土木工程结构试验(1)
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土木工程结构试验1.土木工程结构试验与检测概论结构试验是通过对结构物或构件受作用后的性能进行观测和对测量参数进行分析,从而对结构物的工作性能作出正确估计;并为验证和发展结构的计算理论提供可靠的依据。
科研性试验:以研究和探索为目的,实验对象是专为试验研究而设计制作的,任务:1.验证结构设计理论的各种假定2.为一些大型特种结构谋求设计依据。
鉴定性试验:服务生产为目的,真实结构为对象,任务:1.新的施工工艺试验和竣工验收试验2.原有结构检验3.处理工程突发事故4.产品质量检验路标实验:书P7土木工程结构试验的分类a按试验对象: 实物试验、模型试验b按荷载性质: 静力试验、动力试验c按试验时间: 短期荷载试验、长期荷载试验d按试验场合: 试验室试验、现场试验e按破坏程度:破坏性试验、非破坏性试验(一)实物试验与模型试验:a实物试验--试验对象:实物结构或者是按比例复制的结构或者是构件。
优点:完全反应真实结构的受力特性,试验结论可靠。
缺点:费用高,加载难度大,试验周期长;b模型试验--试验对象:缩尺试件(几何相似、材料相似、力学相似)。
优点:实施方便,费用低。
缺点:严格的相似条件难以实现,尺寸效应的影响,边界因素等(二)静力试验与动力试验:a静力试验--单调静力试验、低周反复静力试验(伪静力试验、伪(拟)动力试验)。
优点:加载设备简单,试验观测方便。
缺点:不能反映结构的动力性能b动力试验--振动台试验、疲劳试验、风荷载试验、抗爆抗冲击荷载试验等)。
优点:能反映结构的动力性能。
缺点:加载设备、测试手段以及后期的数据处理较复杂(三)短期荷载试验与长期荷载试验:a短期荷载试验--一般试验过程持续几分钟到几天,通常的结构试验绝大多数为短期荷载试验。
b长期荷载试验--试验过程持续几个月、几年到数十年。
主要是研究与时间相关的结构特性,如:混凝土的徐变、收缩、预应力筋的松弛,结构的耐久性能等(四)试验室试验与现场试验:a试验室试验--在试件设计、加载方法、测试设备等方面均比较精确,可突出主要研究因素,而且可加载至破坏,适用于科研性试验。
《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。
土木工程结构试验方案一、背景土木工程结构试验是对建筑物和其他工程结构在静态或动态载荷下进行实验性能测试的一种方法,通过试验得到结构在不同条件下的力学性能参数,以评估结构的安全性能和耐久性,为设计和施工提供可靠的依据。
本试验方案旨在针对某一具体建筑结构进行试验,对其静态和动态性能进行全面的评测。
二、试验对象本试验对象为一栋四层钢筋混凝土建筑的主体结构,包括梁、柱和板等各个组成部分。
建筑结构已经完成施工并通过验收,但为了进一步评估其安全性能和耐久性,需要进行全面的力学性能试验。
三、试验目的1. 评估结构的受力性能,包括承载能力、变形性能和破坏模式;2. 测定结构的振动性能,包括自由振动频率和振动模态;3. 确定结构在特定荷载条件下的破坏载荷,以验证设计的合理性;4. 分析结构在地震等动力荷载下的响应情况,为结构抗震设计提供依据。
四、试验内容1. 静态试验1.1 施加逐渐增大的集中荷载,测定结构的承载力;1.2 施加逐渐增大的均布荷载,测定结构的变形情况;1.3 施加逐渐增大的侧向荷载,测定结构的位移和倾斜情况。
2. 动态试验2.1 振动台试验:利用振动台对结构进行自由振动实验,测定结构的固有频率和振型;2.2 冲击试验:利用冲击负荷,模拟结构在地震等动力荷载下的响应情况。
3. 破坏试验3.1 施加集中荷载,直至结构发生破坏,测定破坏载荷和破坏模式;3.2 分析破坏之前结构的受力性能,验证试验结果与设计参数的符合度。
1. 静态试验1.1 采用静态加载试验机,施加逐渐增大的集中荷载,测定结构的承载力,并记录荷载-位移曲线和荷载-应变曲线;1.2 采用测量仪器,测量结构在均布荷载作用下的变形情况,记录荷载-变形曲线;1.3 利用测量仪器和位移传感器,测定结构在侧向荷载作用下的变形、倾斜和位移情况。
2. 动态试验2.1 利用振动台设备,施加不同频率和幅值的激励,测定结构的自由振动频率和振型;2.2 利用冲击试验装置,对结构进行冲击试验,测定结构在地震等动力荷载下的响应情况。
土木工程结构试验-第1版教材引言土木工程结构试验是土木工程专业的重要课程之一,它旨在培养学生对土木工程结构的设计、分析和实验能力。
本教材是土木工程结构试验课程的第1版教材,旨在为学生提供全面的学习资料,帮助他们更好地理解土木工程结构试验的概念和原理。
课程简介土木工程结构试验是一门实践性较强的课程,旨在通过实验操作,了解和掌握各种土木工程结构的性能与行为,从而更好地进行结构设计和分析。
本课程主要包括以下内容: - 结构试验的基本概念和原理 - 结构材料的试验方法和性能检测 - 结构荷载的测量和加载方法 - 常见结构的试验方法和分析技术 - 结构试验数据的处理和分析教材结构本教材共分为9个章节,内容涵盖了土木工程结构试验的基本理论和实验操作技术。
第一章:引言•介绍了土木工程结构试验的概念和目的•概述了土木工程结构试验的基本原理和方法•引导学生正确进行结构试验的基本要求和注意事项第二章:结构试验设备和工具•介绍了常用的结构试验设备和工具,如拉压试验机、横梁试验机、应变测量仪器等•详细介绍了这些设备和工具的使用方法和操作注意事项第三章:结构材料的试验方法•介绍了结构材料常见的试验方法,如混凝土抗压试验、钢筋拉伸试验等•详细介绍了这些试验方法的步骤和操作要点第四章:结构荷载的测量方法•介绍了结构荷载的测量方法,如应变测量、位移测量等•详细介绍了这些测量方法的原理和操作技巧第五章:简支梁试验•详细介绍了简支梁试验的步骤和注意事项•提供了简支梁试验的实验数据和分析方法第六章:悬臂梁试验•详细介绍了悬臂梁试验的步骤和注意事项•提供了悬臂梁试验的实验数据和分析方法第七章:桁架结构试验•详细介绍了桁架结构试验的步骤和注意事项•提供了桁架结构试验的实验数据和分析方法第八章:承重墙体试验•详细介绍了承重墙体试验的步骤和注意事项•提供了承重墙体试验的实验数据和分析方法第九章:数据处理和分析•介绍了结构试验中常见的数据处理和分析方法,如数据平滑、误差分析等•提供了实际试验数据的处理和分析案例总结本教材全面而深入地介绍了土木工程结构试验的理论和实践,为学生学习和掌握土木工程结构试验提供了必要的支持和指导。
1.土木工程结构试验的任务:是基于结构基本原理,使用各种仪器仪表和试验设备,通过有计划地对结构物受载后的性能进行观测,对测量参数(位移,应力,振幅,频率等)进行分析,达到对结构物的工作性能作出评价,对其承载能力作出正确估计,并为验证和发展结构的计算理论提供依据的目的。
2.土木工程结构试验的作用:是结构发展理论的重要途径,是发现结构设计问题的主要手段,是验证结构理论的主要方法,是结构质量鉴定的直接方式,是制定各类技术规范和标准的基础。
3.结构试验的分类:(1)按试验目的分类:科学研究性试验、生产鉴定性试验(2)按试验对象分类:真型试验、模型试验、小构件试验(3)按荷载性质分类:静力试验,动力试验(4)按试验时间长短分类:短期荷载试验、长期荷载试验(5)按试件破坏与否分类:(6)按试验场地分类:实验室试验、现场试验4.科学研究性试验:验证结构设计计算理论的各种假定、为制定设计规范提供依据、发展新的设计理论改进设计计算方法、为发展和推广新结构、新材料、新工艺提供理论和实践的依据。
5.生产鉴定性试验:鉴定结构设计和施工质量的可靠程度、为工程改建或加固判断结构的实际承载能力、为处理工程事故提供技术依据、检验结构可靠性、估算结构剩余寿命、鉴定预制构件的产品质量。
5.1发展简史:解放前,科学技术极端落后,根本没有土木工程结构试验这门学科,解放后,迅速发展,建立一大批各种规模的结构实验室,拥有一支实力雄厚的专业技术队伍,具有一定数量的现代化仪器设备,并积累了丰富的试验技术经验。
目前随着智能仪器的出现、计算机和终端设备的广泛使用,各种试验设备自动化水平的提高,越来越先进的试验技术手段会不断涌现。
5.2试验准备阶段主要工作:试件的制作、试件的尺寸与质量检查、试件的安装与就位、安装加载设备、设备仪器的率定、做辅助试验、仪表的安装和连线调试、记录表格的设计准备、通过计算结构内力进行判断和控制加载5.3试验实施阶段:(1)确定基本加载方案,如破坏与否、试验周期的长短等(2)荷载图式的选择,如集中荷载还是均布荷载。
土木工程结构试验方案范本一、实验目的本试验旨在对土木工程结构的承载性能、变形性能以及抗震性能进行全面的测试和分析,以验证结构设计的合理性和可靠性,为工程施工提供科学依据和技术支持。
二、试验对象试验对象为某地区一座高层建筑的混凝土框架结构,包括主体结构和各种附件结构。
三、试验内容1. 结构静载试验:针对主体结构,进行静载试验,测定结构的承载能力和变形性能。
2. 结构动载试验:采用模拟地震动力学加载,测试结构的抗震性能和动态响应。
3. 结构材料试验:对混凝土、钢筋、预应力索等材料进行抗拉、抗压、抗剪等常规力学性能测试。
4. 结构连接节点试验:对结构连接节点进行静载和动载试验,验证其受力性能和稳定性。
5. 结构振动试验:对结构进行振动测试,测定结构的固有频率和振动模态。
6. 结构损伤识别试验:采用损伤识别技术,对结构进行损伤识别和损伤评估。
四、设备和仪器1. 静载试验设备:静载试验机、荷载传感器、位移传感器等。
2. 动载试验设备:地震模拟台、地震模拟器、动态荷载传感器等。
3. 材料试验设备:混凝土试验机、钢筋拉力试验机、预应力索试验架等。
4. 连接节点试验设备:连接节点静载试验机、连接节点动载试验台等。
5. 振动试验设备:三维振动台、加速度传感器、振动传感器等。
6. 损伤识别试验设备:结构损伤监测系统、损伤识别软件、损伤评估仪等。
五、试验方案1. 结构静载试验(1)试验目的:测定结构的承载能力和变形性能。
(2)试验方法:采用逐级加载法,逐渐增加荷载,记录结构的变形和荷载响应,以确定结构的荷载-变形曲线。
(3)试验步骤:首先对结构进行预压,然后逐级增加荷载,测量结构的位移和应力。
2. 结构动载试验(1)试验目的:测试结构的抗震性能和动态响应。
(2)试验方法:采用地震模拟技术,通过地震波形输入和动态响应记录,评估结构的抗震性能。
(3)试验步骤:根据结构的设计抗震等级,设置合适的地震波形输入,并记录结构的动态响应。
土木工程结构试验简答题总结1、土木工程结构试验的任务:是基于结构基本原理,使用各种仪器仪表和试验设备,通过有计划地对结构物受载后的性能进行观测,对测量参数(位移,应力,振幅,频率等)进行分析,达到对结构物的工作性能作出评价,对其承载能力作出正确估计,并为验证和发展结构的计算理论提供依据的目的。
1.1、结构试验的一般过程:试验规划,试验准备,试验实施,试验分析2、土木工程结构试验的作用:是结构发展理论的重要途径,是发现结构设计问题的主要手段,是验证结构理论的主要方法,是结构质量鉴定的直接方式,是制定各类技术规范和标准的基础。
3、结构试验的分类:(1)按试验目的分类:科学研究性试验、生产鉴定性试验(2)按试验对象分类:真型试验、模型试验、小构件试验(3)按荷载性质分类:静力试验,动力试验(4)按试验时间长短分类:短期荷载试验、长期荷载试验(5)按试件破坏与否分类:(6)按试验场地分类:实验室试验、现场试验4、科学研究性试验:验证结构设计计算理论的各种假定、为制定设计规范提供依据、发展新的设计理论改进设计计算方法、为发展和推广新结构、新材料、新工艺提供理论和实践的依据。
5、生产鉴定性试验:(1)鉴定结构设计和施工质量的可靠程度(2)为工程改建或加固判断结构的实际承载能力(3)为处理工程事故提供技术依据(4)检验结构可靠性(5)估算结构剩余寿命(6)鉴定预制构件的产品质量。
5.1发展简史:解放前科学技术极端落后,根本没有土木工程结构试验这门学科,解放后,迅速发展,建立一大批各种规模的结构实验室,拥有一支实力雄厚的专业技术队伍,具有一定数量的现代化仪器设备,并积累了丰富的试验技术经验。
目前随着智能仪器的出现、计算机和终端设备的广泛使用,各种试验设备自动化水平的提高,越来越先进的试验技术手段会不断涌现。
5.2试验准备阶段主要工作:试件的制作、试件的尺寸与质量检查、试件的安装与就位、安装加载设备、设备仪器的率定、做辅助试验、仪表的安装和连线调试、记录表格的设计准备、通过计算结构内力进行判断和控制加载5.3试验实施阶段:(1)确定基本加载方案,如破坏与否、试验周期的长短等(2)荷载图式的选择,如集中荷载还是均布荷载。
★土木工程结构实验分类:试验场合、试验对象、试验目的、荷载性质、结构反应、构件破坏情况、荷载作用时间、荷载类别。
★试验荷载和结构反应分类:静力试验、动力测试、抗震试验、风洞试验、疲劳试验、建筑构件耐火试验;/按试验场合分类:实验室试验、现场检测;/按试验对象分类:结构原型试验;/按试验目的分类:探索性试验、验证性试验;/按结构或构件破坏情况分类:非破损性检验、局部破损试验、破坏性试验;/按荷载作用时间分类:短期荷载试验、长期荷载试验。
★量测方案是指确定试验所需的量测项目、测点布置、仪器选择、量测要求。
★测点的选择:①在满足试验目的和试验分析的前提下,应使重点观测项目突出,控制量测数量,测点宜少不宜多②特点位置必须有代表性,以便能量测关键的数据③测点布置应有利于试验时操作和测读④应布置一定数量的校核性测点,校核量测数据的准确性。
★结构试验中试验荷载加载方法:重物加载、气压加载、机械机具加载、液压加载、动力激振加载。
重物荷载可直接堆放于结构表面作为均布荷载或置于荷载盘上通过吊杆挂在结构上形成集中荷载。
水是一种很好的加载重物。
重物作集中荷载试验时,常采用杠杆原理讲荷载值放大。
★气压加载分为:正压加载、负压加载★机械机具加载是利用简单的机械原理对结构构件加载★液压加载是最常用的试验加载方法,通常由油泵、油管系统、千斤顶、加载控制台、加载架和试验台座等组成。
★惯性力加载按产生惯性力的方法分为:冲击力加载法、离心力加载法、直线位移惯性力加载法★试验台座:①槽式试验台座、②地锚式试验台座、③箱式试验台座、④槽锚式试验台座、⑤抗弯大梁式试验台座、⑥空间桁架式试验台座。
①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;缺点要求槽轨的构造应该和混凝土部分有很好的联系不能拔出。
②优点是通常设计成预应力钢筋混凝土结构,可以节省材料,不仅用于静力实验,同时可以安装结构疲劳实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。
土木工程试验与检测(一)一、填空题(每空1分,共15分)1.结构检测方法按其检测方法的不同可分为非破损检测法、半破损检测法、破损检测法。
2.超声波检测混凝土裂缝的方法有平测法、对测法、斜测法。
3.防止钢筋锈蚀最重要的措施是增加混凝土的密实性和混凝土的保护层厚度。
4.在砌体结构检测中,当采用原位轴压法、扁顶法、原位单剪法、筒压法时,要求每个测区的测点数不应少于1个。
5. 在单桩竖向静载荷试验中,当采用慢速维持荷载法时,每级加载为预估极限荷载的 1/10-1/15 。
6.对钢结构强度及变形的检测,常用的有电测法、机测法和表面硬度法。
7.静力载荷试验目的是确定地基土的临塑荷载、极限荷载,为评定地基土的承载力提供依据和估算地基土的变形模量。
8. 影响钢筋混凝土结构耐久性的最关键问题是钢筋锈蚀。
二、名词解释(每题5分,共25分)1. 非破损检测法答:所谓非破损检测法,是以某些物理量与混凝土标准强度之间得相关性位基本依据,在不破损混凝土结构的前提下,测得混凝土某些物理特性,并按相关关系推算出混凝土得特征强度作为检测结果。
2. 混凝土碱骨料反应答:混凝土的碱骨料反应是指混凝土中水泥、外加剂、掺合料和拌合水中的可溶性碱(钾、钠)溶于混凝土孔隙中,与骨料中的活性成分(活性氧化硅)在混凝土硬化后逐渐发生的一种化学反应,反应生成物吸水膨胀,使混凝土产生膨胀压力,导致混凝土开裂和强度降低,严重时会导致混凝土完全破坏的现象。
3. 混凝土的冻融破坏答:混凝土冻融破坏是指在水饱和或潮湿状态下,由于混凝土正负变化,建筑物的已硬化混凝土内部孔隙水结冻膨胀,溶解松弛,产生疲劳应力,造成混凝Array土由表及里逐渐剥蚀的破坏现象。
4. 回弹法答:回弹法是指在结构或构件混凝土上测得其回弹值和碳化深度来评定该结构或构件混凝土强度的非破损检测方法。
5. 静力载荷试验答:静力载荷试验是指在拟建建筑物场地上,在挖至设计的基础埋置深度的平整坑底放置一定规格的方形或圆形承压板,在其上逐级施加荷载,测定相应荷载作用下地基土的稳定沉降量,分析研究地基土的强度与变形特性,求得地基容许承载力与变形模量等力学数据。
土木工程结构试验与检测土木工程结构试验与检测是指对土木工程结构进行各种试验和检测,以评估、验证和保证结构的安全性、可靠性和持久性。
土木工程结构试验与检测是土木工程中的重要环节,对于确保结构的安全运行具有重要意义。
下面将从试验方法、试验内容和检测技术等方面进行介绍。
一、试验方法1.非破坏试验:非破坏试验是指在不破坏结构的情况下,通过测量结构的变形、应力和振动等参数进行试验和检测。
常用的非破坏试验方法包括振动试验、应变测量、声发射、红外热像法等。
2.破坏试验:破坏试验是通过对结构进行一定负荷或冲击,直至结构失效,从而得到结构的极限承载力和破坏模式。
常用的破坏试验方法包括静载试验、冲击试验、疲劳试验、地震模拟试验等。
二、试验内容1.静力试验:静力试验是通过对结构施加静力负荷来测量结构的变形、应力和变形。
静力试验可以评估结构的承载力、抗侧扭刚度、抗震性能等。
2.动力试验:动力试验是通过对结构施加动力负荷,例如地震波或施加冲击负荷,来模拟结构在实际使用中的动态响应。
动力试验可以评估结构的动态性能、抗震性能等。
3.环境试验:环境试验是对结构在不同环境条件下的性能进行测试,例如高温试验、低温试验、湿度试验等。
环境试验可以评估结构在不同环境条件下的耐久性和可靠性。
三、检测技术1.传统试验测量技术:传统试验测量技术主要包括应变测量、变形测量、振动测量等。
这些技术通过悬挂传感器或安装测量仪器对结构的变形、应力和振动等参数进行实时监测和测量。
2.无损检测技术:无损检测技术是指在不破坏结构的情况下,通过使用电磁、超声波、红外线等方法,对结构进行缺陷检测和强度评估。
常用的无损检测技术包括超声波检测、磁粉检测、涡流检测等。
综上所述,土木工程结构试验与检测是土木工程中的重要环节,通过对结构进行试验和检测,可以评估结构的安全性、可靠性和持久性。
试验方法包括非破坏试验和破坏试验两种,试验内容包括静力试验、动力试验和环境试验,检测技术包括传统试验测量技术和无损检测技术。
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。
一、单项选择题(本大题共小题,每小题分,共分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的,请将正确选项前的字母填在题后的括号内。
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.5minB. 10minC. 15minD. 30min5.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.1B.2C.3D.48.弯矩或扭矩相似常数与长度相似常数的( C )次方成正比。
A.1B.2C.3D.49.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。
土木工程结构试验土木工程结构试验分类1.研究性试验2.生产性试验试验策划和方案论证一般过程1.试验策划与方案论证2.试验准备与实施3.试验加载4.试验资料整理分析与提出试验结论试验方案策划的具体内容与要求1. 试验目的。
这是试验方案策划的主题。
2.试件设计与制作要求。
根据试验目的,进行初步计算分析。
3.试件的支承要求、加载装置及加载方法的策划至关重要。
4.量测要求与仪表布置的策划。
5.安全措施。
主持试验的人员对试验仪表设备和人身安全要有足够的防范措施,包括安全标准等。
6.绘制参加实验人员的组织分工及试验进度计划图标。
7.经费预算及消耗材料用量,所需设备仪表清单及采购计划。
7.经费预算及消耗材料用量,所需设备仪表清单及采购计划。
8.辅助性试验内容。
指测定试验结构所用材料的力学性能指标等。
9.对于以具体结构为对象的工程现场检测或鉴定性试验,在试验前应收集和研究有关的技术文件,如设计施工图纸、施工文件等,并对结构物进行现场考察,从外观上检查结构物的设计和施工质量,了解结构物的周围环境和使用情况(包括受灾和损伤情况)。
试验荷载的静荷载作用表现形式重物加载法(重物直接加载、杠杆重物加载方法)、气压加载法(正压加载和负压加载)、机械机具加载法、液压加载法(液压加载系统、大型液压加载试验机、电液伺服液压系统)、地震模拟振动台试验荷载的动荷载作用表现形式(加载方法)惯性力加载法(冲击力加载:初位移加载法、初速度加载法。
离心力加载)、电磁加载法、现场动力试验的其他激振方法 (人激振动加载法、人工爆炸激振法、环境随机振动激振法)分配梁作用为保证每个加载点有明确的荷载值量程:仪器能测量的最大输入量与最小输入量之间的范围称为仪表的量程或量测范围。
刻度值:仪器指示装置的最小刻度所指示的测量数值。
精确度:仪器指示值与被测值的符合程度。
灵敏度:仪器的灵敏度是指单位输入量所引起的仪表示值的变化。
量测仪表的选用原则(1)符合量测所需的量程及精度要求。
《土木工程结构试验》实验指导书土木工程结构实验室二〇一七年九月修订目录实验一:等强度梁机测3实验二:等强度梁电测6实验三:钢桁架机测10实验四:钢桁架电测10 实验五:单自由度系统模型参数的测试27 实验六:测试附加质量对系统频率的影响33 实验七:附加质量分布对系统频率的影响36实验一:等强度梁机测(应变的机测和机械式测量仪表的构造原理)一、实验目的:1、了解、掌握各种机械仪表的性能,原理和使用方法,掌握应变的机测方法和原理。
2、认识和了解结构静力试验的各种机械仪表,掌握它们的原理和构造,掌握它们的安装和测读方法。
二、课前预习要求:1、预习教材的下列章节第三章3.3 试验测量仪器2、思考下列问题(1)结构静载试验中,主要测量的物理量有哪些?(2)选择一种测量仪表应考虑哪些方面的因素?(3)机械式测量仪表采用什么零件放大微小信号?三、参观部分:通过参观认识下列仪器的外貌,了解它们的构造,工作原理,使用方法和适用范围。
1、应变和位移测量仪表:杠杆应变仪、手持应变仪、千分表、百分表、挠度计。
2、其它检测仪表回弹仪、读数显微镜、刻度放大镜。
四、实验操作部分(等强度悬臂梁荷载试验)1、设备:等强度悬臂梁一套百分表一块磁性表座一套杠杆应变仪一套曲率仪一个2、内容在等强度悬臂梁上安装百分表、杠杆应变仪、曲率仪。
在梁端加砝码,测量等强度悬臂梁。
某一截面上的应变和梁端挠度值及曲率半径,与理论计算值进行分析比较。
3、试验步骤:(1)测量等强度悬臂梁的几何尺寸和仪表安装放位置的X值,并记录在表1—1中。
(2)在距梁端X1处的截面处安装杠杆应变仪,在X2处安装百分表(注意:百分表要有初读数,并严格垂直于梁面),将曲率仪安装在梁上合适的地方。
(3)记录初读数,在梁端分加三级砝码,量测在相应荷载作用下被测截面的应变与梁端的挠度值和曲率值,并记录在表1—2中。
(4)整理记录资料,计算出各级荷载下的实测应变,应力和挠度值和曲率值。
1.土木工程结构试验的任务:是基于结构基本原理,使用各种仪器仪表和试验设备,通过有计划地对结构物受载后的性能进行观测,对测量参数(位移,应力,振幅,频率等)进行分析,达到对结构物的工作性能作出评价,对其承载能力作出正确估计,并为验证和发展结构的计算理论提供依据的目的。
2.土木工程结构试验的作用:是结构发展理论的重要途径,是发现结构设计问题的主要手段,是验证结构理论的主要方法,是结构质量鉴定的直接方式,是制定各类技术规范和标准的基础。
3.结构试验的分类:(1)按试验目的分类:科学研究性试验、生产鉴定性试验(2)按试验对象分类:真型试验、模型试验、小构件试验(3)按荷载性质分类:静力试验,动力试验(4)按试验时间长短分类:短期荷载试验、长期荷载试验(5)按试件破坏与否分类:(6)按试验场地分类:实验室试验、现场试验4.科学研究性试验:验证结构设计计算理论的各种假定、为制定设计规范提供依据、发展新的设计理论改进设计计算方法、为发展和推广新结构、新材料、新工艺提供理论和实践的依据。
5.生产鉴定性试验:鉴定结构设计和施工质量的可靠程度、为工程改建或加固判断结构的实际承载能力、为处理工程事故提供技术依据、检验结构可靠性、估算结构剩余寿命、鉴定预制构件的产品质量。
5.1发展简史:解放前,科学技术极端落后,根本没有土木工程结构试验这门学科,解放后,迅速发展,建立一大批各种规模的结构实验室,拥有一支实力雄厚的专业技术队伍,具有一定数量的现代化仪器设备,并积累了丰富的试验技术经验。
目前随着智能仪器的出现、计算机和终端设备的广泛使用,各种试验设备自动化水平的提高,越来越先进的试验技术手段会不断涌现。
5.2试验准备阶段主要工作:试件的制作、试件的尺寸与质量检查、试件的安装与就位、安装加载设备、设备仪器的率定、做辅助试验、仪表的安装和连线调试、记录表格的设计准备、通过计算结构内力进行判断和控制加载5.3试验实施阶段:(1)确定基本加载方案,如破坏与否、试验周期的长短等(2)荷载图式的选择,如集中荷载还是均布荷载。
(3)加载顺序的确定,如直接加载还是分级加载,按几个循环进行。
(4)观测注意点和测点布置。
观测时应注意:首先观测试件的整体工作状态、整体工作变形能反映出整体工作的面貌,而后观测局部的变化。
测点布置:要满足试验要求,便于操作和测读,数据准确等。
6.模型是仿照原型并按照一定比例关系复制而成的试验代表物,相似模型试验要求比较严格的相似条件,即要求满足几何相似、力学相似和材料相似,破坏试验一般以模型结构为对象。
7.结构试验的一般过程:结构试验规划设计、结构试验准备、结构试验实施和结构试验资料整理分析并提出试验理论。
其中制定试验规划设计阶段最为重要,试验实施阶段(试验加载测试阶段)是中心环节。
8.路标实验1767年法国科学家荣格密里在没有量测的情况下,首次用简单的试验,验证了受弯梁断面上应力的存在,这位就是著名的路标试验。
8.1.静力荷载加载顺序:预加载阶段、标准荷载阶段、破坏荷载阶段。
8.2动力荷载:动荷载是指使结构或构件产生不可忽略的加速度反应的作用。
对结构施加动荷载,主要用于研究结构动力性能的试验,如结构的疲劳试验,采用匀速脉动荷载,一般应使试件在试验时不产生共振,远离共振区,加载顺序应根据实际情况而定。
9.分级加载的优点:对静荷载的加载通常采用分级加载方式,可以控制加载速度、便于观察结构变形与荷载之间的相互关系,了解各阶段的承载情况、有利于各点加载统一步调。
10.预加载的目的:使结构内、外部接触良好,进入正常的工作状态;检验全部试验装置的可靠性,检查全部观测仪表的工作是否正常;起到演习的作用;总之通过预加载可以发现一些潜在的问题并将之解决在正式试验之前,这对保证试验顺利进行具有重要意义。
11.加载方法:1)预加载一般分三级进行,每级取标准荷载值得20%,加载一级停歇10min,混凝土构件预加载荷载值小于开裂荷载值的70%;2)正式加载:小于标准值时,每级不大于标准值的20%,一般分五级加至标准荷载值,超过标准值时,每级不大于标准值的10%,当所加荷载到达破坏荷载的90%时,采用标准值的5%加载至破坏。
12.间歇时间:钢结构一般不小于10min,混凝土或木结构不少于15min。
满载时间:标准长期宜持续30min~24h,对于标准短期,钢试件和钢筋混凝土时间不小于30min,木试件不小于60min,拱和砌体构件为180min,预应力混凝土满载30min,开裂持续30min。
空载时间:一般钢筋混凝土构件45min,重要的跨度大于12m的构件去满载时间的1.5倍,钢结构时间不大于30min。
13.试验加载图式:试验荷载在结构构件上的布置形式。
一般要求与理论计算图式一致,在实际结构试验中因条件限制无法实现,应根据试验目的与要求,采用与计算简图等效的加载图式,等效荷载。
14.等效荷载: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。
15.等效荷载加载图式应满足的条件:等效荷载产生的控制截面的主要内力应与计算内力相等,等效荷载产生的主要内力图形与计算内力图形相似,对等效荷载引起的变形差别应予以修正,控制截面内力等效时,次要截面上的内力应与设计值相近。
15.1采用等效荷载应注意:除了控制截面的某个效应与理论荷载相同外,该截面的其他效应和非控制截面的效应,则可能有差别,所以必须全面验算因荷载图式改变对试验结构构件的各种影响。
必须特别注意结构构件是否因最大内力区域的某些变化而影响承载能力,尤其对不等强的结构,一定要细加分析和验算,采取有效的等效荷载形式。
比如增加集中荷载个数,从而减少或消除影响。
16.加载方法与设备的要求:(1)选用的试验荷载图式必须是等效荷载图式(2)荷载传力方式和作用点明确,产生的荷载数值准确稳定,静荷载不随加载时间、外界环境和结构物变形而变化,保证荷载量的相对误差不超过+-5%(3)静载试验便于分级加载和卸载,能控制加、卸载速度,荷载分级的分度值要满足试验量测的精度要求(4)加载设备不参与结构工作,不影响结构的自由变形,不影响结构受力(5)加载装置本身要安全可靠,不仅满足强度要求,还需严格控制变形量(6)力求采用先进技术,减轻劳动强度,尽量提高试验效率和质量17.静力荷载试验中常用的加载方法:重物加载、气压加载、机械加载、液压加载、电液伺服加载系统惯性力加载、电磁加载、人工激振加载。
18.液压加载器(千斤顶)的工作原理:当油泵将具有压力的液压油压入千斤顶的工作油缸时,活塞在压力油的作用下向前移动,与时试件接触后,活塞便向结构物施加荷载,荷载值的大小由油压表示值和加载器活塞受底面积求得,也可以由液压加载器与荷载承力架之间所置的测力计直接测读,或用传感器将信号输给电子秤显示或记录器直接记录。
19.液压加载系统主要由高压油泵、管路系统、操作台、液压加载器、加载架、试验台座等部分组成。
19.1液压加载:是目前结构试验中应用普遍和理想的加载方法。
优点:是利用油压使液压器产生较大荷载,试验操作方便,安全,特别是对于大型结构构件试验,当要求荷载点数较多、吨位较大时更合适,尤其是电液伺服加载系统的广泛应用,为工程结构动力试验模拟地震荷载等不同特性的动力荷载创造了有利条件。
20.目前国内结构试验常用的台座主要有:板式试验台座(槽式试验台座和地脚螺丝式试验台座)、箱式试验台座、抗弯大梁式台座、空间桁架式台座。
24.电液伺服加载系统有电液伺服液压加载器、控制系统、液压源三部分组成。
25.结构试验测量技术包括:量测方法、量测工具、量测误差分析;量测方法主要有直接测量法和间接测量法,偏位测定法和零位测定法;量测误差包括系统误差、过失误差、偶然误差;主要量测的内容包括外部条件(外荷载、支座反力)、结构变形(位移、应变、曲率等)、内力(应力)、裂缝以及自振频率、振型、阻尼等一系列动力特征。
26、量测仪表主要由感受部分、放大部分、纪录显示部分;主要性能指标有:刻度值、量程、灵敏度、分辨率,滞后、精确度、可靠性、零位温飘和满量程热漂移、线性范围、线性度等等。
消除系统误差方法:量测仪表的定期率定。
27.仪表率定的概念:为了确定仪表的精确度和换算系数,定出其误差,需将仪表示值与标准量相比较,求出被率定仪器的刻度值。
方法:在专门率定设备上率定,这种设备能产生一个已知标准量的变化,把它和被率定仪器的示值做比较,求出被率定仪器的刻度值;采用和被率定仪器同一等级的标准仪器进行比较来率定;利用标准试件率定仪器。
28.索力测量的方法:电阻应变片测定法、拉索伸长量测定法、索拉力垂度关系测定法、压力表测定法、压力传感器测定法、频率法、磁通量法。
29.应变测量的主要方法有:应变机测法、应变电测法、应变光测法。
30.应变电测法:在结构试验中,因结构受到外荷载或温度及约束等原因而产生应变,应变为机械梁,用量电器量测非电量,首先必须把非电量转化为电量的变化,然后才能用量电器量测,量测由应变引起的电量的变化称为应变电测法。
31.电阻应变片的工作原理及构造:电阻丝感受的应变和它的电阻相对变化成线性关系,当构件受力变形时,敏感元件的截面、长度等尺寸将随构件的变形而变形,因而其电阻值也将发生相应的变化。
只要用精密仪器测出电阻应变片电阻的变化率,即可得出构件应变的大小,从而求出其承受的应力。
组成:敏感栅、引出线、覆盖层、基底、粘接剂。
32.量测仪表选用原则或试验对仪表的基本要求:(1)仪表性能应满足试验具体要求,如合适灵敏度,精度和量程。
精度:最小刻度值小于等于被测值的5%;量程以选用最大被测值的1.25~2.0倍为好,或使最大被测值在仪表的2/3量程范围附近。
(2)动态量测仪表其线性范围、频响特性、相对特性等均应满足试验要求(3)对于安装在结构上的仪表或感受器,要求体积小、自重轻,不影响结构的工作性能和受力(4)同一试验中选用的仪表种类、规格尽可能少,以便统一数据的精度,简化量测数据的整理工作和避免出错(5)仪表对环境的适应性要强且使用方便,工作可靠和经济耐用33.振动测量仪器主要由:拾振器、测振放大器、显示记录仪。
37.电桥原理:相邻两臂的应变输出符号相反,相对桥臂的应变输出符号相同。
38.温度效应:用电阻应变片测量应变时,应变片除了感受试件应变外,由于环境温度变化的影响,同样也能通过应变片的感受而引起电阻应变仪指示部分的示值变动,此种变动即成作温度效应。
39.温度效应产生原因:电阻丝温度改变Rt ,即Rt ;材料与应变片电阻思想膨胀系数不相等,但二者又粘在一起,当温度该改变t 时,引起附加电阻的变化。
40.消除温度效应方法:应变片自补偿法和桥路补偿法(温度片补偿和工作片补偿),常用为桥路补偿法。