土木工程构造试验期末重点.docx

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1、土木工程构造试验期末重点1.土木工程构造试验的任务：是基于构造基本原理，使用各种仪器仪表和试验设备，通过有计划地对构造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，到达对构造物的工作性能作出评价，对其承载能力作出正确估计，并为验证和发展构造的计算理论提供根据的目的。2.土木工程构造试验的作用：是构造发展理论的重要途径，是发现构造设计问题的主要手段，是验证构造理论的主要方法，是构造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.构造试验的分类：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，

2、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按试件毁坏与否分类：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：验证构造设计计算理论的各种假定、为制定设计规范提供根据、发展新的设计理论改良设计计算方法、为发展和推广新构造、新材料、新工艺提供理论和实践的根据。5.生产鉴定性试验：鉴定构造设计和施工质量的可靠程度、为工程改建或加固判定构造的实际承载能力、为处理工程事故提供技术根据、检验构造可靠性、估算构造剩余寿命、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，根本没有土木工程构造试验这门学科，解放后，迅速发展，建立一大批各种规模的构造实验室，拥有一支实力

3、雄厚的专业技术队伍，具有一定数量的当代化仪器设备，并积累了丰富的试验技术经历。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、通过计算构造内力进行判定和控制加载5.3试验施行阶段：1确定基本加载方案，如毁坏与否、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加载顺序确实定，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：

4、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相貌，而后观测局部的变化。测点布置：要知足试验要求，便于操作和测读，数据准确等。6.模型是仿照原型并根据一定比例关系复制而成的试验代表物，类似模型试验要求比拟严格的类似条件，即要求知足几何类似、力学类似和材料类似，毁坏试验一般以模型构造为对象。7.构造试验的一般经过：构造试验规划设计、构造试验准备、构造试验施行和构造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，试验施行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，初次用简单的试验，验证了受弯梁断面上应力的存在，这位就是著

5、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、毁坏荷载阶段。8.2动力荷载：动荷载是指使构造或构件产生不可忽略的加速度反响的作用。对构造施加动荷载，主要用于研究构造动力性能的试验，如构造的疲惫试验，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，能够控制加载速度、便于观察构造变形与荷载之间的互相关系，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：使构造内、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能否正常；起到演习的作

6、用；总之通过预加载能够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%，当所加荷载到达毁坏荷载的90%时，采用标准值的5%加载至毁坏。12.间歇时间：钢构造一般不小于10min，混凝土或木构造不少于15min。满载时间：标准长期宜持续30min24h，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

7、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，钢构造时间不大于30min。13.试验加载图式：试验荷载在构造构件上的布置形式。一般要求与理论计算图式一致，在实际构造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知足的条件：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

8、形类似，对等效荷载引起的变形差异应予以修正，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一样外，该截面的其他效应和非控制截面的效应，则可能有差异，所以必须全面验算因荷载图式改变对试验构造构件的各种影响。必须十分注意构造构件能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。比方增加集中荷载个数，进而减少或消除影响。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、外界环境和构造物变形

9、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知足试验量测的精度要求4加载设备不介入构造工作，不影响构造的自由变形，不影响构造受力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，活塞便向构造物施加荷载，荷载值的

10、大小由油压表示值和加载器活塞受底面积求得，可以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：是目前构造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，十分是对于大型构造构件试验，当要求荷载点数较多、吨位较大时更适宜，尤其是电液伺服加载系统的广泛应用，为工程构造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.目前国内构造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

11、验台座、箱式试验台座、抗弯大梁式台座、空间桁架式台座。21.离心力加载是根据旋转质量产生的离心力对构造施加简谐振动荷载：构造长柱试验机是大型构造试验的专门设备，其液压加载器的吨位一般至少在2000kN以上；机械式加载不仅能够对建筑物施加静力荷载，可以以施加动力荷载；惯性力加载法常用于构造动力试验中，由于荷载作用的方法不同，可分为冲击力加载和离心力加载两种方法。22.卷扬机和倒链是通过钢丝绳或链条对构造或构件施加拉力荷载；螺旋千斤顶可用来施加压力荷载；采用初位移或初速度的突卸荷载或突加荷载的方法，可使构造受冲击荷载作用而产生自由振动；液压加载的最大优点是利用油压是液压加载器产生较大的荷载，试验操

12、作方便安全。23.构造疲惫试验机主要是脉动发生系统、控制系统、液压加载器工作系统三部分组成，构造疲惫试验机脉动频率可根据试验的不同要求，在100500次/分范围内任意调节选用。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.构造试验测量技术包括：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、偶尔误差；主要量测的内容暴扣外部条件外荷载、支座反力、构造变形位移、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

13、性能指标有：刻度值、量程、灵敏度、分辨率滞后、准确度、可靠性、零位温飘和满量程热漂移、线性范围、线性度等等。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拟，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拟，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拟来率定；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

14、变光测法。30.应变电测法：在构造试验中，因构造遭到外荷载或温度及约束等原因此产生应变，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，因此其电阻值也将发生相应的变化。只要用精细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，进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仪表性能应知足试验详细

15、要求，如适宜灵敏度，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1.252.0倍为好2动态量测仪表其线性范围、频响特性、相对特性等均应知足试验要求3对于安装在构造上的仪表或感受器，要求体积小、自重轻，不影响构造的工作性能和受力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。34.准确度：是精细度和准确度的综合反映，是指仪表指示值与被测值得符合程度，常用满量程的相对误差来表示。仪器精度越高讲明随机误差和系统误差小

16、，误差越小，精度越高。35.滞后：在恒定的环境下，某一输入量从起始量程增至最大量程，再由最大量程减至最小量程，正反两个行程输出值之间的偏差称为滞后。36.可靠性：在规定的条件下，知足给定的误差极限范围内连续工作的可靠性，或者讲构成仪表的元件或部件的功能随时间的增长仍能保持稳定的程度。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一样。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

17、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。41.常用的电桥连接有半桥连接和全桥连接：应变片的粘结步骤：计划准备、试件测点外表处理、应变片粘结、固化处理、应变片粘结质量检查、导线连接、防护处理。42.钢弦传感器工作原理：钢弦传感器被张紧的钢弦作为敏感元件，利用其固有频率与张拉力的函数关系，根据固有频率的变化来反响外界作用力的大小。43.读数显微镜是怎样测定裂缝宽度的？试件外表的裂缝经过物镜在刻度分划板上成像，然后经过目镜进入肉眼，由于微调螺丝的螺距和上分划板的分化值均为0.

18、5mm，所以读数鼓轮每转动一圈，下分划板上划线相对上分划板边移动一刻度值。44.裂缝观测的主要内容：裂缝的出现时间和位置，裂缝出现的最大宽度，裂缝的基本走向描绘。45.电阻应变片的主要技术性能指标：灵敏系数，标距，使用面积，电阻值，应变极限等。46.电阻应变片的优缺点：优点是灵敏度高、尺寸小、重量轻、粘结牢固、适用于各种温度场和外部环境；缺点是不能重复使用，黏贴工作量大、估计参数不准确、具有近似性。47.按基底材料应变片分为：纸基应变片、胶基应变片、金属基应变片、临时基底应变片。48.钻心检测混凝土强度原则：钻去芯样的位置应尽量避免在构造主要受力部位避免在构造边缘，接缝处取样；混凝土强度质量有

19、代表性的部位；便于钻芯机安防和操作的部位，避免主筋等钢筋；每个芯样应清楚的标注几号，并记录芯样在混凝土构造中的钻去位置。49.芯样要求：芯样数量、芯样直径、芯样高度、芯样外观检查、芯样测量、芯样端面补平方法。50.回弹法检测混凝土的基本原理及检测原则：检测原则前提是混凝土构造内外质量一致。检测原理：采用回弹仪的弹簧驱动一起内的重锤，通过弹击杆弹击混凝土外表，并检测处重锤反弹回来的距离，以反弹距离与弹簧初始长度之比，回弹值R，由R与混凝土强度的相关关系来推算混凝土的抗压强度。51.回弹法检测混凝土强度测强曲线及用途：专用测量曲线：影响因素的干扰较少，推算强度的误差也较小；地区测量曲线：适用于某一

20、地区情况，设计影响因素比专用曲线广泛，误差较大；通用测量曲线：覆盖面广。52.钻心取样法检验混凝土强度方法：从施工已完成的混凝土构造中，用钻机或冲击钻钻处芯样，将芯样进行处理，通过芯样测定混凝土的劈裂抗拉强度或抗拉强度。53.后张预应力构造的工作原理：由于预加应力和外荷载引起的应力叠加后，可能是构造中出现拉应力，或裂缝出现延缓，或将裂缝控制在一定范围内，这即是后张预应力的基本原理。54.什么是先张和后张预应力构造？答：先张预应力构造：先张法指采用永久和临时台座在构建混凝土浇筑之前施张预应力筋待混凝土到达设计强度和龄期后，将施加在预应力筋上的拉力逐步释放，在预应力筋回缩的经过中利用好其余混凝土之

21、间的粘结握裹力对混凝土施加预应力。后张法是指在混凝土构件浇筑，养护和强度到达设计值后，利用预设在混凝土构件内的孔道穿入预应力筋，以混凝土构件本身为支撑采用千斤顶来张拉预应力筋，然后用特定的锚具将预应力筋锚固构成永久预应力，最后在预应力筋孔道内压注水泥浆防锈，并使预应力筋和混凝土黏结成整体。55.穿心式千斤顶的工作原理：张拉预应力筋时，张拉缸油嘴进油，顶压缸油嘴出油，顶压油缸，连接套件和成套连成一体顶住锚环，张拉油缸、端盖螺母及堵头和穿心套连成一体带动工具锚移动张拉预应力筋，顶压锚固时，在保持张拉力稳定的条件下，顶压油缸嘴进油，顶压活塞、保护套和顶压头连成一体移动将夹片强力顶入锚固环内，此时张拉

22、油缸嘴回油、顶压缸油嘴进油张拉缸解压回程。最后，张拉缸、顶压缸油嘴同时回油，顶压活塞在弹簧力作用下回程复位。56.千斤顶标定的原因：油压千斤顶的作用力一般有油压表测定和控制，油压表上的指针读数为油缸内单位油压，在理论上将其乘以活塞面即为千斤顶的作用力。但是由于油缸与活塞之间有一定的摩阻力，此项摩阻力抵消一部分作用力，因而实际作用只要比理论值偏小。为正确的控制张拉力，一般均用校验标定的方法测定油压千斤顶的实际作用力与油表读数的关系。由于每台千斤顶的配合面积及尺寸和表面的粗糙程度不同，密封圈和防尘圈的松紧程度不同，造成千斤顶内摩阻力不同，而且摩阻力虽有压高和使用时间的变化而变化，所以，千斤顶要进行

23、定期标定，且要进行配套校验，以减少累积误差，提高预应力控制张拉力的测力精度。57.对张拉千斤顶进行校验情况：新千斤顶初次使用前；油压表指针不能退回原点；千斤顶、油压表和油压管进行过更换或者维修后；张拉二百次或连续张拉两月后；张拉应力终于仅出现多跟断裂事故或者张拉伸长值有较大误差；停放三个月不用后重新使用之前；油压表遭到碰撞等大的冲击。58.后张孔道摩阻的测试原因及方法：原因：一是能够检验设计索取检算参数能否正确，防止计算预应力损失偏小。给构造带来安全隐患。二是为施工提供可靠根据，以便更准确确实定张拉控制应力和预应力筋的伸长量；三是可检验管道及张拉工艺的施工质量；四是通过大量现场测试，在同级的基

24、础上，为规范的修改提供科学根据。方法：孔道摩阻常规测试法是以主被动千斤顶法为主，测试时采用一端张拉另一端固定的形式进行，为保证测试数据的准确，在张拉端和固定端分别安装经过标定的穿心式压力传感器，利用张拉千斤顶逐级张拉至设计张拉力的位置。使用压力传感器测取张拉端和被张拉端的压力，不再使用千斤顶油表读取数据的方法，为保证所测数据准确反映孔道内的摩阻情况，在传感器外采用约束垫板的测试工艺，在张拉经过中分别读取两端里传感器的示值，分别代表各级张拉力时未受损失的张拉力zN和受损失的张拉力bN，两端力值的差值即为孔道摩阻损失。测试经过中，完成一端的张拉后进行另一端的张拉测试，重复进行三次，每束力筋共进行六

25、次张拉测试，取其平均结果即可，传感器以及千斤顶安装时因确保其中心轴线与预应力筋的中轴线重合。59.构造试验测点布置要求：知足试验条件的前提下，宜少不宜多；测点位置要具有代表性，以便分析和计算；为保证数据的可靠性，应布置一定数量的校核性测点；测点的布置应有利于试验时操作和测度，安全和方便、构造试验对测点布置的要求：测点位置必须具有代表性构造最大值出现部位，以便分析和计算。为保证量测数据可靠性，还应该布置一定数量的校核性测点。测点的布置应有利于试验时操作和测读，安全和方便。荷载反力设备：支座和支墩、反力装置量测仪表组成：感受部分、放大部分和记录显示部分量测仪表技术性能指标：刻度值A，量程S，灵敏度

26、K，分辨率，滞后，精度仪器误差：偶尔误差，系统误差定值误差、变值误差消除系统误差方法：量测仪表的定期率定。仪表率定：为了确定仪器的精度和换算系数，定出其误差，需将仪器表示值与标准量相比拟，这种工作即。仪表率定的方法：1在专门率定设备上率定2采用和被率定仪器同一等级的标准仪器进行比拟率定。3利用标准试件率定仪器应变测量的方法：应变机测法、应变电测法、应变光测法电阻应变片的技术性能指标：灵敏系数、标距、使用面积、电阻值、应变极限、绝缘电阻、零飘、蠕变、机械滞后、疲惫寿命、温度适应范围标距：电阻应变片在纵轴方向的有效长度温度效应：用电阻应变片测量应变是，应变片除能感受试件本身的应变外，由于环境温度变

27、化的影响，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。温度效应原因：1电阻丝温度改变，其电阻将随之改变2由于材料与应变片电阻丝的线膨胀系数不相等，但二者又黏在一起，当温度改变时，引起附加电阻的变化。温度补偿：消除温度效应的方法：应变片自补偿法、桥路补偿法。桥路补偿法：利用电桥的加减特性，当电桥的两个相邻桥臂的电阻一样时，反映在电桥输出上起了互相抵消的作用。分为：温度片补偿和工作片补偿钢弦式传感器：以被拉紧的钢弦作为敏感元件，利用其固有频率与张拉力的函数关系，根据固有频率的变化来反映外界作用力的大小。钢弦在这里作为磁通路的一部分，随着钢弦的振动，磁通在同步变化，这一变化同时引起传感器线圈的电流产生变化