结构试验量测技术

1、结构试验与检测的定义与目的：土木工程结构试验与测量就是一个对结构实施各种试验方法，然后运 用各种测试手段观测和分析结构状态，并对结构工作性能进行评价的过程。目的：是通过各种不同的手段和方法，确定结构工作性能和实际承载能力，检测结构的内在质量，分析结 构病害原因及其变化规律等，并准确判断结构的实际工作情况。分类：1按检测及试验对象分为真型和模型2按检测和实验性质分为何在检测与实验和结构工程质量 检测与实验3按时间长短分为短期和长期4按是否破坏破坏性和非破坏性5按试验场地分室内和现场。3 .基本过程：规划设计，现场准备，正式实施，分析评价四个阶段。结构荷载试验数据采集仪器的技术指标：量程，刻度值，

2、精确度，灵敏度，分辨率，线性度，稳定度， 重复性，频响特性。传感器：是测量仪器中的核心部分，能感受所需测量物理量的变化，并将其按一定的规律转化为可以 直接测读的形式直接显示，或转化成点亮形式传输给下一步仪器的原件。测量仪器的选择：1测量仪器不能影响结构的工作，要求自重轻，体积小2要根据试验现场情况选用 具有合适的精度和灵敏度的测量仪器3选择仪器时要考虑仪器的量程4动态实验测量仪表的线性范围，幅 频特性及相移特性等都应满足实验要求5安装使用方便，稳定性重复性好6统一实验中选用的仪器仪表种 类尽量少，以便统一数据的精度，简化量测数据的整理工作，避免差错。.应变片的工作原理：电阻丝的应变与其电阻变化

3、率成正比，测量出电阻变化量即可得到电阻丝的应变dR量，当电阻应变计的变化与结构变形一致时，即可通过电阻丝电阻的变化得到结构的变形。d-=K 8R.应变仪的结构：电阻栅，基底，覆盖层，粘结剂和引出线组成。主要技术指标：电阻值R，规格，灵敏系统K粘贴要求：1认真检查，分选电阻应变片，保证应变片的质量2测点基底平整，清洁，干燥，使应变 片能够牢固的粘贴到试件上，不脱落，不翘曲，不含气泡。3粘贴剂的电绝缘性好，化学性质稳定，公益 性能良好，并且蠕变小，粘贴强度高，温湿度影响小4粘贴的方向和位置必须准确无误5做好防潮工作 11 .粘贴原则：使应变计与测试位置的变形一致，并保证电阻应变计在测量过程中，在结

4、构变形及周围环 境温度不变时，其电阻值也不发生变化，从而得到准确的应变测量结果。温度补偿：原因是由于应变仪的电阻值会随着环境温度的变化而变化，所以要采用合理的桥路连接方 式就可以消除温度效应引起的视应变，这就是温度补偿。测振传感器的原理：使用时，将测振传感器安装在振动体的测点上并与震动体紧密固定成一体，仪器 外壳和振动体一起振动。测振传感器的输出信号和质量块与振动体之间的相对运动直接有关。14 .静力试验加载方法：重力加载法，机械力加载法，气压加载法。15.重力加载：就是利用物体本身的重量直接施加在结构上作为试验荷载，属于静力加载法。优点：试验 用的重物容易取得，而且可以就地取材，并且可重复使

5、用，不需要反力支撑设备，不占用加载设备，特别 适合于现场的静力加载试验以及长期加载试验。缺点：加载过程中需要耗费过多的劳动力，用砂石作为重物时容易受天气温度变化的影响，从而导致荷载 不稳定，当结构达到极限承载能力厚，荷载不随结构变化而卸载，常会将结构突然压垮，容易发生安全事 故。电液伺服加载系统原理：电液伺服加载系统将回油阀和进油阀合并为一个伺服阀，伺服阀根据控制信 号进行开关动作，而伺服阀的控制信号即由闭环控制系统决定.当控制指令大于反馈信号时，伺服阀向进油 方向打开，液压源的油进入作动器工作油缸，系统处于加载状态；小于是，伺服阀向回油方向打开，作动器工 作油缸的油流回液压源，系统处于卸载状

6、态；等于时，伺服阀关闭，作动器停止动作，荷载定在需要的荷载 值.电液伺服加载系统组成:控制框液压源伺服阀传动器19.支座:滚动铰支座固定铰支座球铰支座 刀口支座荷载反力装置作用:实现满足试验的加载要求.特点：承受竖向荷载的反力装置制作简单，取材方便，可 按钢结构的柱与横梁设计，组成n形支架.承受横向荷载的反力装置刚度非常大，抗剪能力强，变形小.结构静力试验的定义：用物理力学方法，测定和研究结构在静荷载下的轻度，刚度，抗裂性质基本性能和 破坏机制，分析，判定结构的工作状态与受力情况.主要内容：1，结构动力特性试验。2,结构动力反应试验。3,结构构件疲劳试验。4,结构构件抗震试验。结构静力试验的优

7、点：由于 试验的荷载大多采用分级逐步施加，因此便于控制加载速度，调整加载历程, 确保试验检测的过程的安全并保证在施加下一级荷载前有充分的时间仔细观察结构变形的发展，得到最明 确和最清晰的机构荷载-变形关系和破坏机制.结构静力试验方案:图示的确定,加载控制方式的确定，试验荷载的确定及加载程序.荷载图示:是指试验荷载在试件上的布置形式，包括荷载类型和分布情况.验结构校验系数：为了量化以及描述实验值与理论分析值比较的结果，引入结构校验系数.n =Se/Sn ,S为 实验荷载作用下量测的弹性变位置,S为实验荷载作用下的理论计算变位置.校验系数n是评定结构T作 状况，确定桥梁承载力的一个重要指标。结构动

8、力荷载类型:(1)来往车辆对桥梁结构施加的反复荷载产生的疲劳作用及车辆在桥梁上运动对桥 梁产生的震动和冲击作用(2)形式吊车运行中对工业厂房产生的疲劳荷载作用急刹车时产生的冲击作用(3) 大型动力设备的震动作用对工业厂房等结构或构件产生的影响(4)风荷载对高层建筑，高耸构筑物及大跨 度桥梁等产生的作用而引起的共振(5)大雨对斜拉桥的斜拉索产生的雨振引起的索塔震动反应(6)爆炸产 生的瞬间冲击荷载对结构引起的震动影响(7)地震作用产生的地震力对结构的影响27疲劳:结构物或构件在重复荷载作用下达到破坏时的应力比静力强度要低得多，这种现象称为疲劳28：结构抗震试验:结构抗震试验按试验方法考虑，主要包

9、括在实验室内的低周反复加载试验,拟动力试验， 模拟地震震动台试验等人工地震和在现场进行的天然地震试验地周反复加载试验:通过对结构构件施加低周反复作用的力或位移，来模拟地震对结构的作用， 测定结构的恢复力特性，并评定结构的抗震性能，是事件从弹性阶段直至破坏的一种试验地震模拟台试验:在计算机控制下的地震模拟振动台可以再现各种类型的天然地震波或按规范 谱值反造人工地震波，这样安装在振动台上的结构模型就能够受到实际的地震作用，所以地震模拟振动 台试验可以再现结构在地震作用下结构开裂，破坏的全过程，能反映应变速率的影响，并可以根据相似 要求对地震波进行时域上的压缩和加速度幅值调整等处理拟动力试验:试验加

10、载可按输入地面运动加速度时程，由计算机求得结构的位移时程，来控制加 载器施加荷载.他是将计算机的计算和控制与结构试验有机地结合在一起的一种实验方法，它与数值分 析方法不痛的是结构的恢复力特性不再来自数学模型，而是直接从试验结构上实时测取，是一种对结构 边分析边试验的抗震研究方法25结构无损检测技术：就是在不影响结构或构件受力性能、承载能力或其它使用功能的前提下，直接对 结构的适当物理量或参数进行测定，进而通过这些物理量推定影响结构承载能力的相关参数，然后根据推 定结果判断出结构的现有质量和损伤情况。26混凝土强度推定的几种方法回弹法：混凝土表面硬度和混凝土强度具有一定的相关关系，通常混凝土表面

11、硬度越高，混凝土强度也 就越高，反之则越低，混凝土表面硬度又与物体弹击在混凝土表面后的反弹能量有一定的相关关系，在回 弹实验中，回弹仪通过指针测出回弹值，再根据回弹值与混凝土强度之间的相关关系即可推定混凝土强度。超声脉冲法：声波在不同介质中传播速度不同，一般来说，介质越密，强度越高，声波的传播速度越快， 由此可以通过测定声波在混凝土中的传播速度来推定混凝土的强度。超声回弹法：以声波和回弹值综合反映混凝土抗压强度。钻芯法：用钻芯取样机在被测结构或构件上直接钻去圆柱形的芯样，然后将芯样加工后在压力机上进行 抗压试验，用芯样的破坏强度来推定混凝土的立方体试块抗压强度。拔出法：通过测定硬化混凝土中锚固

12、件的拔出力来推定混凝土的强度。混凝土缺陷的检测方法超声法：利用超声脉冲波在技术条件相同的混凝土中传播时间、速度、接受波的波幅和频率等声学参数 的相对变化，来判定混凝土的缺陷。低应变动力检测法：在桩顶进行竖向激振，纵向应力波将遵循波的传播定律，由杆的一端沿着杆身向杆 的另一端传播，在传播过程中，应力波会因桩身广义波阻抗的变化而产生发射、投射和折射。当桩身存在 缺陷时，将产生反射波经接受、放大滤波和数据处理可识别来自桩身不同部位的反射信息，据此推定桩身 完整性。冲击回波法：原理与低应变法基本相同，基于瞬态应力波应用于无损检测的一种技术。红外成像法：测量通过物体的热量和热流来鉴定物体质量的一种方法，

13、当物体内部存在裂缝和缺陷时它 将改变物体的热传导，使物体表面温度分布产生差异。雷达法：以电磁波作为传递信息，电磁波在介质中的传播速度、折射、反射等参数都与介质的电磁特性 有关，当介质中的异物如，气孔，夹杂，裂缝等，均会使电磁波的传播受到影响，从而在电磁波接受信号 上反映出来。混凝土内部钢筋检测内容：位置，直径，保护层厚度，腐蚀程度的检测。砌体结构无损检测方法：回弹法，射钉法，推出法，扁顶法，原位轴压法。钢结构强度检测：表面硬度法：利用布氏硬度计测定钢材硬度，并由硬度与强度的相关关系换算得到钢材 的强度。钢材和焊缝缺陷的检测：1，超声波法。2,磁粉探伤法。3,射线探伤法。结构试验与检测的定义与目

14、的：土木工程结构试验与测量就是一个对结构实施各种试验方法，然后运 用各种测试手段观测和分析结构状态，并对结构工作性能进行评价的过程。目的：是通过各种不同的手段和方法，确定结构工作性能和实际承载能力，检测结构的内在质量，分析结 构病害原因及其变化规律等，并准确判断结构的实际工作情况。分类：1按检测及试验对象分为真型和模型2按检测和实验性质分为何在检测与实验和结构工程质量 检测与实验3按时间长短分为短期和长期4按是否破坏破坏性和非破坏性5按试验场地分室内和现场。基本过程：规划设计，现场准备，正式实施，分析评价四个阶段。结构荷载试验数据采集仪器的技术指标：量程，刻度值，精确度，灵敏度，分辨率，线性度

15、，稳定度， 重复性，频响特性。传感器：是测量仪器中的核心部分，能感受所需测量物理量的变化，并将其按一定的规律转化为可以 直接测读的形式直接显示，或转化成点亮形式传输给下一步仪器的原件。测量仪器的选择：1测量仪器不能影响结构的工作，要求自重轻，体积小2要根据试验现场情况选用 具有合适的精度和灵敏度的测量仪器3选择仪器时要考虑仪器的量程4动态实验测量仪表的线性范围，幅 频特性及相移特性等都应满足实验要求5安装使用方便，稳定性重复性好6统一实验中选用的仪器仪表种 类尽量少，以便统一数据的精度，简化量测数据的整理工作，避免差错。应变片的工作原理：电阻丝的应变与其电阻变化率成正比，测量出电阻变化量即可得

16、到电阻丝的应变dR量，当电阻应变计的变化与结构变形一致时，即可通过电阻丝电阻的变化得到结构的变形。d-=K 8R应变仪的结构：电阻栅，基底，覆盖层，粘结剂和引出线组成。主要技术指标：电阻值R，规格，灵敏系统K粘贴要求：1认真检查，分选电阻应变片，保证应变片的质量2测点基底平整，清洁，干燥，使应变 片能够牢固的粘贴到试件上，不脱落，不翘曲，不含气泡。3粘贴剂的电绝缘性好，化学性质稳定，公益 性能良好，并且蠕变小，粘贴强度高，温湿度影响小4粘贴的方向和位置必须准确无误5做好防潮工作粘贴原则：使应变计与测试位置的变形一致，并保证电阻应变计在测量过程中，在结构变形及周围环 境温度不变时，其电阻值也不发

17、生变化，从而得到准确的应变测量结果。12 .温度补偿：原因是由于应变仪的电阻值会随着环境温度的变化而变化，所以要采用合理的桥路连接方 式就可以消除温度效应引起的视应变，这就是温度补偿。测振传感器的原理：使用时，将测振传感器安装在振动体的测点上并与震动体紧密固定成一体，仪器 外壳和振动体一起振动。测振传感器的输出信号和质量块与振动体之间的相对运动直接有关。静力试验加载方法：重力加载法，机械力加载法，气压加载法。15 .重力加载：就是利用物体本身的重量直接施加在结构上作为试验荷载，属于静力加载法。优点：试验 用的重物容易取得，而且可以就地取材，并且可重复使用，不需要反力支撑设备，不占用加载设备，特

18、别 适合于现场的静力加载试验以及长期加载试验。缺点：加载过程中需要耗费过多的劳动力，用砂石作为重物时容易受天气温度变化的影响，从而导致荷载 不稳定，当结构达到极限承载能力厚，荷载不随结构变化而卸载，常会将结构突然压垮，容易发生安全事 故。电液伺服加载系统原理：电液伺服加载系统将回油阀和进油阀合并为一个伺服阀，伺服阀根据控制信 号进行开关动作，而伺服阀的控制信号即由闭环控制系统决定.当控制指令大于反馈信号时，伺服阀向进油 方向打开，液压源的油进入作动器工作油缸，系统处于加载状态；小于是，伺服阀向回油方向打开，作动器工 作油缸的油流回液压源，系统处于卸载状态；等于时，伺服阀关闭，作动器停止动作，荷

19、载定在需要的荷载 值.电液伺服加载系统组成:控制框液压源伺服阀传动器19.支座:滚动铰支座固定铰支座球铰支座 刀口支座荷载反力装置作用:实现满足试验的加载要求.特点：承受竖向荷载的反力装置制作简单，取材方便，可 按钢结构的柱与横梁设计，组成n形支架.承受横向荷载的反力装置刚度非常大，抗剪能力强，变形小.结构静力试验的定义：用物理力学方法，测定和研究结构在静荷载下的轻度，刚度，抗裂性质基本性能和 破坏机制，分析，判定结构的工作状态与受力情况.主要内容：1，结构动力特性试验。2,结构动力反应试验。3,结构构件疲劳试验。4,结构构件抗震试验。结构静力试验的优点：由于 试验的荷载大多采用分级逐步施加，

20、因此便于控制加载速度，调整加载历程, 确保试验检测的过程的安全并保证在施加下一级荷载前有充分的时间仔细观察结构变形的发展，得到最明 确和最清晰的机构荷载-变形关系和破坏机制.结构静力试验方案:图示的确定,加载控制方式的确定，试验荷载的确定及加载程序.荷载图示:是指试验荷载在试件上的布置形式，包括荷载类型和分布情况.验结构校验系数：为了量化以及描述实验值与理论分析值比较的结果，引入结构校验系数.n =Se/Sn ,S为 实验荷载作用下量测的弹性变位置,S为实验荷载作用下的理论计算变位置.校验系数n是评定结构T作 状况，确定桥梁承载力的一个重要指标。结构动力荷载类型:(1)来往车辆对桥梁结构施加的

21、反复荷载产生的疲劳作用及车辆在桥梁上运动对桥 梁产生的震动和冲击作用(2)形式吊车运行中对工业厂房产生的疲劳荷载作用急刹车时产生的冲击作用(3) 大型动力设备的震动作用对工业厂房等结构或构件产生的影响(4)风荷载对高层建筑，高耸构筑物及大跨 度桥梁等产生的作用而引起的共振(5)大雨对斜拉桥的斜拉索产生的雨振引起的索塔震动反应(6)爆炸产 生的瞬间冲击荷载对结构引起的震动影响(7)地震作用产生的地震力对结构的影响27疲劳:结构物或构件在重复荷载作用下达到破坏时的应力比静力强度要低得多，这种现象称为疲劳28：结构抗震试验:结构抗震试验按试验方法考虑，主要包括在实验室内的低周反复加载试验,拟动力试验

22、， 模拟地震震动台试验等人工地震和在现场进行的天然地震试验地周反复加载试验:通过对结构构件施加低周反复作用的力或位移，来模拟地震对结构的作用， 测定结构的恢复力特性，并评定结构的抗震性能，是事件从弹性阶段直至破坏的一种试验地震模拟台试验:在计算机控制下的地震模拟振动台可以再现各种类型的天然地震波或按规范 谱值反造人工地震波，这样安装在振动台上的结构模型就能够受到实际的地震作用，所以地震模拟振动 台试验可以再现结构在地震作用下结构开裂，破坏的全过程，能反映应变速率的影响，并可以根据相似 要求对地震波进行时域上的压缩和加速度幅值调整等处理拟动力试验:试验加载可按输入地面运动加速度时程，由计算机求得

23、结构的位移时程，来控制加 载器施加荷载.他是将计算机的计算和控制与结构试验有机地结合在一起的一种实验方法，它与数值分 析方法不痛的是结构的恢复力特性不再来自数学模型，而是直接从试验结构上实时测取，是一种对结构 边分析边试验的抗震研究方法25结构无损检测技术：就是在不影响结构或构件受力性能、承载能力或其它使用功能的前提下，直接对 结构的适当物理量或参数进行测定，进而通过这些物理量推定影响结构承载能力的相关参数，然后根据推 定结果判断出结构的现有质量和损伤情况。26混凝土强度推定的几种方法回弹法：混凝土表面硬度和混凝土强度具有一定的相关关系，通常混凝土表面硬度越高，混凝土强度也 就越高，反之则越低，混凝土表面硬度又与物体弹击在混凝土表面后的反弹能量有一定的相关关系，在回 弹实验中，回弹仪通过指针测出回弹值，再根据回弹值与混凝土强度之间的相关关系即可推定混凝土强度。超声脉冲法：