土木工程构造试验与检测论文

土木工程构造试验与检测论文土木工程构造试验与检测总结衣食住行是人类生活的主要方面，其中住固然不是最重要的，却也是必不可少的。而这学期学习的土木工程构造试验与检测让我了解到一个建筑的来之不易，更让我了解到建筑质量的重要性。构造试验与检测是一项科学实践性很强的活动，是研究和发展工程构造新材料、新体系、新工艺，也是探索构造设计新理论及验证明体构造的受力性能、承载力和可靠性的重要手段。通过学习这门课程，我了解到了建筑构造检测和试验的任务，目的，定义和作用，也了解到进行土木工程构造试验与检测的工具，比方重物加载的方法及相关的加载设备、液压加载的方法及相关的加载设备、加载辅助设备、试件支承装置。构造试验是以工程构造、构件或者构造模型为对象，以试验仪器设备为工具，以各种测试技术为手段，通过试验方式量测构造受载后的各种参数〔位移、应力、应变、裂缝、振幅、频率、加速度等〕，据此，对构造物的工作性能作出评价，对建筑物的承载能力、安全性能作出正确的评定，确定构造对使用要求的符合程度，并用以检验和发展构造的计算理论。根据不同的试验目的、荷载性质、试验对象、试验场所、构件毁坏与否、荷载作用时间等不同因素进行分类，能够为研究性试验和检测性试验、静力试验和动力试验、实体〔原理〕试验和模型试验、试验室试验和现场试验、毁坏性试验和非毁坏性试验，以及短期荷载试验和长期荷载试验。1、研究性试验和检测性试验根据试验目的，可分为研究性试验和检测性试验。〔1〕研究性试验研究性试验具有研究、探索和开发的性质。其目的在于验证构造设计的某一理论，或验证各种科学的判定、推理、假设及概念的正确性。或是为了创造某种新型构造体系及其计算原理，而系统地进行的试验研究。研究性试验一般都是在室内进行，需要使用专门的加载设备和数据测试系统，以便对受载试件的变形性能作连续观察、测量和全面的分析研究，进而找出其变化规律，为验证设计理论和计算方法提供根据。这类试验通常研究下面几个方面的问题。①验证构造计算理论的假定。②为制订设计规范提供根据。③为发展和推广新构造、材料与新工艺提供试验根据。研究性试验主要包括设计、准备、施行和总结4个阶段。〔2〕检验性试验检测性试验对象一般是真实的构造或构件，其目的是通过实验来检验构造构件能否符合构造设计施工及施工验收规范的要求，并对检验结果作出技术结论。这类试验常应用在下面几方面。①检验预制构件或部件的构造性能，断定预制构件的设计及制作质量。预制构件厂或建设工地生产的预制构件，在出厂或吊装前均应对其承载力、刚度和变形性能进行抽样检验，以确定其构造性能能否知足构造设计和构件检验规程的指标。②检验构造工程质量，确定工程构造的可靠性。对新建构造，十分是某些重要性构造或采用新材料、新工艺及新设计计算理论而设计建造的构造物或构筑物，在建成后需要进行总体的构造性能检测，以综合评价其构造设计及施工质量的可靠性。2、静力试验和动力试验根据试验的荷载性质，可分为静力试验和动力试验两大类。〔1〕静力试验静力荷载试验的目的是通过对试验构造或构件直接加载，收集试验数据，认识并把握构造的力学性能。根据试验性质的不同，静力试验可分为单调静力荷载试验、拟静力试验和拟动力试验。单调静力荷载试验是指试验荷载逐步单调增加到构造毁坏或预定的状态目的，研究构造受力性能的试验。拟静力试验也称低调周期反荷载试验或伪静力试验。拟动力试验又称联机试验，是将地震反响所产生的惯性力作为荷载加在试验构造上，使构造所产生的非线性力学特征与构造在实际地震动作用下所经历的真实经过完全一致。〔2〕动力试验。研究动荷载的特征、构造的动力特性及构造在不同性质动荷载作用下的动力反响试验，如研究铁路或公路桥梁的振动特性、工业厂房中的吊车梁的疲惫强度与疲惫寿命、大跨构造和高耸构造在风荷载作用下的动力问题。构造动力试验主要包括荷载特性试验、构造的动力特性试验、构造的动力反响试验、模拟地震振动台试验、风洞试验和构造疲惫试验等。①动荷载的特性试验动荷载的特性试验主要包括测动荷载本身参数和主振源的测定试验。动荷载的特性包括作用力的大小、方向、频率及其作用规律等。通常采用直接测定法、间接测定法和比拟测定法。②构造动力特性实验构造的动力特性是进行构造抗震计算、解决构造共振问题及诊断构造累积损失的基本根据。因此构造动力特性参数的测试是动力试验的最基本内容。构造的动力特性包括构造的自振频率、阻尼比、振型等参数。这些参数决定于构造的形式、刚度、质量分布、材料特性及构造连接等因数，而与外荷载无关。通常，采用人工鼓励法或环境随机鼓励法使构造产生振动，同时量测并记录构造是速度响应或加速度响应，再通过信号分析得到构造的动力特性参数。动力特性试验的对象以整体构造为主，能够在现场测试实体〔原型〕构造的动力特性，可以以在实验室对模型构造进行动力特性试验。③构造的动力反响试验构造动力反响试验是测定构造在实际工作时的振动参数〔振幅、频率〕及性状，如动力机器作用下厂房构造的振动、在移动荷载作用下桥梁的振动、地震时建筑构造的动力反响〔强震观测〕等。量测得到的这些资料，用来研究构造的工作能否正常、安全，存在何种问题，薄弱环节在何处。④模拟地震振动台试验地震对构造的作用是由于地面运动而引起的一种惯性力。模拟地震振动台试验是通过振动台对构造输入正弦波或地震波，能够再现各种形式地震波输入后的构造反响和地震震害及发生的经过，观测试验构造在相应各个阶段的力学性能，进行随机振动分析，使人们对地震毁坏作用进行深化的研究。⑤风洞试验为了系统地研究风力对各种构造的作用，除了实测试验之外，还采用缩小模型或类似模型在专门的试验装置内模拟风力试验，即风洞试验。工程构造风洞试验装置是一种能够产生和控制气流，以模拟建筑或桥梁等构造物周围的空气流动，并可量测气流对构造的作用，以及观察有关物理现象的一种管状空气动力学试验设备。⑥疲惫试验构造疲惫试验的目的就是要了解在重复荷载作用下构造的性能及变化规律。构造构件疲惫试验一般均在专门的疲惫试验机上进行，大部分采用电液伺服疲惫试验机或电磁脉冲千斤顶施加重复或反复荷载，也有的采用偏心轮式振动设备加装。除了上述几种典型的动力构造试验外，在工程实践和科学研究中，还有强迫振动试验、冲击碰撞试验等动力构造试验。3、实体试验和模拟试验根据试验对象的不同，可分为实体试验和模拟实验。〔1〕实体试验实体试验的试验对象一般是实际构造或构件，如核电站安全壳加压的整体性试验，工厂厂房构造的刚度试验，楼盖承载力试验及桥梁在移动荷载的动力特征性试验等。〔2〕模拟试验模型是仿照原型〔真实构造〕并根据一定比例关系复制而成的试验代表物。它具有实际构造的全部或部分特征。4、实验室试验和现场试验构造试验按试验场合分为实验室试验和现场试验〔1〕实验室试验是指在有专门的设备的实验室进行的试验。〔2〕现场试验是指在生产和施工现场进行试验。5、非毁坏性试验和毁坏性试验根据构造或构件毁坏与否，可分为非毁坏性试验和毁坏性试验。〔1〕非毁坏性试验有使用性能检测和承载力检测。检测的对象能够是实际构造或构件，可以以是足尺的模型。〔2〕毁坏性试验的目的是为了把握试验构造或构件由弹性阶段进入塑性阶段甚至毁坏阶段时的构造性能和毁坏形态等试验资料，常用于确定构造或模型的实际承载力。实际上，实体构造的毁坏性试验，不管在费用还是方法上都存在一些详细的问题，十分是在构造进入毁坏阶段后试验是比拟困难的。因而，毁坏性试验的对象一般均以模型构造或构件为对象，可以以是足尺的模型或不再使用的构造或构件。6、短期荷载试验和长期荷载试验按荷载作用时间的长短，构造静力试验又能够分为短期荷载试验和长期荷载试验。〔1〕短期荷载试验在进行构造试验是限于试验条件、时间和基于解决问题的步骤，一般情况下，都采用短期荷载试验，即荷载从零开场一直施加到构造毁坏或到某个阶段进行卸载，荷载作用时间段。〔2〕长期荷载试验对于研究构造在长期荷载作用下的性能，如混凝土构造的徐变，预应力构造中钢筋的松弛，混凝土受弯构件的裂缝开展与刚度退化等，就必须进行静力荷载作用下的长期试验。构造检测是为评定构造工程的质量或鉴定既有构造的性能等所施行的检测工作。构造检测的含义应是广义的，不应单纯局限于仪器量测的数据。检测包括检查和测试。前者一般是指利用目测了解构造或构件的外观情况，如构造能否有裂缝，基础能否有沉降，混凝土构造外表能否存在蜂窝、麻面，钢构造焊缝能否存在夹渣、气泡，连续构件能否松动等，主要是进行定性判定；后者是指通过工具或仪器测量了解构造构件的力学性能和几何特征。对观察到的情况要具体记录，对测量的数据要做好原始记录，并对原始记录进行必要的统计和计算。1.建筑构造检测的分类构造试验按试验的目的、对象、荷载性质、试验场所以及试验持续时间可将构造分为：生产检验性试验和科学研究性试验；静力试验与动力试验；真型试验与模型试验；短期荷载试验与长期荷载试验；试验室试验与现场试验。2.静载检测指构造或构件在静力荷载作用下，通过专门仪器设备测得构造或构件的各种变形、内力变化及承载能力。单调加载静力试验是指在短时期内对试验对象进行平稳的一次连续施加荷载，荷载从零开场一直加到构造构件毁坏，或是在短时期内平稳地施加若干次预定的重复荷载后，再连续增加荷载直到构造构件毁坏。3.动载检测对于那些在实际使用中直接承受移动荷载或经常性振动的构造或构件，除了基本的静载检测以外，经常需要作动载检测。一、动载检测内容①振源动力特性检测②构造动力特性检测(自振频率、阻尼系数、振型)③构造动力反响检测〔振幅、频率、加速度、动应力等〕④构造、构件的疲惫试验二、构造动力特性检测构造的动力特性又称为构造自振特性,建筑构造的动力特性主要包括三个参数〔1〕固有频率〔或周期〕；〔2〕振型；〔3〕阻尼〔阻尼比〕常用的测定方法有〔1〕自由振动法〔2〕