土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與檢測(cè)論文

1、土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與檢測(cè)總結(jié)衣食住行是人類生活的主要方面，其中住雖然不是最重要的，卻也是必不可少的。 而這學(xué)期學(xué)習(xí)的土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與檢測(cè)讓我了解到一個(gè)建筑的來(lái)之不易，更讓我了解 到建筑質(zhì)量的重要性。結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與檢測(cè)是一項(xiàng)科學(xué)實(shí)踐性很強(qiáng)的活動(dòng)，是研究和發(fā)展工 程結(jié)構(gòu)新材料、新體系、新工藝，也是探索結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新理論及驗(yàn)證實(shí)體結(jié)構(gòu)的受力性能、 承載力和可靠性的重要手段。通過(guò)學(xué)習(xí)這門課程，我了解到了建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)和試驗(yàn)的任務(wù)，目的，定義和作用， 也了解到進(jìn)行土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與檢測(cè)的工具，比如重物加載的方法及相關(guān)的加載設(shè)備、 液壓加載的方法及相關(guān)的加載設(shè)備、加載輔助設(shè)備、試件支承裝置。結(jié)構(gòu)試驗(yàn)是以工程結(jié)構(gòu)、構(gòu)

2、件或者結(jié)構(gòu)模型為對(duì)象，以試驗(yàn)儀器設(shè)備為工具，以各 種測(cè)試技術(shù)為手段，通過(guò)試驗(yàn)方式量測(cè)結(jié)構(gòu)受載后的各種參數(shù)（位移、應(yīng)力、應(yīng)變、裂 縫、振幅、頻率、加速度等），據(jù)此，對(duì)結(jié)構(gòu)物的工作性能作出評(píng)價(jià)，對(duì)建筑物的承載能 力、安全性能作出正確的評(píng)定，確定結(jié)構(gòu)對(duì)使用要求的符合程度，并用以檢驗(yàn)和發(fā)展結(jié) 構(gòu)的計(jì)算理論。根據(jù)不同的試驗(yàn)?zāi)康摹⒑奢d性質(zhì)、試驗(yàn)對(duì)象、試驗(yàn)場(chǎng)所、構(gòu)件破壞與否、 荷載作用時(shí)間等不同因素進(jìn)行分類，可以為研究性試驗(yàn)和檢測(cè)性試驗(yàn)、靜力試驗(yàn)和動(dòng)力 試驗(yàn)、實(shí)體（原理）試驗(yàn)和模型試驗(yàn)、試驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、破壞性試驗(yàn)和非破壞性 試驗(yàn)，以及短期荷載試驗(yàn)和長(zhǎng)期荷載試驗(yàn)。1、研究性試驗(yàn)和檢測(cè)性試驗(yàn)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康模?/p>

3、可分為研究性試驗(yàn)和檢測(cè)性試驗(yàn)。（1）研究性試驗(yàn)研究性試驗(yàn)具有研究、探索和開(kāi)發(fā)的性質(zhì)。其目的在于驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的某一理論， 或驗(yàn)證各種科學(xué)的判斷、推理、假設(shè)及概念的正確性。或是為了創(chuàng)造某種新型結(jié)構(gòu)體系 及其計(jì)算原理，而系統(tǒng)地進(jìn)行的試驗(yàn)研究。研究性試驗(yàn)一般都是在室內(nèi)進(jìn)行，需要使用專門的加載設(shè)備和數(shù)據(jù)測(cè)試系統(tǒng)，以便 對(duì)受載試件的變形性能作連續(xù)觀察、測(cè)量和全面的分析研究，從而找出其變化規(guī)律，為 驗(yàn)證設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法提供依據(jù)。這類試驗(yàn)通常研究以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。1 驗(yàn)證結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的假定。2 為制訂設(shè)計(jì)規(guī)范提供依據(jù)。3 為發(fā)展和推廣新結(jié)構(gòu)、材料與新工藝提供試驗(yàn)依據(jù)。研究性試驗(yàn)主要包括設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備、實(shí)施和總

4、結(jié) 4 個(gè)階段。（2）檢驗(yàn)性試驗(yàn)檢測(cè)性試驗(yàn)對(duì)象一般是真實(shí)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，其目的是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件是否 符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工及施工驗(yàn)收規(guī)范的要求，并對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果作出技術(shù)結(jié)論。這類試驗(yàn)常應(yīng) 用在以下幾方面。1 檢驗(yàn)預(yù)制構(gòu)件或部件的結(jié)構(gòu)性能，判定預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)及制作質(zhì)量。預(yù)制構(gòu)件廠 或建設(shè)工地生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件，在出廠或吊裝前均應(yīng)對(duì)其承載力、剛度和變形性能進(jìn)行抽 樣檢驗(yàn)，以確定其結(jié)構(gòu)性能是否滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和構(gòu)件檢驗(yàn)規(guī)程的指標(biāo)。2 檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量，確定工程結(jié)構(gòu)的可靠性。對(duì)新建結(jié)構(gòu)，特別是某些重要性結(jié) 構(gòu)或采用新材料、新工藝及新設(shè)計(jì)計(jì)算理論而設(shè)計(jì)建造的結(jié)構(gòu)物或構(gòu)筑物，在建成后需 要進(jìn)行總體的結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)，以綜

5、合評(píng)價(jià)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量的可靠性。2、靜力試驗(yàn)和動(dòng)力試驗(yàn)根據(jù)試驗(yàn)的荷載性質(zhì)，可分為靜力試驗(yàn)和動(dòng)力試驗(yàn)兩大類。（1） 靜力試驗(yàn)靜力荷載試驗(yàn)的目的是通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件直接加載，采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)，認(rèn)識(shí)并掌 握結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。根據(jù)試驗(yàn)性質(zhì)的不同，靜力試驗(yàn)可分為單調(diào)靜力荷載試驗(yàn)、擬靜力 試驗(yàn)和擬動(dòng)力試驗(yàn)。單調(diào)靜力荷載試驗(yàn)是指試驗(yàn)荷載逐漸單調(diào)增加到結(jié)構(gòu)破壞或預(yù)定的狀態(tài)目標(biāo)，研究 結(jié)構(gòu)受力性能的試驗(yàn)。擬靜力試驗(yàn)也稱低調(diào)周期反荷載試驗(yàn)或偽靜力試驗(yàn)。擬動(dòng)力試驗(yàn)又稱聯(lián)機(jī)試驗(yàn)，是將地震反應(yīng)所產(chǎn)生的慣性力作為荷載加在試驗(yàn)結(jié)構(gòu)上， 使結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的非線性力學(xué)特征與結(jié)構(gòu)在實(shí)際地震動(dòng)作用下所經(jīng)歷的真實(shí)過(guò)程完全一 致。（2）

6、動(dòng)力試驗(yàn)。研究動(dòng)荷載的特征、結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性及結(jié)構(gòu)在不同性質(zhì)動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力反應(yīng)試 驗(yàn)，如研究鐵路或公路橋梁的振動(dòng)特性、工業(yè)廠房中的吊車梁的疲勞強(qiáng)度與疲勞壽命、 大跨結(jié)構(gòu)和高聳結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力問(wèn)題。結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)主要包括荷載特性試驗(yàn)、 結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)試驗(yàn)、模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)、風(fēng)洞試驗(yàn)和結(jié)構(gòu)疲 勞試驗(yàn)等。 動(dòng)荷載的特性試驗(yàn)動(dòng)荷載的特性試驗(yàn)主要包括測(cè)動(dòng)荷載自身參數(shù)和主振源的測(cè)定試驗(yàn)。動(dòng)荷載的特性包括作用力的大小、方向、頻率及其作用規(guī)律等。通常采用直接測(cè)定 法、間接測(cè)定法和比較測(cè)定法。 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性是進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算、解決結(jié)構(gòu)共振問(wèn)題及診斷結(jié)構(gòu)累積損失的基

7、 本依據(jù)。因而結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性參數(shù)的測(cè)試是動(dòng)力試驗(yàn)的最基本內(nèi)容。結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性包括結(jié)構(gòu)的自振頻率、阻尼比、振型等參數(shù)。這些參數(shù)決定于結(jié)構(gòu) 的形式、剛度、質(zhì)量分布、材料特性及構(gòu)造連接等因數(shù)，而與外荷載無(wú)關(guān)。通常，采用 人工激勵(lì)法或環(huán)境隨機(jī)激勵(lì)法使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)，同時(shí)量測(cè)并記錄結(jié)構(gòu)是速度響應(yīng)或加速 度響應(yīng)，再通過(guò)信號(hào)分析得到結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性參數(shù)。動(dòng)力特性試驗(yàn)的對(duì)象以整體結(jié)構(gòu)為 主，可以在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試實(shí)體（原型）結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，也可以在實(shí)驗(yàn)室對(duì)模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng) 力特性試驗(yàn)。 結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)試驗(yàn)是測(cè)定結(jié)構(gòu)在實(shí)際工作時(shí)的振動(dòng)參數(shù)（振幅、頻率）及性狀，如 動(dòng)力機(jī)器作用下廠房結(jié)構(gòu)的振動(dòng)、在移動(dòng)荷載作用下橋

8、梁的振動(dòng)、地震時(shí)建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng) 力反應(yīng)（強(qiáng)震觀測(cè)）等。量測(cè)得到的這些資料，用來(lái)研究結(jié)構(gòu)的工作是否正常、安全， 存在何種問(wèn)題，薄弱環(huán)節(jié)在何處。 模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)地震對(duì)結(jié)構(gòu)的作用是由于地面運(yùn)動(dòng)而引起的一種慣性力。模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)是通 過(guò)振動(dòng)臺(tái)對(duì)結(jié)構(gòu)輸入正弦波或地震波，可以再現(xiàn)各種形式地震波輸入后的結(jié)構(gòu)反應(yīng)和地 震震害及發(fā)生的過(guò)程，觀測(cè)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)在相應(yīng)各個(gè)階段的力學(xué)性能，進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)分析， 使人們對(duì)地震破壞作用進(jìn)行深入的研究。 風(fēng)洞試驗(yàn)為了系統(tǒng)地研究風(fēng)力對(duì)各種結(jié)構(gòu)的作用，除了實(shí)測(cè)試驗(yàn)之外，還采用縮小模型或相 似模型在專門的試驗(yàn)裝置內(nèi)模擬風(fēng)力試驗(yàn)，即風(fēng)洞試驗(yàn)。工程結(jié)構(gòu)風(fēng)洞試驗(yàn)裝置是一種 能夠產(chǎn)生和控制

9、氣流，以模擬建筑或橋梁等結(jié)構(gòu)物周圍的空氣流動(dòng)，并可量測(cè)氣流對(duì)結(jié) 構(gòu)的作用，以及觀察有關(guān)物理現(xiàn)象的一種管狀空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備。 疲勞試驗(yàn)結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)的目的就是要了解在重復(fù)荷載作用下結(jié)構(gòu)的性能及變化規(guī)律。結(jié)構(gòu)構(gòu) 件疲勞試驗(yàn)一般均在專門的疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，大部分采用電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)或電磁脈沖千斤頂施加重復(fù)或反復(fù)荷載，也有的采用偏心輪式振動(dòng)設(shè)備加裝。除了上述幾種典型的動(dòng)力結(jié)構(gòu)試驗(yàn)外，在工程實(shí)踐和科學(xué)研究中，還有強(qiáng)迫振動(dòng)試 驗(yàn)、沖擊碰撞試驗(yàn)等動(dòng)力結(jié)構(gòu)試驗(yàn)。3、實(shí)體試驗(yàn)和模擬試驗(yàn)根據(jù)試驗(yàn)對(duì)象的不同，可分為實(shí)體試驗(yàn)和模擬實(shí)驗(yàn)。（1）實(shí)體試驗(yàn)實(shí)體試驗(yàn)的試驗(yàn)對(duì)象一般是實(shí)際結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，如核電站安全殼加壓的整體性

10、試驗(yàn)， 工廠廠房結(jié)構(gòu)的剛度試驗(yàn)，樓蓋承載力試驗(yàn)及橋梁在移動(dòng)荷載的動(dòng)力特征性試驗(yàn)等。（2）模擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪欠抡赵停ㄕ鎸?shí)結(jié)構(gòu)）并按照一定比例關(guān)系復(fù)制而成的試驗(yàn)代表物。它具有 實(shí)際結(jié)構(gòu)的全部或部分特征。4、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)按試驗(yàn)場(chǎng)合分為實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)（1） 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)是指在有專門的設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的試驗(yàn)。（2） 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)是指在生產(chǎn)和施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)。5、非破壞性試驗(yàn)和破壞性試驗(yàn)根據(jù)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞與否，可分為非破壞性試驗(yàn)和破壞性試驗(yàn)。（1） 非破壞性試驗(yàn)有使用性能檢測(cè)和承載力檢測(cè)。檢測(cè)的對(duì)象可以是實(shí)際結(jié)構(gòu)或構(gòu) 件，也可以是足尺的模型。（2） 破壞性試驗(yàn)的目的是為了掌握試驗(yàn)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件由

11、彈性階段進(jìn)入塑性階段甚至破 壞階段時(shí)的結(jié)構(gòu)性能和破壞形態(tài)等試驗(yàn)資料，常用于確定結(jié)構(gòu)或模型的實(shí)際承載力。實(shí)際上，實(shí)體結(jié)構(gòu)的破壞性試驗(yàn)，不論在費(fèi)用還是方法上都存在一些具體的問(wèn)題， 特別是在結(jié)構(gòu)進(jìn)入破壞階段后試驗(yàn)是比較困難的。因此，破壞性試驗(yàn)的對(duì)象一般均以模 型結(jié)構(gòu)或構(gòu)件為對(duì)象，也可以是足尺的模型或不再使用的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件。6、短期荷載試驗(yàn)和長(zhǎng)期荷載試驗(yàn)按荷載作用時(shí)間的長(zhǎng)短，結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)又可以分為短期荷載試驗(yàn)和長(zhǎng)期荷載試驗(yàn)。 （1）短期荷載試驗(yàn)在進(jìn)行結(jié)構(gòu)試驗(yàn)是限于試驗(yàn)條件、時(shí)間和基于解決問(wèn)題的步驟，一般情況下，都采 用短期荷載試驗(yàn)，即荷載從零開(kāi)始一直施加到結(jié)構(gòu)破壞或到某個(gè)階段進(jìn)行卸載，荷載作 用時(shí)間段。

12、（2）長(zhǎng)期荷載試驗(yàn)對(duì)于研究結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期荷載作用下的性能，如混凝土結(jié)構(gòu)的徐變，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中鋼筋 的松弛，混凝土受彎構(gòu)件的裂縫開(kāi)展與剛度退化等，就必須進(jìn)行靜力荷載作用下的長(zhǎng)期 試驗(yàn)。結(jié)構(gòu)檢測(cè)是為評(píng)定結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量或鑒定既有結(jié)構(gòu)的性能等所實(shí)施的檢測(cè)工作。結(jié) 構(gòu)檢測(cè)的含義應(yīng)是廣義的，不應(yīng)單純局限于儀器量測(cè)的數(shù)據(jù)。檢測(cè)包括檢查和測(cè)試。前 者一般是指利用目測(cè)了解結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的外觀情況，如結(jié)構(gòu)是否有裂縫，基礎(chǔ)是否有沉降， 混凝土結(jié)構(gòu)表面是否存在蜂窩、麻面，鋼結(jié)構(gòu)焊縫是否存在夾渣、氣泡，連續(xù)構(gòu)件是否 松動(dòng)等，主要是進(jìn)行定性判斷；后者是指通過(guò)工具或儀器測(cè)量了解結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力學(xué)性能 和幾何特征。對(duì)觀察到的情況要詳細(xì)記錄

13、，對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)要做好原始記錄，并對(duì)原始記 錄進(jìn)行必要的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。1.建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)的分類結(jié)構(gòu)試驗(yàn)按試驗(yàn)的目的、對(duì)象、荷載性質(zhì)、試驗(yàn)場(chǎng)所以及試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間可將結(jié)構(gòu)分 為： 生產(chǎn)檢驗(yàn)性試驗(yàn)和科學(xué)研究性試驗(yàn)；靜力試驗(yàn)與動(dòng)力試驗(yàn)；真型試驗(yàn)與模型試驗(yàn)； 短期荷載試驗(yàn)與長(zhǎng)期荷載試驗(yàn)；試驗(yàn)室試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。2.靜載檢測(cè)指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在靜力荷載作用下，通過(guò)專門儀器設(shè)備測(cè)得結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的各種變形、 內(nèi)力變化及承載能力。單調(diào)加載靜力試驗(yàn)是指在短時(shí)期內(nèi)對(duì)試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行平穩(wěn)的一次連續(xù)施加荷載，荷載 從零開(kāi)始一直加到結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞，或是在短時(shí)期內(nèi)平穩(wěn)地施加若干次預(yù)定的重復(fù)荷載后， 再連續(xù)增加荷載直到結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞。3.動(dòng)載檢測(cè)對(duì)于那些在實(shí)際使用中直接承受移動(dòng)荷載或經(jīng)常性振動(dòng)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，除了基本的 靜載檢測(cè)以外，常常須要作動(dòng)載檢測(cè)。一、動(dòng)載檢測(cè)內(nèi)容振源動(dòng)力特性檢測(cè)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性檢測(cè)(自振頻率、阻尼系數(shù)、振型)3 結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)檢測(cè)（振幅、頻率、加速度、動(dòng)應(yīng)力等）4 結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的疲勞試驗(yàn)二、結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性檢測(cè)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性又稱為結(jié)構(gòu)自振特性, 建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性主要包括三個(gè)參數(shù)（1）固有頻率（或周期）；（2）振型；（3）阻尼（阻尼比）常用的測(cè)定方法有（1）