1、會計學1結構試驗結構試驗(shyn)方法的發展趨勢方法的發展趨勢第一頁，共185頁。第1頁/共184頁第二頁，共185頁。第2頁/共184頁第三頁，共185頁。第3頁/共184頁第四頁，共185頁。第4頁/共184頁第五頁，共185頁。第5頁/共184頁第六頁，共185頁。第6頁/共184頁第七頁，共185頁。 所謂建筑結構試驗，就是對建筑結構或者是它的構件施加一定的荷載，這個荷載我們指的就是比較廣義的，包括力，也包括溫度或者是變形，然后用現代的測試手段(shudun)對它引起來的各種反應，比如說：變形、位移、應變等等進行測量，通過這些測量來觀測結構對荷載的反應能力，考查它是否符合使用和設計要

2、求，同時，也可以通過這種觀測，來得到荷載與它產生的變形之間的關系，為計算提供實踐根據。第7頁/共184頁第八頁，共185頁。例如： 鋼筋混凝土簡支梁在靜力集中荷載作用下，可以(ky)通過測得梁在不同受力階段的撓度、角變位、截面應變和裂縫寬度等參數，來分析梁的整個受力過程以及結構的強度、撓度和抗裂性能。 適筋受彎構件截面受力的幾個階段:第一階段截面開裂前階段（抗裂驗算）第二階段從截面開裂到受拉區縱向鋼筋開始 屈服階段（變形和裂縫寬度驗算）第三階段破壞階段（承載力計算） 第8頁/共184頁第九頁，共185頁。第9頁/共184頁第十頁，共185頁。 第二節 建筑結構試驗的作用一、建筑結構試驗是發展結

3、構理論的重要途徑二、建筑結構試驗是發現結構設計問題的主要手段三、建筑結構試驗是驗證結構理論的唯一方法(fngf)四、建筑結構試驗是建筑結構質量鑒定的直接方式五、建筑結構試驗是制定各類技術規范和技術標準的基礎六、建筑結構試驗是自身發展的需要第10頁/共184頁第十一頁，共185頁。 第三節 建筑結構試驗的分類 建筑結構試驗按試驗目的、荷載性質、試驗對象、試驗周期、試驗場合等因素進行分類。 （一）按照試驗目的分類 試驗可以按照各種方法來分類，但最基本的就是按照試驗目的來分類。按試驗目的可以將結構試驗分成下面兩類：一生產檢驗性試驗，二科學研究性試驗.。 由于試驗目的不同，整個試驗安排(npi)和某些

4、試驗方法、試驗要求都有很大的不同，所以這是建筑結構試驗分類里面最基本的一種分類方法。第11頁/共184頁第十二頁，共185頁。第12頁/共184頁第十三頁，共185頁。第13頁/共184頁第十四頁，共185頁。第14頁/共184頁第十五頁，共185頁。2、科研性試驗 目的: （1）驗證結構設計計算的各種假定； （2）制定各種設計規范； （3） 發展新的設計理論(lln)； （4）為發展和推廣新結構、新材料及新工藝 提供理論(lln)與實踐的經驗。第15頁/共184頁第十六頁，共185頁。第16頁/共184頁第十七頁，共185頁。（1）靜力試驗*結構靜力單調加載試驗：試驗加載過程是從零開始逐步遞

5、增一直到結構破壞為止(wizh)，也就是在一個不長的時間段內完成試驗加載的全過程。*低周反復靜力加載試驗（偽靜力試驗）：為了探索結構抗震性能，采用結構抗震靜力試驗的方式來模擬地震作用的動力試驗，它是一種控制荷載或控制變形的周期性的反復靜力荷載。靜力試驗的優點：加載設備相對來講比較簡單，荷載可以逐步 施加，還可以停下來仔細觀察結構變形的發 展，給人們以最明確、最清晰的破壞概念。第17頁/共184頁第十八頁，共185頁。2、動力試驗 對于在實際工作中主要承受動力作用的結構或構件，為了研究結構在施加動力荷載(hzi)作用下的工作性能，一般要進行動力試驗。例如：研究廠房承受吊車及動力設備作用下的動力特

6、性； 吊車梁的疲勞強度與疲勞壽命問題； 多層廠房由于機器設備上樓后產生的振動影響； 高層建筑和高聳構筑物在風荷載(hzi)作用下的動力問題； 結構抗爆炸、抗沖擊問題; 抗震動力試驗采用電液伺服加載設備或地震模擬振動臺動力試驗的特點：由于荷載(hzi)特性不同，動力試驗的加載設備 和測試手段與靜力試驗有很大的差別，而 且要比靜力試驗復雜得多。第18頁/共184頁第十九頁，共185頁。第19頁/共184頁第二十頁，共185頁。第20頁/共184頁第二十一頁，共185頁。第21頁/共184頁第二十二頁，共185頁。第22頁/共184頁第二十三頁，共185頁。（3）小構件試驗 小構件試驗是結構試驗常用

7、的研究形式之一。試驗不要求滿足嚴格的相似條件，只是用試驗結果與理論計算進行對比校核的方式來研究結構的性能，驗證(ynzhng)設計假定與計算方法的正確性。第23頁/共184頁第二十四頁，共185頁。第24頁/共184頁第二十五頁，共185頁。第25頁/共184頁第二十六頁，共185頁。（2）長期荷載試驗 對于研究結構在長期荷載作用下的性能就必須(bx)要進行靜力荷載的長期試驗，它將連續進行幾個月或幾年時間。 如：混凝土的徐變、結構受溫度變化的影響、預應力結構中的鋼筋的松弛等試驗。 第26頁/共184頁第二十七頁，共185頁。第27頁/共184頁第二十八頁，共185頁。第28頁/共184頁第二十

8、九頁，共185頁。建筑結構試驗課程的學習內容 為了獲得解決一般建筑結構設計及施工中所遇到的結構檢測問題的基本知識和基本技能，并在科研方面得到初步的訓練，必須在掌握結構工程專業理論和其它有關專業技術知識的基礎上，學習下列內容：（1）規劃、組織和進行結構檢測的一般原則、方法(fngf)和技 術；（2）結構檢測中常用的量測儀器和加載設備的原理、性 能和使用方法(fngf)；（3）收集、整理、計算和評定檢測資料的原理和方法(fngf)。第29頁/共184頁第三十頁，共185頁。第30頁/共184頁第三十一頁，共185頁。 第一節 建筑結構試驗組織計劃理論概述 一、建筑結構試驗組織計劃的意義(yy)1、

9、建筑結構試驗組織計劃是組織工作的需要2、建筑結構試驗組織計劃是結構試驗特點的要求 建筑結構試驗特點： （1）結構試驗沒有固定的模式； （2）結構試驗耗資大； （3）結構試驗周期長。3、建筑結構試驗組織計劃關系到試驗的成敗4、建筑結構試驗組織計劃是體現技術水平和管理水平的 窗口 第31頁/共184頁第三十二頁，共185頁。二、PDCA循環的基本內容 美國質量管理專家戴明（年代初提出一項質量管理循環體系，稱為PDCA循環，是一項提高工程質量、改善企業經營管理十分有效(yuxio)的科學方法，被工程界廣泛應用。 PDCA質量循環體系的基本思想是把質量管理的工作過程分為四個階段：（1）計劃階段 （Pl

10、an）（2）實施階段 （Do）（3）檢查階段 （Check）（4）處理階段 （Action）第32頁/共184頁第三十三頁，共185頁。第33頁/共184頁第三十四頁，共185頁。第34頁/共184頁第三十五頁，共185頁。四、結構試驗組織計劃的內容1、試驗設計階段 （1）反復研究試驗目的，充分了解體會試驗的具體任務， 進行調查研究，搜集有關資料(zlio)；（2）確定試驗的性質與規模。對于研究性試驗，應提出本試驗 擬研究的主要參量以及這些參量在數值上的變動范圍，并 根據試驗室的設備能力確定試件的尺寸和量測項目及量測 要求；（3）提出試驗大綱2、試驗準備階段 試驗準備階段要占全部試驗工作的大部

11、分時間，工作量也最重。試驗準備工作的好壞直接影響到試驗能否順利進行和能獲得試驗結果的多少。第35頁/共184頁第三十六頁，共185頁。試驗準備階段的主要工作有：（1）試件的制作 在制作試件時應注意材性試樣的留取、編號，還要作施工日志，注明試件日期、原材料情況，這些原始資料都是最后分析試驗結果不可缺少的參考資料。（2）試件質量檢查 包括試件尺寸和缺陷的檢查，應作詳細記錄，納入原始資料。（3）試件安裝就位 試件的支承條件應力求與計算簡圖一致。一切支承零件均應進行強度驗算，并使其安全儲備大于試驗結構可能有的最大安全儲備。（4）安裝加載設備 加載設備的安裝應滿足“一穩二準三方便，四強五剛六安全“的要求

12、，即就位要穩定(wndng)準確方便，固定設備的支撐系統要有一定的強度、剛度和安全度。第36頁/共184頁第三十七頁，共185頁。（5）儀器儀表的率定 對測力計及一切量測儀表均應按技術規定要求進行率定，各儀器儀表的率定記錄應納入試驗(shyn)原始記錄中，誤差超過規定標準的儀表不得使用。（6）作輔助試驗(shyn) 輔助試驗(shyn)多半在加載試驗(shyn)階段之前進行，以取得試件材料的實際強度，便于對加載設備和儀器儀表的量程等作進一步的驗算。（7）儀表的安裝、連線試調 儀表的安裝位置、測點號，在應變儀或記錄儀上的通道號等等都應嚴格按照試驗(shyn)大綱中的儀表布置圖實施，如有變動，應立

13、即做好記錄，以免時間長久后記憶不清而將測點混淆。第37頁/共184頁第三十八頁，共185頁。 （8）記錄表格的設計準備 在試驗前應根據試驗要求設計記錄表格，其內容及規格應周到詳細地反映試件和試驗條件的詳細情況，以及需要記錄和量測的內容。 記錄表格的設計反映試驗組織者的技術水平，切勿養成試驗前無準備地在現場臨時用白紙記錄的習慣。記錄表格上應有(yn yu)試驗人員的簽名并附有試驗日期、時間、地點和氣候條件。（9）算出各加載階段試驗結構各特征部位的內力及變形值 以備在試驗時判斷及控制。（10）在準備工作階段和試驗階段應每天記工作日志。第38頁/共184頁第三十九頁，共185頁。第39頁/共184頁

14、第四十頁，共185頁。 試件破壞后要拍照和測繪破壞部位及裂縫簡圖，必要時，可從試件上切取部分材料測定力學性能，破壞試件在試驗結果分析整理之前不要過早毀棄，以備進一步核查。（2）試驗資料整理 試驗資料整理是將所有的原始資料整理完善，其中特別要注意的是試驗量測數據記錄和記錄曲線，都作為原始數據經負責記錄人員簽名后，不得隨便涂改。經過處理后得到(d do)的數據不能和原始數據列在同一表格內。 一個嚴格認真的科學試驗，應有一份詳盡的原始數據記錄，連同試驗過程中的觀察記錄，試驗大綱及試驗過程中各階段的工作日志，作為原始資料，在有關的試驗室內存檔。第40頁/共184頁第四十一頁，共185頁。4、試驗完成階

15、段 （1）試驗數據處理 因為從各個儀表獲得的測量數據和記錄曲線一般不能直接解答試驗任務所提出的問題，它們只是試驗的原始數據，需對原始數據進行科學的運算處理才能得出試驗結果。（2）試驗結果分析 試驗結果分析內容是分析通過試驗得出了哪些規律性的東西，揭示了哪些物理現象。最后，應對試驗得出的規律和一些重要現象作出解釋，分析它們的影響因素，將試驗結果和理論值進行比較，分析產生差異的原因，并作出結論，寫出試驗總結報告?？偨Y報告中應提出試驗中發現(fxin)的新問題及進一步的研究計劃。第41頁/共184頁第四十二頁，共185頁。第42頁/共184頁第四十三頁，共185頁。第43頁/共184頁第四十四頁，共

16、185頁。第44頁/共184頁第四十五頁，共185頁。 第四節 試驗(shyn)荷載方案設計一、荷載設計的一般要求 選擇試驗(shyn)荷載和加載方法應滿足下列要求：1、荷載圖式應與結構設計計算荷載圖式極為接近；2、荷載傳力方式和作用點明確，產生的荷載數值要穩定；3、荷載分級的分度值要滿足試驗(shyn)量測的精度要求，加載設 備要有足夠的強度儲備，而且還必須滿足剛度要求；4、加載設備要求操作方便，便于加載和卸載，并能控制加 載速度，又能適應同步加載或先后加載的不同要求。第45頁/共184頁第四十六頁，共185頁。第46頁/共184頁第四十七頁，共185頁。2、試驗荷載制度 試驗荷載制度是試驗

17、進行期間荷載與時間(shjin)的關系。正確制定試驗的加載制度和加載程序，才能正確了解結構的承載能力和變形性質，才能將試驗結果相互進行比較。荷載制度包括：加載卸載程序、加載卸載的大小。靜力試驗的加載程序：預載、標準荷載（正常使用荷載）、 破壞荷載三階段。第47頁/共184頁第四十八頁，共185頁。第48頁/共184頁第四十九頁，共185頁。三、結構低周反復加載靜力試驗（建筑(jinzh)結構抗震試驗）試驗目的：（1）研究結構在地震荷載作用下的恢復力特性，確定 結構構件恢復力的計算模型。 恢復力特性:荷載和變形之間的關系。（2）研究結構在地震作用下的破壞特征。 通過低周反復加載試驗，可以獲得結構

18、構件荷載變形的工作性能，即恢復力特性和破壞特征，從而比較或者驗證抗震構造措施的有效性和確定結構的抗震極限承載能力。為建立數學模型，通過計算機進行結構抗震非線性分析，為改進現行抗震設計方法、修訂設計規范提供依據。第49頁/共184頁第五十頁，共185頁。第50頁/共184頁第五十一頁，共185頁。第51頁/共184頁第五十二頁，共185頁。第52頁/共184頁第五十三頁，共185頁。第53頁/共184頁第五十四頁，共185頁。第54頁/共184頁第五十五頁，共185頁。第55頁/共184頁第五十六頁，共185頁。第56頁/共184頁第五十七頁，共185頁。四、結構動力特性測試試驗 結構動力特性是

19、反映結構本身所固有的動力性能，主要包括結構的自振頻率、阻尼系數和振型等，它們(t men)與外荷載無關。 測量結構動力特性參數是結構動力試驗的基本內容，在研究建筑結構或其他工程結構的抗震、抗風或抵御其它動荷載的性能和能力時，都必須要進行結構動力特性試驗。結構動力特性試驗方法主要有： （1）人工激振法（2） 環境隨機振動法第57頁/共184頁第五十八頁，共185頁。1、人工激振法測量結構自振頻率（1）自由振動法 在試驗(shyn)中采用初位移或初速度的突卸或突加載的方法，使結構受一沖擊荷載作用而產生自由振動。 試驗(shyn)時將測振傳感器布置在結構可能產生最大振幅的部位，通過測量儀器的記錄，可

20、以得到結構的有阻尼自由振動曲線，在曲線上量取振動波型的周期，由此求得結構的自振頻率。（2）強迫振動法（共振法） 一般采用慣性式機械離心激振器對結構施加周期性的簡諧振動，當干擾力的頻率與結構的自振頻率相等時，結構產生共振。 利用激振器可以連續改變激振頻率的特點，試驗(shyn)中結構產生共振時振幅出現極大值時激振器的頻率即是結構的自振頻率。 第58頁/共184頁第五十九頁，共185頁。2、人工激振法測量結構阻尼（1）自由振動法確定阻尼（2）按強迫振動的共振曲線確定結構的阻尼（3）由動力系數求阻尼比3、振型測量 測定結構振型時必須對結構施加一激振力，并使結構按某一階固有頻率振動，當測得結構這時各點

21、位移值并連成變形(bin xng)曲線，即可得到對應于該頻率下的結構振型。第59頁/共184頁第六十頁，共185頁。第60頁/共184頁第六十一頁，共185頁。第61頁/共184頁第六十二頁，共185頁。六、試驗加載裝置設計1、強度要求2、剛度要求3、真實要求4、簡便要求七、試驗設備準備計劃 試驗荷載方案完成后，需進行制定試驗設備準備計劃，說明(shumng)設備的型號、數量、來源以及準備方式。第62頁/共184頁第六十三頁，共185頁。第63頁/共184頁第六十四頁，共185頁。一、觀測項目的確定 在確定試驗的觀測項目時，首先應該考慮反映結構工作狀況的整體變形，如梁的撓度。而在條件許可的情況

22、下，根據試驗目的，也經常需要(xyo)測定一些局部變形，如應變、裂縫和鋼筋滑移等。 總的來說，破壞性試驗本身能夠充分地說明問題，觀測項目和測點可以少些，而非破壞性試驗的觀測項目和測點布置，則必須滿足分析和推斷結構工作狀況的最低需要(xyo)。第64頁/共184頁第六十五頁，共185頁。二、測點的選擇與布置 在測量工作之前，應該利用已知的力學(l xu)和結構理論對結構進行初步估算，然后合理地布置測量點位，力求減少試驗工作量而盡可能獲得必要的數據資料。 測點的位置必須要有代表性，測點的布置應有利于試驗時操作和測讀，另外，還應該布置一定數量的校核性測點。三、儀器的選擇與測讀原則1、儀器的選擇 在選

23、擇儀器時，必須從試驗實際需要出發，使所用的儀器能很好地符合量測所需精度與量程要求，但是防止盲目選用高準確度和高靈敏度的精密儀器。一般的試驗，要求測定結果的相對誤差不超過5%，同時，應使儀表的最小刻度值小于5%的最大被測值。第65頁/共184頁第六十六頁，共185頁。 儀器的量程應該滿足最大測量值的需要。儀器最大被測值宜小于選用儀表最大量程的80%，一般以量程的1/52/3范圍為宜。 選擇儀表時必須考慮測讀方便省時，必要時采用自動記錄裝置。2、讀數的原則 在進行測讀時，一條原則是全部儀器的讀數必須同時進行，至少也要基本上同時。 目前如能使用多點自動記錄(jl)應變儀進行自動巡回檢測，則對于進入彈

24、塑性階段的試件跟蹤記錄(jl)尤為合適。第66頁/共184頁第六十七頁，共185頁。 第六節 結構試驗與材料力學性能的關系 建筑材料的性能直接影響到結構或構件的質量，因此對于結構材料性能的檢驗與測定是結構試驗中的一個重要的組成部分，特別是充分了解材料的力學性能，對于在結構試驗前或試驗過程(guchng)中正確估計結構的承載能力和實際工作狀況，以及在試驗后整理試驗數據、處理試驗結果等工作中都具有非常重要的意義。 在結構試驗中按照結構或構件材料性質不同，必須測定相應的一些基本的數據，如混凝土的抗壓強度、鋼材的屈服強度和抗拉極限強度、磚石砌體的抗壓強度等。第67頁/共184頁第六十八頁，共185頁。

25、確定材料力學性能的方法：（1）直接試驗法 把材料按規定做成標準試件，然后(rnhu)在試驗機上用規定的試驗方法進行測定。（2）間接試驗法（非破損試驗法） 采用某種專用設備或儀器，直接在結構上測量與材料強度有關的另一物理量，如硬度、回彈值、聲波傳播速度等，通過理論關系或經驗公式間接測得材料的力學性能。半破損試驗：在結構或構件上進行局部微破損或直接取樣的 方法，推算出材料的強度，由試驗所得到的力 學性能直接鑒定結構構件的承載力。 第68頁/共184頁第六十九頁，共185頁。第69頁/共184頁第七十頁，共185頁。 第三章 建筑結構試驗荷載 第一節 概述(i sh)如何確定建筑結構試驗荷載?1、根

26、據試驗的目的和要求，以能更好地模擬原有荷載等 因素來選擇 。 2、在決定試驗荷載時，應該根據試驗室的設備條件和現 場所具備的試驗條件，正確和合理地進行荷載設計。第70頁/共184頁第七十一頁，共185頁。第71頁/共184頁第七十二頁，共185頁。 第二節 重力荷載一、重力直接加載方法 重物荷載可直接堆放在結構表面(biomin)形成均布荷載或置于荷載盤上通過吊桿掛于結構上形成集中荷載，假如荷載再大，就可以通過杠桿來加載。 優點：試驗荷載可就地取材，可重復使用，針對試驗結構或 試件的變形，可保持恒載，可分級加載，容易控制。缺點：加載過程中需要花費較大的勞動力，占據較大的空間， 安全性差，試驗組

27、織難度大。第72頁/共184頁第七十三頁，共185頁。重物間隙要大于5cm，保證重物間不搭接，以防止(fngzh)形成拱的作用。第73頁/共184頁第七十四頁，共185頁。第74頁/共184頁第七十五頁，共185頁。第75頁/共184頁第七十六頁，共185頁。第76頁/共184頁第七十七頁，共185頁。第77頁/共184頁第七十八頁，共185頁。 杠桿加載也屬于重力加載的一種。 利用杠桿原理，將荷載放大作用于結構(jigu)上。優點： 杠桿制作方便，荷載值穩定不變，當結構(jigu)有變形時，荷載可以保持恒定，對于作持久荷載試驗尤為合適。 第78頁/共184頁第七十九頁，共185頁。第79頁/

28、共184頁第八十頁，共185頁。三、螺旋、彈簧加載 常用構件的持久荷載試驗。當荷載值較小時，可直接擰緊螺帽以壓縮彈簧；當荷載值很大時，需用千斤頂壓縮彈簧后再擰緊螺帽。 彈簧加載用于長期荷載，比如說要做梁的長期剛度，或者是觀察它的裂縫的時候，那么(n me)就要加幾個月，甚至幾年的荷載。那么(n me)做長期荷載的時候可以通過彈簧來保持經常的荷載值。 第80頁/共184頁第八十一頁，共185頁。第81頁/共184頁第八十二頁，共185頁。一、液壓加載器 液壓加載器主要工作原理是用高壓油泵將具有一定壓力(yl)的液壓油壓入液壓加載器的工作油缸，使之推動活塞，對結構施加荷載。荷載值可以用液壓加載器與

29、荷載承力架之間所置的測力計直接測讀，或用傳感器將信號輸給應變儀顯示。 液壓加載器有普通工業用的手動液壓加載器，有專門為結構試驗設計的單向作用和雙向作用的液壓加載器。 液壓加載很難滿足多點同步加載卸載，尤其需要恒載時更難保持穩壓狀態。第82頁/共184頁第八十三頁，共185頁。高度的限制，并能適應均布和高度的限制，并能適應均布和非均布、對稱和非對稱加荷的非均布、對稱和非對稱加荷的需要。需要。第83頁/共184頁第八十四頁，共185頁。普遍使用的長柱試驗機的最大普遍使用的長柱試驗機的最大噸位是噸位是5000KN，最大高度可為，最大高度可為3m。第84頁/共184頁第八十五頁，共185頁。第85頁/

30、共184頁第八十六頁，共185頁。第86頁/共184頁第八十七頁，共185頁。第87頁/共184頁第八十八頁，共185頁。 電液伺服加載系統的主要工作過程是: 根據控制指令信號,油泵從液壓源輸出高壓油進入伺服閥,由伺服閥驅動雙向加載器對試件施加試驗所需要的荷載。根據不同的控制類型,由起控制作用的傳感器測量試件反饋信號,將指令與反饋信號在伺服控制器中進行比較,其差值即為補差信號,經放大后再次控制伺服閥驅動加載器繼續工作,從而完成全系統閉環控制。 目前電液伺服液壓系統大多數與電子計算機配合(pih)使用，從而使整個系統由程序控制。 第88頁/共184頁第八十九頁，共185頁。五、地震模擬振動臺 地

31、震模擬振動臺是再現各種地震波對結構進行動力(dngl)試驗的一種先進試驗設備，其特點是具有自動控制和數據采集及處理系統，采用了電子計算機和閉環伺服液壓控制技術，并配合先進的振動測量儀器，使結構動力(dngl)試驗水平提高到了一個新的高度。 地震模擬振動臺主要由以下幾部分組成:(1)振動臺臺體結構(2)液壓驅動和動力(dngl)系統:給振動臺以巨大推力的結構,一 般采用電液伺服系統.(3)控制系統:有模擬控制和數字計算機控制兩種。(4)測試和分析系統:除了對臺身進行控制而測量位移、 加速度等外，還必須對試驗模型進行多點測量，一般 是測量位移、加速度和應變等，總測點數可達百余點。 第89頁/共18

32、4頁第九十頁，共185頁。第90頁/共184頁第九十一頁，共185頁。第91頁/共184頁第九十二頁，共185頁。第92頁/共184頁第九十三頁，共185頁。第93頁/共184頁第九十四頁，共185頁。第94頁/共184頁第九十五頁，共185頁。第95頁/共184頁第九十六頁，共185頁。 第四章 結構(jigu)試驗測試技術 第一節 概述 輸入數據-系統-輸出數據 作用試件反應數據采集（力、位移、溫度等） （位移、速度、應力、 應變、裂縫等）數據采集：用各種方法，對試驗輸出的數據進行測量和記錄。 數據采集是結構(jigu)試驗的重要步驟，是結構(jigu)試驗成功的必要條件之一。只有采集到可

33、靠的數據，才能通過數據處理得到正確的試驗結果，達到試驗預期目的。為采集到準確、可靠的數據，應該采用正確的采集方法，選用可靠的儀器設備。 在實際試驗時，數據采集方法應該根據試驗目的和要求以及儀器的實際條件來確定，應該 按照用最經濟的代價來獲取最多最有用數據的原則來確定。第96頁/共184頁第九十七頁，共185頁。一、儀器設備的分類1、按功能和使用情況分：傳感器、放大器、顯示器、記錄(jl)器、 分析儀器、數據采集儀或系統各類儀器功能：傳感器感受各種物理量（力、位移、應變等），并把它們 轉換成電量（電信號）或其它容易處理的信號；放大器把從傳感器得到的信號放大，使信號可以被顯示和 記錄(jl)；顯示

34、器把信號用可見的形式顯示出來；記錄(jl)器把采集得到的數據記錄(jl)下來，作為長期保存；分析儀器對采集得到的數據進行分析處理；數據采集儀用于自動掃描和采集，是數據采集系統的執行 機構；數據采集系統集成式儀器，包括傳感器、數據記錄(jl)儀和計 算機或其他記錄(jl)器、顯示器等，可用來進行 自動掃描、采集，還能進行數據處理等。第97頁/共184頁第九十八頁，共185頁。2、按儀器儀表的工作原理分： 機械式儀器、電測儀器、光學測量儀器、復合式儀器、 伺服式儀器（帶有控制功能的儀器）3、按儀器儀表的用途分： 測力傳感器、位移傳感器、應變計 、傾角傳感器、 頻率計、測振傳感器。4、按儀器儀表與結

35、構的關系分： 附著式與手持式、接觸式與非接觸式、絕對式與相對式 5、按儀器儀表顯示與記錄(jl)方式分： 直讀式與自動記錄(jl)式、模擬式與數字式。第98頁/共184頁第九十九頁，共185頁。第99頁/共184頁第一百頁，共185頁。第100頁/共184頁第一百零一頁，共185頁。第101頁/共184頁第一百零二頁，共185頁。第102頁/共184頁第一百零三頁，共185頁。第103頁/共184頁第一百零四頁，共185頁。 K表示單位應變引起應變片的電阻變化。應表示單位應變引起應變片的電阻變化。應使應變片的使應變片的靈敏系數與應變儀的靈敏系數設置相協調。靈敏系數與應變儀的靈敏系數設置相協調。

36、第104頁/共184頁第一百零五頁，共185頁。三、電阻應變片的種類(zhngli)和粘貼方法 電阻應變片的種類(zhngli)很多，按敏感柵的種類(zhngli)分，有箔式、絲繞式、半導體等；按基底材料分，有紙基、膠基等；按使用極限溫度劃分，有低溫、常溫、高溫等。 箔式應變片是在薄的膠膜基底上鍍合金薄膜，然后通過光刻技術制成，具有絕緣度高，耐疲勞性能好，橫向效應小等特點，但價格較高。 絲繞式應變片多為紙基，雖有防潮性能，但有耐疲勞性能差，橫向效應大等缺點，但價格較低，且易粘貼，可用于一般的靜力試驗。第105頁/共184頁第一百零六頁，共185頁。第106頁/共184頁第一百零七頁，共185頁

37、。第107頁/共184頁第一百零八頁，共185頁。一、電阻應變儀測量(cling)應變 電阻應變片可以把試件的應變量轉換成電阻變化，但在一般情況下試件的應變量較小，由此引起的電阻變化也非常微弱，難以進行直接測量(cling)。 采用惠斯登電橋，能夠把電阻變化信號轉換為電壓或電流的變化信號，并使信號得以放大，橋路還可以解決測量值的溫度補償問題。 電阻應變儀就是根據橋路原理構成的測試系統。靜態電阻應變儀、動態電阻應變儀二、位移方法測量(cling)應變 常用測量(cling)應變的位移方法有：手持應變儀、 百分表引申計。 應變的定義是單位長度上的變形。在結構試驗中，可以用兩點之間的相對位移來近似地

38、表示兩點之間的平均應變。第108頁/共184頁第一百零九頁，共185頁。 第四節 常用的傳感設備一、傳感設備的組成 傳感設備的作用是感受所需要測量的物理量（或信號），按一定規律把它們轉換成可以直接測讀的形式直接顯示，或者轉換成電量的形式傳輸給相應的測量儀器。1、機械式傳感器 利用機械原理進行工作，主要由以下四部分組成：感受機構、轉換機構、顯示機構和附屬機構。2、電測傳感器 電測傳感器利用某種特殊材料的電學性能或某種裝置的電學原理，把所需測量的非電量變化轉化成電量的變化，如力、應變、速度、加速度等轉換成與之對應的電流、電阻、電壓或電感(din n)、電容等。 電測傳感器主要由以下四部分組成：感受

39、部分、轉換部分、傳輸部分和附屬裝置。第109頁/共184頁第一百一十頁，共185頁。二、測力傳感器 在結構試驗中，測力傳感器是用來測量結構的作用力、支座反力的儀器。類型：機械式、電測式基本原理：用一彈性元件去感受拉力或壓力，這個彈性元件 即發生與拉力或壓力成相對關系的變形，用機械 裝置把這些變形按規律進行放大和顯示即為機械 式傳感器，用電阻應變片把這些變形轉變成電阻 變化后再進行測量的即為應變式傳感器。此外， 還有利用壓電效應制成的壓電式傳感器。讀數方式： （1）機械式傳感器為直讀儀器，可以(ky)直接從傳感器上讀到 力值；（2）應變式傳感器應與應變儀或數據采集儀連接，從應變 儀上讀到應變值再

40、換算成力值，也可由數據采集儀或 通過數據采集儀接入計算機，自動換算成力值輸出；（3）壓電式傳感器應與電荷放大器連接，然后輸給記錄儀。第110頁/共184頁第一百一十一頁，共185頁。三、線位移傳感器 位移傳感器可用來測量結構的位移和支座位移，它測到的位移是某一點相對于另一點的位移，即測點相對于位移傳感器支架固定點的位移。通常把傳感器支架固定在試驗臺或地面的不動點上，這時所測到的位移表示測點相對于試驗臺座或地面的位移。類型：機械式百分表、電子式百分表、滑阻式傳感器、差動 電感式傳感器工作原理：用一可滑動的測桿去感受線位移，然后把這個位 移量用各種方法轉換成表盤讀數或電變量。例如：機械式百分表是用

41、一組齒輪把測桿的滑動位移轉換成指針的轉動。四、傾角(qngjio)傳感器 傾角(qngjio)傳感器附著在結構上，隨結構一起發生位移。常用的傾角(qngjio)傳感器有長水準管式傾角(qngjio)儀、電阻應變式傾角(qngjio)傳感器等。第111頁/共184頁第一百一十二頁，共185頁。五、裂縫觀測器 結構試驗中，結構或構件裂縫的發生和發展、裂縫的位置和分布、長度和寬度，是反映結構性能的重要指標。特別是混凝土結構、砌體結構等脆性材料組成(z chn)的結構，裂縫測量是一項必要的測量項目。 裂縫測量主要有三項內容：（1）開裂，即裂縫發生的時刻和位置；（2）度量，即裂縫的寬度和長度；（3）走向

42、，即裂縫發展的過程和趨勢。第112頁/共184頁第一百一十三頁，共185頁。 1、發現裂縫 最常用的發現裂縫的簡便方法是借助放大鏡用肉眼觀察，為便于觀察可先在試件表面(biomin)刷一層白色石灰或涂料。2、測量裂縫寬度 測量裂縫寬度通常用讀數顯微鏡，它是由光學透鏡與游標刻度等組成，將透鏡的“+”字標點從裂縫的一邊移到另一邊，游標的末讀數與初讀數之差則為裂縫寬度。 裂縫寬度還可以用印有不同寬度線條的裂縫標尺與裂縫對比來確定，相當于用一組具有不同厚度的標準塞尺進行插試，正好插入裂縫的塞尺厚度即為該裂縫的寬度。裂縫標尺和塞尺的測量結果較粗略，但能滿足一定的使用要求。3、裂縫的走向 通過繪制裂縫圖反

43、映裂縫的發展和走向，記錄裂縫的發展趨勢。 第113頁/共184頁第一百一十四頁，共185頁。 第五節 試驗記錄方法 一 概況 數據采集時，為了把數據保存、記錄下來，必須使用記錄器。記錄器把這些數據按一定的方式記錄在某種介質上，需要(xyo)時可以把這些數據讀出或輸送給其他分析處理儀器。 數據的記錄方式有兩種，即模擬式和數字式。（1）模擬式記錄 從傳感器送到記錄器的數據一般都是模擬量，模擬式記錄就是把這個模擬量直接記錄在介質上。模擬式記錄的數據一般都是連續的。（2）數字式記錄 數字記錄是把模擬量轉換成數字量后再記錄在介質上，數字式記錄的數據一般都是間斷的。記錄介質：普通記錄紙、光敏紙、磁帶和數字

44、光盤等。第114頁/共184頁第一百一十五頁，共185頁。常用的記錄器有：X-Y記錄儀、光線示波器、磁帶記錄儀、 磁盤驅動器、光盤刻錄器等。二、X-Y記錄儀 X-Y記錄儀是一種常用的模擬式記錄器，它用記錄筆把試驗數據以X-Y平面坐標系中的曲線形式記錄在紙上，得到(d do)的是試驗變量的關系曲線，或試驗變量與時間的關系曲線。三、光線示波器 光線示波器也是一種常用的模擬式記錄器，主要用于振動測量的數據記錄，它將電信號轉換為光信號并記錄在感光紙或膠片上，得到(d do)的是試驗變量與時間的關系曲線。四、磁帶記錄儀 磁帶記錄儀是一種較理想的記錄器，可以用于振動測量和靜力測量的數據記錄，它將電信號轉換

45、成磁信號并記錄在磁帶上，得到(d do)的是試驗變量與時間的變化關系。第115頁/共184頁第一百一十六頁，共185頁。五、數據采集系統1、數據采集系統的組成 硬件由三個部分組成：傳感器、數據采集儀、計算機。（1）傳感器部分 包括各種電測傳感器，其作用是感受各種物理(wl)變量。傳感器輸出的電信號可以直接或間接（通過放大器后）輸入數據采集儀。（2）數據采集儀部分 數據采集儀部分的作用是采集數據，并將數據傳送給計算機。（3）計算機部分 包括主機、顯示器、存儲器、打印機、繪圖儀和鍵盤等。計算機的主要作用：作為整個數據采集系統的控制器，控制 整個數據采集過程。第116頁/共184頁第一百一十七頁，共

46、185頁。 數據采集系統可以對大量數據進行快速采集、處理、分析、判斷、報警(bo jng)、直讀、繪圖、儲存、試驗控制和人機對話等，還可以進行自動化數據采集和試驗控制，它們的采樣速度可高達每秒幾萬個數據或更多。第117頁/共184頁第一百一十八頁，共185頁。 第六節 建筑結構現場測試技術生產性結構試驗特點：1、大多數屬于結構檢驗性質試驗；2、具有直接的生產目的，經常(jngchng)用來驗證和鑒定結構的設計 和施工質量；3、判斷和確定已建結構現有的實際承載能力；4、為工程質量事故和受災結構的處理提供技術依據；5、為預制構件產品作質量鑒定。已建結構的可靠性鑒定：指對已建結構的作用、結構抗力及

47、相互關系進行測定、檢測、試驗、 判斷和分析研究并取得結論的全部 過程。第118頁/共184頁第一百一十九頁，共185頁。對已建結構可靠性鑒定的意義： 目前世界各國對于建筑物使用壽命，特別是建筑物的剩余壽命極為關注。這主要是因為現存的已建結構逐漸增多，有的已到了老齡期，臨近退役，需要更換，有的則已進入了危險期。由于以上原因，近十幾年來，建筑物使用壽命可靠性的評價和剩余壽命的預測技術有了很大的發展。這對于保證建筑物的安全使用，延長使用壽命和防止建筑物重大破壞或倒塌事故的發生，以及減少經濟上和社會影響上的損失，產生了重大的效果。對已建結構可靠性鑒定的方法： 非破損檢測方法和半破損檢測方法，其中主要是

48、材料強度檢測和內部缺陷損傷探測(tnc)兩個方面。 第119頁/共184頁第一百二十頁，共185頁。*混凝土結構的現場檢測無損檢測技術1、非破損檢測混凝土強度方法(fngf) 測量混凝土的某些物理特性，如混凝土表面的回彈值、聲速在混凝土內部的傳播速度等，并按相關關系推出混凝土的強度來作為檢測結果。 目前回彈法、超聲法和回彈超聲綜合法在實際工程中應用的較多，其中回彈法和綜合法已制定出相應的技術規程。2、半破損檢測混凝土強度方法(fngf) 在不影響結構構件承載能力的前提下，在結構構件上直接進行局部的微破損試驗，或直接取樣試驗，以所得的數據推算出混凝土強度作為檢測結果。 目前使用較多的是鉆芯法和拔

49、出法，其中鉆芯法已頒布了技術規程。第120頁/共184頁第一百二十一頁，共185頁。3、非破損檢測混凝土內部缺陷的方法 用以測定結構在施工過程中因澆搗、成型、養護等造成的蜂窩、孔洞、溫度裂縫或干縮裂縫、保護層厚度不當等缺陷，以及結構在使用過程中因火災、腐蝕、受凍等非受力因素造成的混凝土損傷。 目前應用最為廣泛的是超聲脈沖法探測結構混凝土的內部缺陷，并已制訂出超聲法檢測混凝土缺陷的技術(jsh)規程。 非破損試驗技術(jsh)還被應用于混凝土結構中檢測鋼筋位置和鋼筋銹蝕。 第121頁/共184頁第一百二十二頁，共185頁。第122頁/共184頁第一百二十三頁，共185頁。第123頁/共184頁第

50、一百二十四頁，共185頁。第124頁/共184頁第一百二十五頁，共185頁。第125頁/共184頁第一百二十六頁，共185頁。第126頁/共184頁第一百二十七頁，共185頁。（1）回彈法的基本原理 回彈法是使用回彈儀的彈擊拉簧驅動儀器內的彈擊重錘，通過中心導桿，彈擊混凝土的表面，并測得重錘反彈距離與彈簧初始長度之比為回彈值R，由它與混凝土強度的相關關系來推定混凝土強度。回彈值R用下式表示： R=(L/L)*100% 混凝土的強度越高，表面硬度越大，R值也越大。通過事先(shxin)建立的混凝土強度與回彈值關系曲線fcu-R，即可從R值求得fcu值。第127頁/共184頁第一百二十八頁，共18

51、5頁。（2）測試方法 回彈法測試混凝土抗壓強度步驟如下：第一步：測回彈值 用回彈法測定混凝土強度對于每個試件的測區數目(shm)不少于10個，每一測區應為不小于0.04m2的面積，以能容納16個回彈測點為宜。兩個相鄰測區的間距不宜大于2m，而測區宜選在混凝土澆筑的側面。測區內的16個測點宜均勻分布，同一測點只允許彈擊一次，測點不應在氣孔或外露石子上，相鄰兩測點的凈距一般不小于2cm。測點距離結構或構件邊緣或外露鋼筋、預埋件的距離一般不小于3cm。第二步：測碳化深度 在回彈的每個測區選擇一處用鉆孔法灑入濃度為1%酚酞酒精溶液檢測，不呈現紫紅色反應的厚度即為混凝土的碳化深度dm。第128頁/共18

52、4頁第一百二十九頁，共185頁。第三步：記錄回彈角度和回彈表面狀態第四步：數據處理（1）求回彈平均值 當回彈儀按水平方向測得試件混凝土澆筑側面的16個回彈值后，分別剔除3個最大值和3個最小值，按余下的10個回彈值取平均值。（2）回彈角度影響修正 將回彈平均值按不同測試角度和不同澆筑面作分別修正。（3）碳化深度修正 當dm0.4mm時，按dm=0進行處理。否則，按規定計算。第四步：結果評定 由實測的Rm和dm值，按規程測區混凝土強度值的換算表求得混凝土強度值fcu，并由此評定檢測結構(jigu)構件的混凝土強度。第129頁/共184頁第一百三十頁，共185頁。（3）回彈(hu dn)值與強度值的

53、關系 我國建設部已于2001年修訂完成第三版回彈(hu dn)法檢測混凝土抗壓強度技術規程（JGJ/T 23-2001）混凝土強度換算值可采用以下三類測強曲線計算。1、統一的測強曲線 由全國有代表性的材料、成型養護工藝配制的混凝土試件，通過試驗所建立的曲線。 2、地區測強曲線 由本地區常用的材料、成型養護工藝配制的混凝土試件，通過試驗所建立的曲線。 3、專用測強曲線 由與結構或構件混凝土相同材料、成型養護工藝配制的混凝土試件，通過試驗所建立的曲線。 對有條件的地區和部門，應制定本地區的測強曲線或專用測強曲線，經上級主管部門組織審定和批準后實施。各檢測單位應按專用測強曲線、地區測強曲線、統一的測

54、強曲線的次序選用測強曲線。第130頁/共184頁第一百三十一頁，共185頁。第131頁/共184頁第一百三十二頁，共185頁。第132頁/共184頁第一百三十三頁，共185頁。1、基本原理 超聲波檢測主要是測量超聲波在混凝土當中的傳播速度。 超聲波在介質中傳播時，遇到不同界面，將產生反射、折射、繞射、衰減等現象，從而使傳播的聲時、波形、頻率等發生相應(xingyng)變化，測定這些規律的變化，便可得到材料的某些性質與內部構造情況。 在普通混凝土檢測中，通常采用20KHz500KHz的超聲頻率。 那么，怎么樣用儀器來測量超聲波在混凝土中的傳播速度呢？ 第133頁/共184頁第一百三十四頁，共18

55、5頁。第134頁/共184頁第一百三十五頁，共185頁。 超聲波脈沖實質上是超聲檢測儀中壓電晶體的壓電效應產生的機械振動發出的聲波在介質中的傳播。 混凝土強度愈高，相應超聲聲速也愈大，經試驗歸納，這種相關性可以用非線性的數學模型來擬合，即通過試驗建立混凝土強度與聲速的關系(gun x)曲線（fv曲線）或經驗公式。 第135頁/共184頁第一百三十六頁，共185頁。第136頁/共184頁第一百三十七頁，共185頁。2、測試方法 在現場進行結構混凝土強度檢測時，應選擇試件澆筑混凝土的側面為測試面，一般以200mm*200mm的面積(min j)為一測區。 每一試件上相鄰測區間距不大于2m。 測試面

56、應清潔平整、干燥無缺陷。 每個測區內應在相對測試面上對應布置三個測點，相對面上對應的輻射和接受換能器應在同一軸線上。 測試時必須保持換能器與被測混凝土表面有良好的耦合，并利用黃油或凡士林等耦合劑，以減少聲能的反射損失。第137頁/共184頁第一百三十八頁，共185頁。3、數據處理（1）測區超聲波傳播速度 v=l/tm 其中tm=（t1+t2+t3)/3 式中 ： v為測區聲速值，l為超聲測距，t為聲時值。 當在試件混凝土的澆筑頂面或底面測試時，聲速值應作修正，即vu=v, 為超聲測試面修正系數。在混凝土澆灌(jiogun)頂面及底面測試時， =1.034。在混凝土側面測試時， =1.0 。（2

57、）由試驗量測的聲速，按fcuv曲線求得混凝土強度換 算值。 第138頁/共184頁第一百三十九頁，共185頁。3、超聲回彈綜合法檢測混凝土強度 超聲回彈綜合法是建立在超聲傳播速度和回彈值與混凝土抗壓強度之間相互(xingh)關系的基礎上的，以聲速和回彈值綜合反映混凝土抗壓強度的一種非破損檢測方法。 超聲波在混凝土材料中的傳播速度反映了材料的彈性性質，由于聲波穿透被檢測的材料，因此也反映了混凝土內部構造的有關信息。 回彈法的回彈值反映了混凝土的彈性性質，同時在一定程度上也反映了混凝土的塑性性質，但它只能確切反映混凝土表層約3cm左右厚度的狀態。 第139頁/共184頁第一百四十頁，共185頁。

58、1、超聲回彈法的優點 （1）當采用超聲和回彈綜合法時，它既能反映混凝土的彈性，又能反映混凝土的塑性；既能反映混凝土的表層狀態，又能反映混凝土的內部構造。這樣(zhyng)通過不同物理參量的測定，可以 由表及里地較為確切地反映混凝土的強度。（2）采用超聲回彈綜合法檢測混凝土強度，能對混凝土的某些物理參量在超聲法或回彈法測量時產生的影響得到補償。如對回彈值影響最為顯著的碳化深度，在綜合法中碳化因素可不予修正，原因是碳化深度較大混凝土，由于它的齡期較長而其含水量相應降低，以致聲速稍有下降，因此在綜合關系中可以抵消回彈值上升所造成的影響。所以，用綜合法fcuvRm關系推算混凝土強度時，不須測量碳化深度

59、。 試驗證明，超聲回彈綜合法的測量精度優于超聲或回彈方法，減少了測量誤差。第140頁/共184頁第一百四十一頁，共185頁。2、測試方法 采用超聲回彈綜合法檢測混凝土強度時，應嚴格遵照超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規程（CECS 02:88)的要求進行。（1）回彈值的測量及計算同回彈法，但不須測量混凝土的 碳化深度。（2）超聲法的測量及計算同超聲法的規定，但是超聲的測 點應布置在同一個測區回彈值的測試面上，測量聲速 的探頭安裝位置不宜與回彈儀的彈擊點相重疊。（3）每一測區內，宜先回彈測試，后超聲測試。注意：只有同一測區內所測得的回彈值和聲速值才能作為推 算混凝土強度的綜合參數，不同(b tn

60、)測區的測量值不得混 用。第141頁/共184頁第一百四十二頁，共185頁。3、數據處理（1）在超聲回彈綜合檢測時，結構或構件上每一測區的混 凝土強度是根據該區實測的超聲波聲速v及回彈平均值 Rm，按事先建立的fcuvRm關系曲線推定的。目前常用(chn yn)的曲線形式有： 平面型方程：fcu=A+Bv+C Rm 曲面型方程： fcu=AvB Rm（2）按超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規程的規 定評定結構或構件的混凝土強度。第142頁/共184頁第一百四十三頁，共185頁。4、鉆芯法檢測混凝土強度 鉆芯法試驗是使用專用的取芯鉆機，從被檢測的結構或構件上直接鉆取圓柱形的混凝土芯樣，并根據芯樣