课程是建筑工程专业综合性的, 有较强的实践性的专业技术课程, 通过理论学习和实验教学, 使学生获得专业必须的试验基本理论知识和基本技能, 完成一般建筑结构试验的设计。
“建筑结构试验”从材料的力学性能到验证各种材料构成不同类型结构和构件的基本计算方法, 以及近年来发展的大量大跨、超高、复杂结构的计算理论, 都离不开试验研究。
因此, 建筑结构试验在土木工程结构科学研究和技术革新方面起着重要的作用, 与结构设计、施工及推动土木工程学科的发展有着密切的关系, 已逐步形成一门相对独立的学科, 并日益引起科研人员和工程技术人员的关注和重视。
本课程主要针对“土木工程”等专业。
课程的学分为2学分。
推荐教材为王天稳主编的《土木工程结构试验》(武汉理工大学出版社)一书。
二、课程考试要求本课程的考试要求, 要从考核知识点、学习要求、考核目标和有关考试的具体问题等几个方面综合起来全面加以把握。
其中, 考核知识点是主体。
(一)考核知识点考核知识点是对课程知识体系在广度上的概括。
就本课程而言, 其知识广度主要包括基本理论、基本方法和基本技能, 具体内容见本考纲第二部分“考试内容和考核目标”中的第二项分列了八章, 它们都是考试的范围。
(二)学习要求学习要求是对自学考试知识点所掌握的深度和概括。
根据全国高等教育自学考试以高中文化水平为起点的情况, 对考核知识点的深度掌握, 本考纲在第二部分第一项“学习要求”中, 分别对各个章节的基本要求做了介绍。
深度要求, 选用了“熟悉”、“熟练”和“熟练掌握并能灵活应用”几个不同含义而又存在递进关系的词汇来描述。
(三)考核目标考核目标是按照认知过程将考核知识点的深度、广度和难易程度转化成认知能力的概括。
根据前述高等教育自考对象的实际, 在本考纲第二部分第二项中, 区别考核的认知能力目标即基本目标和考核的难易程度目标即考核目标的具体要求, 作了不同的描述。
《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。
第1、2 章复习要点一、填空题1、按实验目的可将结构试验分为,生产鉴定性试验和科学研究性试验2、加载制度指的是试验进行期间荷载与时间的关系。
3、结构试验中,试件的就位形式主要有正位试验、卧位试验、反位试验。
4、重力加载就是将物体本身的重力施加于结构上作为荷载。
5、数据采集系统的硬件由三个部分组成:传感器部分、数据采集部和计算机部分。
二、名词解释丧失承载力、承载力极限标志。
答:构件承载力达到极限状态,称为丧失承载力;当构件丧失承载能力时,由于受力形式不同,呈现不同的破坏形态,称为承载力极限标志。
三、判断题1、结构静力试验时加载分级是为了控制加载速度. (V)2、研究结构在荷载作用下的弹性、弹塑性直至破坏各阶段全过程的工作性能,应取强度模型进行试验( V )。
3、移动荷载作用下结构所产生的动挠度往往比静挠度小。
(X )4、结构静力试验时,安装在结构上的仪表,要求刚度小,不影响被测结构的工作性能。
( V )5、测量结构振动时,安装在结构上的振动传感器的质量应尽可能小,才能不影响结构的振动特性。
( V )6 、混凝土构件开裂时,裂缝附近的应变计读数会突然增加。
(X )7、在结构试验中,不可以利用荷载和结构的对称性减少测点数量。
( X )8、用拔出法测定混凝土强度等级是一种非破损检测方法。
( X )9、一般的电阻应变片的灵敏系数比电阻丝的灵敏系数来得小(V )10、试验证明,超声回弹综合法的测量精度优于超声或回弹的单一方法。
( V )四、简答题1.简述生产检验性试验与科学研究性试验各自的试验目的?答:( 1 )生产检验性试验以直接生产为目的。
它以实际建筑物或结构构件为试验检验对象,经过试验对试验对象或以试验对象为代表的一批构件做出技术结论。
( 2)科学研究性试验的目的是验证结构计算的各种假定、发展新的设计理论、改进设计计算方法、修改和制定各种规范,为发展和推广新结构、新材料和新工艺提供理论和试验的依据。
2.按照试验的目的、对象、荷载性质和荷载持续时间分类,可将建筑结构试验分别分为哪几类?答:按照试验的目的、对象、荷载性质和荷载持续时间分类,可将建筑结构试验分别分为生产检验性试验与科学研究性试验;真型试验与模型试验;静力试验与动力试验;短期荷载试验与长期荷载试验。
土木工程结构实验方案一、实验目的1. 了解钢筋混凝土梁的受力性能;2. 掌握钢筋混凝土梁的受弯破坏模式;3. 学习并掌握钢筋混凝土梁的受力分析。
二、实验原理在工程结构中,梁是一种常用的承重构件。
本实验是通过对钢筋混凝土梁进行受弯实验来了解其受力性能。
当梁受到外部荷载作用时,梁内部会发生弯曲变形,此时会对梁进行受拉和受压。
当超过了梁的承载能力时,梁会发生破坏,这种破坏通常是由于混凝土受压破坏或者钢筋受拉破坏所导致。
三、实验仪器与设备1. 铰接梁实验机:用于加载试件并测量试件受力和变形;2. 单向传感器:用于测量试件的应变变化;3. 梁模具;4. 铁水混凝土;5. 钢筋;6. 称量设备;7. 砂浆称量设备;8. 其他辅助工具。
四、实验步骤1. 配制混凝土:按照规定的水泥、砂、石料的配比,进行混凝土的配制;2. 做模具:根据设计要求,制作钢筋混凝土梁的模具;3. 配筋:按照设计要求,在模具中放置钢筋;4. 浇筑混凝土:在钢筋的周围浇筑混凝土;5. 养护:等混凝土养护完毕后,将试件取出模具;6. 实验前准备:将试件安装在铰接梁实验机上,并连接单向传感器;7. 施加荷载:通过铰接梁实验机,施加逐渐增大的荷载,记录试件的受力和变形数据;8. 观察试件破坏模式:当试件达到承载能力时,记录试件的破坏模式。
五、实验数据处理与分析1. 利用单向传感器测得的试件应变数据,可通过应变应力关系式计算试件内部的应力分布;2. 利用实验测得的试件受力数据,进行受力分析;3. 比对试件的破坏模式和理论分析结果,进行分析并得出结论。
六、实验注意事项1. 混凝土配制要按照设计要求进行;2. 钢筋的配筋要准确,位置要正确;3. 实验过程中要注意安全;4. 实验数据的记录和处理要准确。
七、实验结果与结论通过钢筋混凝土梁的受弯实验,我们可以了解混凝土梁的受力性能及破坏模式。
通过实验数据分析,可以得出钢筋混凝土梁在受弯荷载下的受力和变形情况,从而评价其受力性能。
《土木结构试验与检测》课程教学大纲课程编码:课程性质:专业基础课教学对象:土木工程专业学时学分:36学时 2学分编写单位:编写人:审定人:编写时间:2016年07月一、课程说明1、课程简介《土木几个试验与检测》是我校土木工程专业的一门必修的专业基础课程;是电学、光学、光电子学、力学、钢筋混凝土结构和钢结构等学科相互交叉的、实用性很强的一门学科,是用试验的方法研究和测量建筑结构的强度、结构受荷载作用后的反应及评估建筑结构产品质量的一门学科。
2、教学目的要求通过学习《建筑结构试验》课程,使学生掌握经常使用的测试方法的基本原理和测量技术,结合土木工程专业的特点,培养学生结构检验的试验技能,使之具有从事一般建筑结构的检测能力,为学生进行现场结构检测和科学研究奠定基础;教学过程中要注意理论联系实际,突出基本理论的应用,重点使学生掌握建筑结构试验的试验设计、加载方法、数据采集和测量仪器。
通过试验,强化学生对规范条文的理解,提高设计技能,达到能熟练掌握典型结构静荷检测的测试内容、测试方法的全过程。
3、教学重点难点1.掌握桥梁、道路及其他人工构造物地基与基础的有关设计基本理论、实用计算方法和施工要点;2.能全面收集公路基础设计所需要的有关资料,能选取合理的地基型式和基础类型,应用公路桥涵地基与基础设计规范进行基础设计,以保证各类建筑物的使用正常和经济合理;3.具有解决实际工程问题的能力,对常见的基础工程事故能作出合理的评价。
4.掌握地基处理方法的基本原理与计算要点,了解特殊土的基本特性、对基础工程的危害及应采取的工程措施,具有处理地基基础问题的能力。
4、教学手段及教学方法建议采用课堂和实验操作相结合方式。
5、考核方式本课程是考试课。
6、选用教材刘明主编,土木工程结构试验与检测,高等教育出版社,2008年3月.7、教学参考书[1] 建筑地基基础设计规范(GBJ50007-2002),中华人民共和国建设部编,中国建筑工业出版社,2002。
第2章土木工程结构试验的设计Chapter 2 Design for Civil Structural Test 目录Contents2.1 研究性试验(research oriented testing) (12)2.1.1 设计阶段(planning phase) (12)1.试件设计(specimens design) (12)2.加载方案设计(design of loading scheme) (13)3.量测方案设计(design of measurement scheme) (14)4.安全措施(safety measures) (15)2.1.2 准备阶段(preparation phase) (16)1.试件的制作(specimens fabrication techniques) (16)2.试件质量检查(specimens quality inspection) (16)3.试件及加载设备安装(specimens and loading setup assembling) (16)4.仪器的率定(calibration of instrument) (17)5.仪表的安装(instrument assembling) (17)6.设计记录表格(design of record sheet) (17)2.1.3 实施阶段(loading phase) (17)1.加载(loading) (17)2.观测与记录(observation and record) (17)2.1.4 总结阶段(data analysis and report writing phase) (17)1.数据处理(data processing) (17)2.试验分析(test result analysis) (17)3.试验报告(test report) (18)2.2 检验性试验(verification testing) (18)2.2.1 试验对象(test structure) (18)2.2.2 试验荷载的取值(determination of testing load) (18)2.2.3 检验报告(inspection report) (19)本章小结(summary) (19)思考题(problems) (19)结构试验设计是一项细致而又复杂的工作,必须严格认真地对待,任何疏忽都会影响试验结果,甚至导致试验失败或危及人身安全。
建筑结构试验第一章结构试验概论所谓建筑结构试验,就是对建筑结构或者是它的构件施加一定的荷载,这个荷载我们指的就是比较广义的,包括力,也包括温度或者是变形,然后用现代的测试手段对它引起来的各种反应,比如说:变形、位移、应变等等进行测量,通过这些测量来观测结构对荷载的反应能力,考查它是否符合使用和设计要求,同时,也可以通过这种观测,来得到荷载与它产生的变形之间的关系,为计算提供实践根据。
结构试验是土木工程专业的一门专业课,首先它以建筑结构的专业知识为基础,例如材料力学、结构力学、弹性力学、混凝土结构、砌体结构、钢结构等。
其次结构试验必须依靠试验加载设备和仪器仪表来进行,了解这些设备仪表的原理和使用方法是很重要环节,这就需要掌握机械、液压、电工、物理等方面相关内容。
再次,计算机是现代结构试验技术的核心,运用计算机进行试验控制、数据采集、信号分析及处理等等。
总之,结构试验是一门综合性很强的课程。
在对结构进行试验时,试验方法必须遵守《混凝土结构试验方法标准》(GB50152-92)《建筑抗震试验方法规程》(JGJ101-1996)等专门技术标准。
1.1 建筑结构试验任务1研究对象:建设工程的结构物2主要任务:在试验研究对象上应用科学的试验组织程序,使用仪器设备为工具,利用各种实验为手段,在荷载或其他因素作用下,通过对结构物受作用后的性能进行观测和对测量参数进行分析,从强度、刚度和抗裂性以及结构实际破坏形态来判明结构的实际工作性能,从而对结构物的工作性能作出评价,对结构物的承载能力作出正确估计,确定结构对使用要求的符合程度,为验证和发展结构的计算理论提供可靠的依据。
例如:钢筋混凝土简支梁在静力集中荷载作用下,可以通过测得梁在不同受力阶段的挠度、角变位、截面应变和裂缝宽度等参数,来分析梁的整个受力过程以及结构的强度、挠度和抗裂性能。
所以,建筑结构试验是以实验方式测定有关数据,由此反映结构或构件的工作性能、承载能力和相应的安全度,为结构的安全使用和设计理论的建立提供重要根据的学科。
建筑结构试验第一章一、结构试验的任务结构试验是一门试验科学土木工程结构试验是一项科学实践性很强的活动,是研究和发展结构新材料、新体系、新工艺以及探索结构设计新理论的重要手段。
同时,也可通过试验对具体结构作出正确的技术结论。
实践性: 结构设计过程中,工程技术人员必须掌握在各种作用下结构的实际工作状态,了解结构构件的承载力、刚度、受力性能以及实际所具有的安全储备。
1)传统的理论计算方法;2)结构试验应力分析方法。
电子计算机技术的应用1)数学模型方法计算分析技术;2)计算机控制的结构试验技术。
结构试验主要内容1)工程结构静力试验和动力试验的加载模拟技术;2)工程结构变形参数的量测技术;3)试验数据的采集、信号分析及处理技术;4)对试验对象作出科学的技术评价或理论分析。
结构试验的任务工程结构试验的任务就是在结构物或试验对象(实物或模型)上,利用设备仪器为工具,采用各种实验技术为手段,在荷载(重力、机械扰动力、地震作用、风力……)或其他因素(温度、变形)作用下,通过量测与结构工作性能有关的各种参数(变形、挠度、应变、振幅、频率……),从强度(稳定性)、刚度和抗裂性以及结构实际破坏形态来判断结构的实际工作性能,估计结构的承载能力,确定结构对使用要求的符合程度,并用以检验和发展结构的计算理论。
二、工程结构试验的目的科学研究性试验目的: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。
对象:对象即试件,具体结构或抽象模型。
研究问题:1)验证结构计算理论的假定。
2)为制订设计规范提供依据。
3)为发展和推广新结构、新材料与新工艺提供实践经验。
生产鉴定性试验目的: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,并对检验结果作出技术结论。
对象:一般是真实的结构或构件。
应用:1)检验结构的质量,说明工程的可靠性。
2)检验构件或部件的结构性能,判定构件的设计及制作质量。
土木工程系毕业课程设计一、课程目标知识目标:1. 掌握土木工程的基本理论、设计原则和施工方法;2. 了解土木工程项目的立项、招投标、设计、施工、监理和验收等全过程;3. 熟悉土木工程领域的技术标准、规范和政策法规;4. 了解土木工程领域的发展动态和新技术应用。
技能目标:1. 能够运用所学知识进行土木工程设计,具备独立分析和解决问题的能力;2. 能够熟练使用专业软件和工具,进行结构计算、绘图和方案编制;3. 能够撰写完整、规范的工程招投标文件、设计说明书和施工组织设计;4. 能够进行施工现场管理,处理突发事件,确保工程质量、进度和安全。
情感态度价值观目标:1. 培养学生热爱土木工程专业,树立正确的职业观念;2. 培养学生具备良好的团队合作精神和沟通能力;3. 培养学生严谨的工作态度,注重细节,追求卓越;4. 培养学生关注社会热点问题,具备社会责任感和环保意识。
课程性质:本课程为土木工程系毕业设计课程,旨在巩固和拓展学生所学专业知识,提高学生的实际操作能力和综合素质。
学生特点:学生具备一定的专业理论基础,但实践经验和综合应用能力有待提高。
教学要求:结合课程性质、学生特点和教学目标,采用案例教学、实践操作和小组讨论等方法,注重培养学生的实际操作能力和创新能力。
通过课程学习,使学生具备土木工程设计、施工和管理等方面的综合能力,为毕业后从事相关工作奠定基础。
二、教学内容1. 土木工程设计原理:包括结构设计、岩土工程、道路与桥梁工程等基本设计原理,结合教材相关章节,通过案例分析,使学生掌握设计的基本方法。
- 教材章节:第1章 土木工程设计原理、第2章 结构设计原理、第3章 岩土工程设计、第4章 道路与桥梁工程设计2. 土木工程施工技术:涵盖施工组织、施工工艺、施工监理等方面内容,结合教材章节,进行实践操作教学,提高学生的施工技能。
- 教材章节:第5章 土木工程施工技术、第6章 施工组织设计、第7章 施工监理3. 工程项目管理:介绍工程项目立项、招投标、合同管理、成本控制等内容,结合实际案例,使学生熟悉项目管理流程。