工程結構檢測與試驗技術重點

1、土木工程結構檢測與試驗的目的：通過各種不同的手段及方法，確定結構工作性能和實際承載能力、檢測機構的內在質量、分析結構病害原因及其變化規(guī)律等，并準確判斷結構的實際工作情況。土木工程結構試驗用于科學研究性試驗，結構檢測用于生產鑒定性檢測。（單選）土木工程結構試驗研究內容：驗證結構計算理論的假定；為制定設計、檢測規(guī)范提供依據(jù)；為發(fā)展和推廣新結構新材料與新工藝提供實踐經(jīng)驗；為開發(fā)研制新型檢測理論、方法與儀器提供技術支持。結構檢測內容：綜合鑒定結構設計和施工的可靠程度；檢驗預制構件或部件的結構性能，判定構件的設計及制作質量；判斷既有結構的實際承載能力，估計結構的剩余壽命，為工程改建和加固提供依據(jù)；為處理

2、工程事故提供技術依據(jù)。（多選）整個結構或試件從彈性到塑形直到極限破壞各階段工作性能的全過程，分析結構超載后的工作情況、破壞機制并獲得結構安全儲備，因此一般試驗需要進行到結構破壞階段。結構和構件的試驗可以在有專門設備的實驗室內進行，也可以在現(xiàn)場進行。結構檢測與試驗一般都包括規(guī)劃設計、現(xiàn)場準備、正式實施及分析評定四個階段。檢測與試驗的規(guī)劃設計階段內容：明確試驗目的；閱讀有關文獻；收集相關資料；確定試驗檢測技術依據(jù)；明確試驗檢測對象的形式、尺寸、數(shù)量以及構造要求；確定試驗檢測內容與量測項目，選定試驗加載方法和量測設備；計算各加載階段試件各特征部位的內力及變形值；明確試驗檢測人員的組織分工；制訂安全措

3、施；確定試驗期限；明確經(jīng)費預算；明確輔助試驗內容；制訂詳細的試驗檢測方案。（多選）檢測與試驗現(xiàn)場準備階段內容：試件制作與選定；試件尺寸及外觀檢查；試驗場地的選定及考察；設備儀表的選定；荷載試驗試件及加載設備的安裝就位；儀表的安裝、連接、調試；做輔助試驗；記錄表格的設計準備。（多選）在實施過程中，除了觀測記錄試驗數(shù)據(jù)外，還要對試驗檢測結構中的關鍵部位進行觀測，記錄試驗檢測過程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象以及在現(xiàn)場考察中沒有發(fā)現(xiàn)的結構損傷等，為試驗數(shù)據(jù)的分析處理提供依據(jù)，必要時及時調整試驗方案，以確保結構安全。測量儀器的主要性能指標：量程、刻度值、精確度、分辨率、線性度、穩(wěn)定性、重復性、頻響特性。其中優(yōu)先考慮

4、穩(wěn)定性，其次考慮靈敏度。根據(jù)試驗的現(xiàn)場情況選用具有合適的精度和靈敏度的測量儀器。儀器測量經(jīng)度必須滿足試驗量測的要求，通常精度越高的儀器，靈敏度也就越高，但是其抗干擾能力也越低，因此在干擾較強的情況下不能選用高靈敏度的儀器。選擇測量儀器還要考慮儀器的量程。一般要求儀器的最小刻度小于最大預估被測量的5%，最大預估被測量要小于滿量程的80%。數(shù)據(jù)記錄與處理原則（需要比較清楚）P22小數(shù)的乘方、開方計算結果保留的位數(shù)和原來數(shù)字的有效數(shù)相同或多一位（安全位）。電阻應變儀的工作原理（重點掌握P24）（記住）按基底材料可將應變計分為紙基和膠基兩種。相對于膠基應變儀來說，紙基應變儀制造簡單、價格便宜、易于粘貼

5、，但其耐熱、耐潮性差。選用應變儀需考慮的因素：電阻值、應變計類型、標距、靈敏系數(shù)。其中由于應變儀的變形感應是指應變計標距范圍內的平均應變，故當材質應變場（應變梯度）的變化較大時，應選用小標距的應變儀。應變計的粘貼原則及標準：使應變計與測試位置的變形一致，并保證電阻應變儀的測量過程中，在結構變形及周圍環(huán)境溫度不變時，其電阻值也不發(fā)生變化，從而得到準確的應變測量結果。用應變計測量應變時，應變計的電阻值除了隨試件受力后的變形而變化外，也會隨環(huán)境溫度變化而變化，這種由溫度變化產生應變計電阻變化的現(xiàn)象稱為溫度效應。掌握P31上第二種電橋形式和應變計布置，第一種了解。為保證工作片與溫度補償片因溫度效應產生

6、的“視應變”相同，必須滿足的要求：補償片與工作片應該是同批產品，具有相同的電阻值、靈敏系數(shù)和幾何尺寸；補償片的材料應與試驗構件材料一致，并應做到熱容量基本一致；補償片與工作片的粘貼、干燥、防潮等處理工藝應一致；連接工作片與補償片的導線長度、規(guī)格應一致，以保證導線的電阻值相同；補償片與工作片的位置應盡量靠近，使二者處于同樣環(huán)境溫度條件下，以防不均勻的熱源影響；補償片的數(shù)量多少要根據(jù)試件材料特性、測點位置、試驗條件等多方面因素決定。（多選）圖2.17位移傳感器應變測量裝置考大題，計算應變值（P39）荷載傳感器的基本原理：彈性元件在其彈性階段，其變形和所受到的作用力成線性關系，通過測量彈性元件的變形

7、，即可得到作用在其上面的力的大小。在進行索力測試時，也可以通過頻率測試法進行測試。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件組成：傳感器部分、數(shù)據(jù)采集儀部分及計算機（控制器）A/D轉換器的分辨率可以用二進制碼的位數(shù)表示，位數(shù)越高，分辨率也越高。選擇試驗荷載和加載方式時，選用的試驗荷載圖式應與結構設計計算的荷載圖式所產生的內力一致或極為接近。電磁式激振器的頻率范圍較寬，一般在0-200Hz，國內個別產品可達1000Hz，推力可達幾個千牛，重量輕，控制方便，按給定信號可產生各種辦法頻率的激振力，使結構產生共振，缺點是激振力不大，一般僅適小型結構及模型的動力特性試驗。環(huán)境隨機振動激振法適合于測量整體結構的動力特性，適用于高

8、層建筑、大型橋梁的動力特性試驗。試件支承裝置是能夠支承結構構件，并能正確傳遞作用力和模擬實際荷載圖式和邊界條件的支承設備，通常由支座和支墩組成。靜力檢測與試驗加載過程的方法中，荷載從零開始一直平穩(wěn)連續(xù)施加荷載直到結構構件破壞這種方法沒有充裕的時間觀測結構的變化情況，一般采用較少。為了研究持續(xù)荷載作用下結構的變化情況，就需要進行長期試驗觀測。對結構構件的承載力試驗，應確定承載能力極限狀態(tài)試驗荷載值。一般在結構彈性階段，通常采用的是荷載控制方式；當達到極限承載力后，通常采用的是位移控制方式。試驗加載程序是指試驗進行期間荷載與試件的關系，即對試驗的加載級距、加載卸載循環(huán)次數(shù)、級間間隙時間等做出有序安

9、排。穩(wěn)載的目的是保證結構的變形基本上能充分地表現(xiàn)出來；預載的目的首先是使結構進入正常的工作狀態(tài)，特別是對尚未進一步密實的新結構構件經(jīng)過預載，可使其進一步密實；其次，通過預載可以檢查現(xiàn)場的試驗組織工作和人員工作情況，檢查全部試驗裝置和荷載設備的可靠性，可對整個試驗起演習作用。混凝土結構構件試驗，在達到正常使用極限狀態(tài)試驗荷載值以前，每級加載值不宜大于該荷載值的20%，在超過正常使用極限狀態(tài)試驗荷載值后，每級加載值不大于該荷載的10%，在加載達到開裂試驗荷載值計算值的90%后，應將級距減少，每級加載值不宜大于正常使用極限狀態(tài)試驗荷載值的5%。級間間隙時間可取10min。對于要求試驗變形的裂縫寬度的

10、構件，要求在使用狀態(tài)短期試驗荷載作用下進行橫載試驗，橫載持續(xù)試件不應少于30min。對科研性試驗，要求在開裂試驗荷載計算值作用下橫載持續(xù)30min；對于生產鑒定性試驗應不少于10min。結構試驗的測點布置原則：測點位置具有代表性以滿足量測目的的需要為原則；測點數(shù)量應適宜使測試工作的重點突出；要在關鍵部位布置一定數(shù)量的校核測點。校核測點一般包括零應力處、對稱點、理論計算有把握的位置。分級加載的目的？鋼筋混凝土梁受拉區(qū)混凝土開裂以后，由于該處截面上混凝土部分退出工作，此時布置在混凝土受拉區(qū)的應變計喪失其量測的作用。為了進一步探求截面的受拉性能，常常在受拉區(qū)的鋼筋上也布置量測點以便量測鋼筋的應變。由

11、此可獲得梁截面上內力重分布的規(guī)律。為研究梁斜截面的抗剪混凝土表面需要布置測點外，通常也在梁的彎起鋼筋或箍筋上布置應變測點。構件在某級荷載作用下開始開裂，則跨裂縫測點的儀器讀數(shù)將會發(fā)生較大的躍變，此時相鄰測點儀器讀數(shù)可能變小，有時甚至出現(xiàn)負值。為保證試驗效果常采用等效荷載試驗的方法，在選擇等效荷載時，要使等效荷載作用下的控制截面內力計算值SS與評定荷載作用下截面的內力計算值S之比，即荷載效率系數(shù)在一定范圍內（式中為檢測選定的動力系數(shù)），不同行業(yè)規(guī)范定制的荷載效率系數(shù)不盡相同，通常在0.8-1.05之間。基樁靜載試驗的數(shù)據(jù)觀察主要為樁端位移量的監(jiān)測。結構破壞的情況：在荷載穩(wěn)定的情況下，受拉主筋應變

12、連續(xù)變化，或達到10000；跨中撓度達到跨度的1/50；對懸臂結構，撓度達到懸臂長的1/25；受拉主筋處最大垂直裂縫寬度達到1.5mm；受剪斜裂縫寬度達到1.5mm；受拉主筋在端部滑脫達0.2mm；受拉主筋拉斷；受壓區(qū)混凝土壓壞。簡支梁的撓曲變形圖4.38（b）考大題，會畫應變圖。圖4.39（a）考大題（一般為補考大題），(b)考大題（一般為正考大題）P115、P116結構性能的檢驗與評定的主要指標包括構件承載力、撓度、抗裂性、裂縫寬度及恢復特性等。為了量化，以及描述試驗值與理論分析值比較的結果，引出結構校驗系數(shù)，它是評定結構工作狀況、確定橋梁承載能力的一個重要指標。建筑結構動力特性的主要內容

13、包括結構的自振頻率、阻尼系數(shù)和振型等一些基本參數(shù)，也稱動力特性參數(shù)或振動模態(tài)參數(shù)。5.2.3.1往年大題，通過時間坐標直接測量出某一次振動的周期T，將其取倒數(shù)即可求得結構的固有頻率。P149強迫震動發(fā)能夠測量出結構所有高階固有頻率及阻尼系數(shù)。每一個振幅最大值所對應的頻率即為結構的固有頻率。P151式5.6圖5.4絕對考大題。脈動最大的優(yōu)點是不再需要人工激振，而且可以明顯地反映出建筑物的固有頻率，特別適用于整體動力特性參數(shù)的測量。動力系數(shù)是移動荷載在結構上引起的動力增大效應，總是大于1.P168圖5.28考大題，會畫圖。結構疲勞檢測的目的是要了解在重復荷載作用下結構的疲勞性能及其變化規(guī)律，確定結

14、構的疲勞極限值。隨著結構的疲勞應力的減小，結構能夠承受的反復荷載次數(shù)相應增加，當疲勞應力低于某一值時，無論疲勞次數(shù)增加到多少，都不會在引起結構的破壞，該應力值稱為結構的疲勞極限。（簡答）疲勞試驗荷載可以使用電液伺服加載系統(tǒng)。按試驗方法考慮，結構抗震試驗主要包括低周反復加載試驗（擬靜力試驗）、擬動力試驗、模擬地震振動臺試驗等“人工地震”和在現(xiàn)場進行的“天然地震”試驗。P184圖5.54前三個需要會判斷是否是雙向低周反復加載制度。無損檢測方法按檢測內容分為：材料強度檢測和材料缺陷檢測?；炷翉姸鹊臒o損檢測：回彈法、鉆芯法（準確性最高）、拔出法、超聲回彈綜合法?；貜椃z測混凝土強度的基本原理：混凝土

15、表面硬度個混凝土強度具有一定相關關系的，通常混凝土表面硬度越高，混凝土的強度也越高，反之則越低，而混凝土表面硬度又與物體彈擊在混凝土表面后的反彈能量有一定的相關關系。側區(qū)通常為200*200mm的正方形，不大于0.04m2，每個結構的側屈數(shù)量不少于10個?；炷廖刺蓟瘏^(qū)與酚酞酒精發(fā)生反應，顏色呈深紫紅色，碳化區(qū)顏色不變，顏色交界處為混凝土碳化深度。碳化深度測點不少于側區(qū)數(shù)的30%，每個測點3次。P210式6.6、6.7、6.9考大題，重點掌握！超聲回彈綜合法檢測混凝土強度的基本原理：超聲波在混凝土材料中的傳播速度反映的是材料的彈性性質，即反映了混凝土內部構造的有關信息，而回彈法反映的是混凝土的

16、彈性性質和一定程度的塑形性質，但它只能確切反映混凝土表層約3cm左右厚度的狀態(tài)，而這種單一性往往降低了測試的精度。綜合法既能反映混凝土的彈性性質，又能反映混凝土的塑性性質；既能反映混凝土的表層狀態(tài)，又能反映混凝土的內部構造。在用超聲回彈綜合法檢測混凝土強度時，不用測量混凝土的碳化深度。淺裂縫就是開裂深度不大于500mm的裂縫。淺裂縫的測量分為單面平測法（聲速）和雙面斜測法（波幅），平測法步驟：第一步不跨縫聲時值測量，確定實際測距及該區(qū)域混凝土聲速值。確保兩換能器之間混凝土完好，并將換能器與混凝土耦合好保持不動。第二步進行跨縫的聲時值測量，將發(fā)射換能器T和接收換能器R對稱置于裂縫兩側，裂縫不能貫穿斷面。鉆孔測裂縫深度的方法主要以波幅測值作為判定依據(jù)。混凝土內部缺陷的檢測方法：對測法、斜測法、鉆孔測法（可加超聲可不加）、預埋聲測管法。低應變反射波法檢測樁基完整性，鉆孔法。P242式6.42、6.43、6.44考大題。低應變反射檢測樁基缺陷的幾種典型波形，根據(jù)圖形要會判斷是哪一種樁，其中重點掌握縮頸樁（考大題?。浯握莆諗U頸樁，其他的了解。P244紅外成像：根據(jù)物體表面的溫度場分布狀況所形成的熱像圖直觀地顯示材料、結構物及其結合上存在不連續(xù)缺陷的檢測技術，稱為紅外成像檢測技術。紅外成像儀不僅能在白天工作也能在晚上進行。雷達法檢測混凝土缺陷：地質