結(jié)構(gòu)試驗教學(xué)課件 本課程重點歸納

1、11/14/20211school of urban construction and management 11/14/2021211/14/202131. 結(jié)構(gòu)試驗的任務(wù)土木工程結(jié)構(gòu)試驗的任務(wù)是以土木工程結(jié)構(gòu)為研究對象，通過加載技術(shù)對研究對象施加各種作用，借助測試技術(shù)對結(jié)構(gòu)物受作用后的性能進行觀測。通過對測量數(shù)據(jù)的分析，如變形、應(yīng)變、溫度、振幅、頻率、裂縫寬度等，從強度（穩(wěn)定）、剛度、抗裂性以及結(jié)構(gòu)實際破壞形態(tài)來判明結(jié)構(gòu)的實際工作性能，評估結(jié)構(gòu)的承載能力，確定結(jié)構(gòu)對使用要求的符合程度。通過結(jié)構(gòu)實驗檢驗并發(fā)展結(jié)構(gòu)計算理論。11/14/202142. 結(jié)構(gòu)試驗的分類11/14/20214結(jié)構(gòu)試

2、驗分類按試驗?zāi)康姆诸惏丛囼瀸ο蠓诸惏春奢d性質(zhì)分類按試驗時間分類按試驗場合分類(1) 生產(chǎn)鑒定性試驗 具有直接的生產(chǎn)目的。以實際建筑物或結(jié)構(gòu)構(gòu)件為試驗鑒定對象，經(jīng)過試驗對具體結(jié)構(gòu)構(gòu)件作出正確的技術(shù)結(jié)論這類試驗常用來解決一下有關(guān)問題：a.綜合鑒定重要工程和建筑的設(shè)計與施工質(zhì)量。b.對已建結(jié)構(gòu)進行可靠性檢驗，以推斷和估計結(jié)構(gòu)剩余壽命。c.工程改建和加固，通過試驗來判斷具體結(jié)構(gòu)的實際承載能力。d.處理受災(zāi)結(jié)構(gòu)和工程質(zhì)量事故，通過試驗鑒定提供技術(shù)依據(jù)。e.鑒定預(yù)制構(gòu)件的產(chǎn)品質(zhì)量。11/14/20215結(jié)構(gòu)試驗分類按試驗?zāi)康姆诸惏丛囼瀸ο蠓诸惏春奢d性質(zhì)分類按試驗時間分類按試驗場合分類(2)科學(xué)研究性試驗

3、科學(xué)研究性試驗具有研究、探索和開發(fā)的性質(zhì)。其目的在于驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計的某一理論，或驗證各種科學(xué)的判斷、推理、假設(shè)及概念的正確性，或者是為了創(chuàng)造某種新型結(jié)構(gòu)體系及其計算理論，而有系統(tǒng)地進行的試驗研究。這類試驗通常解決以下幾個方面的問題:a.驗證結(jié)構(gòu)計算理論或通過結(jié)構(gòu)試驗創(chuàng)立新的結(jié)構(gòu)理論。b.制訂結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。2. 結(jié)構(gòu)試驗的分類11/14/20216結(jié)構(gòu)試驗分類按試驗?zāi)康姆诸惏丛囼瀸ο蠓诸惏春奢d性質(zhì)分類按試驗時間分類按試驗場合分類(1) 原型試驗原型試驗的試驗對象是實際結(jié)構(gòu)或是按實物結(jié)構(gòu)足尺復(fù)制的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件。對于實際結(jié)構(gòu)試驗一般均用于生產(chǎn)鑒定性試驗。例如核電站安全殼加壓整體性的試驗，工業(yè)廠房結(jié)

4、構(gòu)的剛度試驗、樓蓋承載能力試驗以及橋梁在移動荷載下的動力特性試驗等均在實際結(jié)構(gòu)上加載量測2. 結(jié)構(gòu)試驗的分類11/14/20217結(jié)構(gòu)試驗分類按試驗?zāi)康姆诸惏丛囼瀸ο蠓诸惏春奢d性質(zhì)分類按試驗時間分類按試驗場合分類(2)模型試驗由于進行原型結(jié)構(gòu)試驗投資大、周期長、測量精度受環(huán)境因素等影響，在經(jīng)濟上或技術(shù)上存在一定困難。因此，人們在結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案階段進行初步探索比較或?qū)υO(shè)計理論和計算方法進行科學(xué)研究時，可以采用按原型結(jié)構(gòu)縮小的模型進行試驗。模型是仿照原型（真實結(jié)構(gòu)）并按照一定比例關(guān)系復(fù)制而成的試驗代表物，它具有實際結(jié)構(gòu)的全部或部分特征。設(shè)計制作及試驗是根據(jù)相似理論，用適當(dāng)?shù)谋壤拖嗨撇牧现瞥膳c原型

5、幾何相似的試驗對象，在模型上施加相似力系（或稱比例荷載），使模型受力后重演原型結(jié)構(gòu)的實際工作，最后按照相似理論由模型試驗結(jié)果推算實際結(jié)構(gòu)的工作。目前在試驗室內(nèi)進行的大量結(jié)構(gòu)試驗均屬于這一類。2. 結(jié)構(gòu)試驗的分類11/14/20218結(jié)構(gòu)試驗分類按試驗?zāi)康姆诸惏丛囼瀸ο蠓诸惏春奢d性質(zhì)分類按試驗時間分類按試驗場合分類(1)靜力試驗靜力試驗是結(jié)構(gòu)試驗中最大量最常見的基本試驗，因為大部分建筑結(jié)構(gòu)在工作時所承受的是靜力荷載，一般可以通過重力或各種類型的加載設(shè)備來實現(xiàn)和滿足加載要求。靜力試驗的加載過程是從零開始逐步遞增一直到結(jié)構(gòu)破壞為止，也就是在一個不長的時間段內(nèi)完成試驗加載的全過程，我們稱它為結(jié)構(gòu)靜力單

6、調(diào)加載試驗。靜力試驗的最大優(yōu)點是加載設(shè)備相對來說比較簡單，荷載可以逐步施加，還可以停下來仔細(xì)觀測結(jié)構(gòu)變形的發(fā)展，給人們以最明確和清晰的破壞概念。2. 結(jié)構(gòu)試驗的分類11/14/20219結(jié)構(gòu)試驗分類按試驗?zāi)康姆诸惏丛囼瀸ο蠓诸惏春奢d性質(zhì)分類按試驗時間分類按試驗場合分類(2)動力試驗對于那些在實際工作中主要承受動力作用的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，為了了解結(jié)構(gòu)在動力荷載作用下的工作性能，一般要進行結(jié)構(gòu)動力試驗，通過動力加載設(shè)備直接對結(jié)構(gòu)構(gòu)件施加動力荷載。特別是結(jié)構(gòu)抗震性能的研究中除了用上述靜力加載模擬以外，更為理想的是直接施加動力荷載進行試驗，目前抗震動力試驗一般用電液伺服加載設(shè)備或地震模擬振動臺等設(shè)備來進行。

7、由于荷載特性的不同，動力試驗的加載設(shè)備和測試手段也與靜力有很大的差別，并且要比靜力試驗復(fù)雜得多。2. 結(jié)構(gòu)試驗的分類11/14/202110結(jié)構(gòu)試驗分類按試驗?zāi)康姆诸惏丛囼瀸ο蠓诸惏春奢d性質(zhì)分類按試驗時間分類按試驗場合分類(1)短期荷載試驗限于試驗條件、時間和基于解決問題的步驟，我們不得不大量采用短期荷載試驗，即荷載從零開始施加到最后結(jié)構(gòu)破壞或到某階段進行卸荷的時間總和只有幾十分鐘，幾小時或者幾天。結(jié)構(gòu)的疲勞試驗，則整個加載過程也僅在幾天內(nèi)完成，與實際工作有一定差別。爆炸，地震等特殊荷載作用時，整個試驗加載過程只有幾秒甚至是微秒或毫秒，這種試驗實際上是一種瞬態(tài)的沖擊試驗。這種由于具體客觀因素或

8、技術(shù)的限制所產(chǎn)生的影響，我們在分析試驗結(jié)果時必須加以考慮。2. 結(jié)構(gòu)試驗的分類11/14/202111結(jié)構(gòu)試驗分類按試驗?zāi)康姆诸惏丛囼瀸ο蠓诸惏春奢d性質(zhì)分類按試驗時間分類按試驗場合分類(2)長期荷載試驗對于研究結(jié)構(gòu)在長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，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件裂縫的開展與剛度退化等就必須要進行靜力荷載的長期試驗。這種長期荷載試驗也可稱為持久試驗，它將連續(xù)進行幾個月或甚至于數(shù)年，通過試驗以獲得結(jié)構(gòu)的變形隨時間變化的規(guī)律在現(xiàn)場對實際工作中的結(jié)構(gòu)物進行系統(tǒng)長期的觀測，則這樣積累和獲得的數(shù)據(jù)資料對于研究結(jié)構(gòu)的實際工作，進一步完善和發(fā)展工程結(jié)構(gòu)的理論都具有極為重要

9、的意義。2. 結(jié)構(gòu)試驗的分類11/14/202112結(jié)構(gòu)試驗分類按試驗?zāi)康姆诸惏丛囼瀸ο蠓诸惏春奢d性質(zhì)分類按試驗時間分類按試驗場合分類(1) 試驗室試驗由于可以獲得良好的工作條件，可以應(yīng)用精密和靈敏的儀器設(shè)備進行試驗，具有較高的準(zhǔn)確度。甚至可以人為的創(chuàng)造一個適宜的工作環(huán)境，以減少或消除各種不利因素對試驗的影響，所以適宜于進行研究性試驗。這樣有可能突出研究的主要方面，而消除一些對試驗結(jié)構(gòu)實際工作有影響的次要因素。這種試驗可以在原型結(jié)構(gòu)上進行，也可以采用模型試驗，并可以將結(jié)構(gòu)一直試驗到破壞。尤其近年來發(fā)展足尺結(jié)構(gòu)的整體試驗，大型試驗室為之提供了比較理想的條件。2. 結(jié)構(gòu)試驗的分類11/14/202

10、113結(jié)構(gòu)試驗分類按試驗?zāi)康姆诸惏丛囼瀸ο蠓诸惏春奢d性質(zhì)分類按試驗時間分類按試驗場合分類(2) 現(xiàn)場試驗與室內(nèi)試驗相比由于客觀環(huán)境條件的影響，使用高精度的儀器設(shè)備來進行觀測受到了一定的限制，相對來看，進行試驗的方法也比較簡單，所以試驗精度和準(zhǔn)確度較差?，F(xiàn)場試驗多數(shù)用以解決生產(chǎn)鑒定性的問題，所以試驗是在生產(chǎn)和施工現(xiàn)場進行的，有時研究或檢驗的對象就是已經(jīng)使用或?qū)⒁褂玫慕Y(jié)構(gòu)物，它可以獲得近乎完全實際工作狀態(tài)下的數(shù)據(jù)資料。2. 結(jié)構(gòu)試驗的分類11/14/2021141. 結(jié)構(gòu)試驗設(shè)計基本原則1.1 真實模擬結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境和結(jié)構(gòu)所受到的荷載1.2 消除次要因素影響1.3 將結(jié)構(gòu)反應(yīng)視為隨機變量1.4

11、合理選擇試驗參數(shù)1.5 統(tǒng)一測試方法和評價標(biāo)準(zhǔn)1.6 降低試驗成本和提高試驗效率本節(jié)具體內(nèi)容參看教材11/14/2021152. 測試技術(shù)基本原理2.1 傳感器技術(shù)2.2 試驗結(jié)果的測量2.3 標(biāo)定和校準(zhǔn)2.4 現(xiàn)代測量技術(shù)特點本節(jié)具體內(nèi)容參看教材11/14/2021161. 概述1.1 工程結(jié)構(gòu)的作用直接作用：荷載作用，包括結(jié)構(gòu)自重與施加在結(jié)構(gòu)上的荷載間接作用：主要有溫度變化、地基不均勻沉降和結(jié)構(gòu)內(nèi)部物理或化學(xué)作用直接作用分類結(jié)構(gòu)試驗除極少數(shù)是在實際荷載下實測外，絕大多數(shù)是在模擬荷載條件下進行的。11/14/2021171. 概述1.2 加載要求在選擇試驗荷載和加載方法時，應(yīng)滿足下列幾點要求

12、：(1)選用試驗荷載的圖式應(yīng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的荷載圖式所產(chǎn)生的內(nèi)力值相一致或基本接近；(2)荷載傳力方式和作用點明確，產(chǎn)生的荷載數(shù)值穩(wěn)定，特別是靜力荷載要不隨加載時間、外界環(huán)境和結(jié)構(gòu)的變形而變化；(3)荷載分級的分度值要滿足試驗量測的精度要求，加載設(shè)備要有足夠的強度儲備；(4)加載裝置本身要安全可靠，不僅要滿足強度要求，還必須按變形條件來控制加載裝置的設(shè)計，即尚必須滿足剛度要求。防止對試件產(chǎn)生卸荷作用而減輕了結(jié)構(gòu)實際承擔(dān)的荷載；(5)加載設(shè)備必須操作方便，便于加載和卸載，并能控制加載速度，又能適應(yīng)同步加載或先后加載的不同要求。(6)加載設(shè)備要力求采用現(xiàn)代化先進技術(shù)，減輕勞動強度，提高檢測質(zhì)量。1

13、1/14/2021182. 靜力加載方法2.1 重力加載2.1.1 重力直接加載法2.1.2 杠桿加載法2.2 機械機具加載2.3 液壓加載2.4 氣壓加載本節(jié)具體內(nèi)容參看教材11/14/2021193. 動力加載方法3.1 沖擊力加載3.1.1 初位移加載法3.1.2 初速度加載法3.2 離心力加載（了解）本節(jié)具體內(nèi)容參看教材11/14/2021204. 荷載支承裝置試驗荷載支承裝置是滿足試驗荷載設(shè)計、實現(xiàn)荷載圖式、結(jié)構(gòu)受力和邊界條件要求以及保證試驗加載正常進行的關(guān)鍵之一。支座結(jié)構(gòu)試驗中的支座是支承結(jié)構(gòu)、正確傳遞作用力和模擬實際荷載圖式的設(shè)備，通常由支座和支墩組成。支座按作用方式不同有滾動鉸

14、支座、固定鉸支座、球鉸支座和刀口支座（固定鉸支座的一種特定形式）幾種。11/14/2021214. 荷載支承裝置試驗荷載支承裝置是滿足試驗荷載設(shè)計、實現(xiàn)荷載圖式、結(jié)構(gòu)受力和邊界條件要求以及保證試驗加載正常進行的關(guān)鍵之一。支座鉸支座要求：1、保證試件在支座處能自由轉(zhuǎn)動。2、保證試件在支座處可將力良好傳遞。3、試件支座處鉸的上線墊板要有一定得剛度。11/14/20212211/14/2021231. 概述結(jié)構(gòu)試驗測量技術(shù)（measuring technique of structural testing）指通過一定得測量儀器或手段，直接或間接地取得結(jié)構(gòu)性能變化的定量數(shù)據(jù)。測量系統(tǒng)測試單元結(jié)構(gòu)（構(gòu)件

15、）敏感元件（感受裝置）變換器（傳感器）控制裝置指示記錄系統(tǒng)從被測物體接受能量，輸出一定測量數(shù)值將被測參數(shù)變換為電量并傳送到控制裝置進行處理對變換器的輸出信號進行測量計算，并在顯示器上顯示出來顯示記錄所測數(shù)據(jù)11/14/2021241. 概述結(jié)構(gòu)試驗的主要測量參數(shù)u外力（支座反力、外荷載）u內(nèi)力（鋼筋的應(yīng)力、混凝土的拉、壓力）u變形（撓度、轉(zhuǎn)角、曲率）u裂縫等測量方法u直接測量法用一個事先按標(biāo)準(zhǔn)量分度的測量儀表對某一被測量進行直接測定，從而得出該量的數(shù)值。是工程結(jié)構(gòu)試驗中應(yīng)用最廣泛的一種方法。u間接測量法不直接測量待測量，而是對于待求量有確切函數(shù)關(guān)系的其他物理量進行測量，然后通過函數(shù)關(guān)系求得待求

16、量。u偏位測定法（接觸式位移計）u零位測定法（天平秤）11/14/2021252. 應(yīng)變測量結(jié)構(gòu)試驗中的基本測量內(nèi)容，在結(jié)構(gòu)試驗量檢測內(nèi)容中具有極其重要的地位，往往是其它物理量測量的基礎(chǔ)應(yīng)變測量的方法u機測法：簡單易行，適用于現(xiàn)場作業(yè)或精度要求不高的場合u電測法：手續(xù)較多，適用范圍廣，精度較高2.1 電阻應(yīng)變片2.1.1 工作原理2.1.2 電阻應(yīng)變片的基本構(gòu)造2.1.3 電阻應(yīng)變片的技術(shù)指標(biāo)2.2 電阻應(yīng)變儀2.3 電阻應(yīng)變片粘貼技術(shù)與實用橋路本節(jié)具體內(nèi)容參看課件11/14/2021263. 位移與變形測量3.1 位移的測量u位移是工程結(jié)構(gòu)承受荷載作用后的最直觀反應(yīng)，是反映結(jié)構(gòu)整體工作情況的

17、最主要參數(shù)u結(jié)構(gòu)的位移主要指試件的撓度、側(cè)移、轉(zhuǎn)角、支座偏移等參數(shù)u主要分為機械式、電子式、光電式接觸式位移計（機械式）3.2 角位移測量3.2.1 轉(zhuǎn)角的測量3.2.2 曲率的測定4. 力的測量5. 裂縫的檢測（具體內(nèi)容在“超聲法檢測混凝土缺陷”講述）本節(jié)具體內(nèi)容參看教材11/14/2021271. 概述靜載試驗（靜力荷載試驗）u對結(jié)構(gòu)施加靜力荷載并考察結(jié)構(gòu)在靜力荷載下的力學(xué)性能試驗。u所謂“靜力”指試驗過程中結(jié)構(gòu)本身運動的加速度效應(yīng)即慣性力效應(yīng)可以忽略不計。u靜載試驗是結(jié)構(gòu)試驗中最基本和最大量的試驗。u相對動載試驗而言，結(jié)構(gòu)靜載試驗所需的技術(shù)與設(shè)備比較簡單，容易實現(xiàn)。11/14/20212

18、82. 實驗前準(zhǔn)備2.1 調(diào)查研究、收集資料2.2 制訂試驗大綱2.3 試件準(zhǔn)備2.4 材料物理力學(xué)性能測定2.5 試驗設(shè)備與試驗場地的準(zhǔn)備2.6 試件安裝就位2.7 加載設(shè)備和量測儀表安裝2.8 試驗控制特征值計算本節(jié)具體內(nèi)容參看教材11/14/2021293. 加載與量測方案的設(shè)計3.1 加載方案3.2 量測方案4. 常見結(jié)構(gòu)構(gòu)件靜載試驗4.1 受彎構(gòu)件的試驗4.2 壓桿和柱的試驗5. 量測數(shù)據(jù)處理5.1 結(jié)構(gòu)變形計算5.2 截面內(nèi)力計算本節(jié)具體內(nèi)容參看教材和課件11/14/2021301. 概述在工程結(jié)構(gòu)所受的荷載中，除了靜荷載外，往往還會受到動荷載（動力作用）的作用。u動荷載：大小、位

19、置和方向隨時間變化的荷載。從動態(tài)角度來講，靜荷載只是動荷載的一種特殊形式。u動力作用的主要特點：作用及作用效應(yīng)隨時間發(fā)生變化。因此考慮動力荷載作用下結(jié)構(gòu)的性能，不僅考慮荷載作用的大小和位置，還應(yīng)考慮荷載作用的時間及結(jié)構(gòu)響應(yīng)隨時間變化的關(guān)系。動力荷載作用下，結(jié)構(gòu)的相應(yīng)不僅與動力荷載的大小、位置、作用方式、變化規(guī)律有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)自身的動力特性有關(guān)。因此一般將結(jié)構(gòu)動力試驗分為結(jié)構(gòu)動力特性試驗和結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)試驗。u結(jié)構(gòu)動力特性試驗：研究與外荷載無關(guān)的結(jié)構(gòu)自身動力學(xué)特性。包括：結(jié)構(gòu)的自振頻率、振型、阻尼特性等。u結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)試驗：研究結(jié)構(gòu)在動力荷載作用下位移、速度、加速度及變形、內(nèi)力變化情況。11/14

20、/2021312. 結(jié)構(gòu)動力特性測試試驗結(jié)構(gòu)動力特性是反映結(jié)構(gòu)本身所固有的動力性能。結(jié)構(gòu)在動力荷載作用下的響應(yīng)不僅與荷載的大小和荷載的形式有關(guān)，而且與結(jié)構(gòu)自身特性關(guān)系密切。u結(jié)構(gòu)自身動力特性包括：自振周期、自振頻率、振型、阻尼等。這些特性是結(jié)構(gòu)自身固有的振動參數(shù)，取決于結(jié)構(gòu)的組成形式、質(zhì)量及剛度分布、構(gòu)造及連接方式等。用試驗法測定結(jié)構(gòu)動力特性，首先應(yīng)設(shè)法使結(jié)構(gòu)起振，通過分析記錄到的結(jié)構(gòu)振動形態(tài)，獲得結(jié)構(gòu)動力特性的基本參數(shù)。結(jié)構(gòu)動力試驗的方法：u迫振法：對被測結(jié)構(gòu)施加外界機理，強迫結(jié)構(gòu)起振。通過分析記錄得到結(jié)構(gòu)振動形態(tài)，獲得結(jié)構(gòu)動力特性的基本參數(shù)。u分為振動荷載法（共振法）和撞擊荷載法（自由振動

21、法）u脈動試驗法：利用地脈動對建筑物引起的振動過程進行記錄分析得到結(jié)構(gòu)動力特性的方法。本節(jié)具體內(nèi)容參看課件11/14/2021323. 疲勞試驗結(jié)構(gòu)或材料受重復(fù)荷載作用后其物理力學(xué)性能將發(fā)生變化，其強度極限將低于相同靜荷載作用下的極限值，這種現(xiàn)象稱為結(jié)構(gòu)或材料的疲勞。疲勞破壞是材料損傷累積而導(dǎo)致的一種破壞形態(tài)。金屬疲勞的特征：u交變荷載作用下，在構(gòu)件的交變應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料靜力強度的條件下有可能發(fā)生的疲勞破壞u在單調(diào)靜載實驗中變現(xiàn)為脆性或塑性的材料，發(fā)生疲勞破壞時，宏觀上均表現(xiàn)為脆性斷裂，疲勞破壞的預(yù)兆不明顯。u疲勞破壞具有顯著的局部特征，疲勞裂紋擴展和破壞過程發(fā)生在局部區(qū)域。u疲勞破壞是一個累計

22、損傷的過程，要精力足夠多次導(dǎo)致?lián)p傷的交變應(yīng)力才會發(fā)生疲勞破壞。11/14/2021333. 疲勞試驗u結(jié)構(gòu)疲勞試驗的目的u疲勞極限應(yīng)力u疲勞試驗荷載u疲勞試驗加載程序本節(jié)具體內(nèi)容參看課件11/14/2021341. 無損檢測技術(shù)的特點(1)無損于材料、結(jié)構(gòu)的組織和使用性能；(2)可以直接在試體或結(jié)構(gòu)上，對質(zhì)量或強度進行重復(fù)、全面的檢測，彌補了因各種因素影響造成材料試件與結(jié)構(gòu)物質(zhì)量差別的缺點；(3)選用不同的方法，檢測和判別結(jié)構(gòu)表層和內(nèi)部的質(zhì)量或損傷，操作簡便、迅速；(4)隨著信息處理技術(shù)的發(fā)展，有利于實現(xiàn)“在線檢測和生產(chǎn)自動化”。11/14/2021352. 超聲波檢測基本概念2.1 超聲波的

23、基本知識2.1.1 振動與波（了解）超聲波是一種機械振動波。當(dāng)物體中某一個質(zhì)點突然獲得一定能量，在其自身的平衡位置產(chǎn)生往復(fù)運動時，機械振動即產(chǎn)生了。由于物體介質(zhì)的連續(xù)性，則這種振動會傳遞到鄰近的質(zhì)點，并且一個個傳遞下去，從而使得振動在物體內(nèi)傳播，這就是機械振動波。注意在機械振動波傳播過程中，質(zhì)點本身是不會傳播的，傳播的僅僅是振動這種運動方式以及能量。2.1.2 波的種類u縱波：質(zhì)點振動方向與波的傳播方向一致的波稱為縱波。（波速最高）u橫波：質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直的波稱為橫波。u表面波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向具有縱波和橫波質(zhì)點振動的綜合特性，固體介質(zhì)表面質(zhì)點以縱向和橫向兩種振動的合

24、成振動，便圍繞其平衡位置做橢圓形振動。表面波的振動能量隨著深度的增加而迅速減小，故只能沿著固體表面?zhèn)鞑ァ?1/14/2021362.2 超聲波的物理量u速度：超聲波單位時間傳播的距離，用v表示，單位m/s；u頻率：等于超聲波傳播介質(zhì)中質(zhì)點振動的頻率，用f表示，單位赫茲hz；u周期：在超聲波傳播介質(zhì)中，相鄰兩個同相位質(zhì)點間波傳播的時間間隔，用t表示，單位秒s。f和t互為倒數(shù)。u波長：振動傳播一個周期所走的路程，用表示，單位m;u振幅：質(zhì)點振動幅度，用a表示。u它們之間有這樣的關(guān)系：tv2.3 超聲波在媒質(zhì)截面上的傳播特性（了解）一般把超聲波在混凝土中的傳播路徑看成直線。2.4 超聲波在媒質(zhì)截面上

25、的傳播特性（了解）當(dāng)聲波從一種媒質(zhì)傳播到另一種媒質(zhì)時，在兩種媒質(zhì)的分界面上，只有一部分聲波穿透界面，在另一媒質(zhì)中繼續(xù)傳播，稱之為折射波或透射波；另一部分聲波被反射回原媒質(zhì)稱為反射波。穿過界面繼續(xù)傳播的聲波，其傳播方向、能量及波形等都會發(fā)生變化，變化的情況取決于兩種媒質(zhì)的阻抗、聲波入射方向等因素。11/14/2021372.5 混凝土超聲檢測特點由于混凝土由固-液-氣三相組成的具有彈黏塑性的復(fù)合材料，其內(nèi)部存在分布極其復(fù)雜的界面，例如砂漿-石子界面、砂漿-氣孔界面、砂漿-微裂縫界面等等，因此超聲波在混凝土中的傳播情況比均勻介質(zhì)中復(fù)雜得多，因此決定了混凝土超聲檢測具有如下特點：(1)只能采用低頻超

26、聲波(2)超聲波指向性差(3)超聲波在混凝土內(nèi)并非直線傳播(4)接收到的信號十分復(fù)雜11/14/2021383. 超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程（cecs 21:2000）超聲檢測中的基本原則：(1)超聲波優(yōu)先選擇最短路徑即在超聲傳播路徑周圍，當(dāng)存在不同介質(zhì)時，根據(jù)不同介質(zhì)的聲速差異，超聲波總是優(yōu)先選擇最快到達的那一條路徑，由于鋼筋中的縱波聲速大大高于混凝土(5900m/s)，因此，當(dāng)超聲傳播路徑周圍存在鋼筋時，則超聲波往往會從鋼筋“短路”。為避免鋼筋的影響，一般應(yīng)使傳播路徑不與鋼筋軸線平行或應(yīng)使兩個換能器連線與該鋼筋的最短距離不小于超聲測距的16 。同時，超聲波的這種特性也是用來檢測混凝土表層

27、損傷深度、裂縫深度等的一個依據(jù)。當(dāng)混凝土是均質(zhì)的時候，一般認(rèn)為超聲波在混凝土中是直線傳播的。因此，當(dāng)檢測混凝土結(jié)合質(zhì)量時，就必須讓超聲波穿過結(jié)合面，為此常常必須采用斜測法等。（了解）(2)正?；炷恋某晠⒘炕旧戏险龖B(tài)分布11/14/2021393.1 裂縫深度檢測3.1.1 一般規(guī)定3.1.2 單面平測法基本假定：(1)裂縫附近混凝土質(zhì)量基本一致(聲速基本相等)；(2)跨縫聲速和不跨縫聲速一致；(3)超聲波繞過裂縫尖端傳播。本節(jié)內(nèi)容參看超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程（cecs 21:2000）11/14/2021403.2 不密實區(qū)不密實區(qū)是指因振搗不足、漏漿、石子架空等原因造成的蜂窩狀缺

28、陷，或者因水泥缺少而形成的松散狀以及遭受意外損傷造成的疏松狀混凝土區(qū)域。不密實區(qū)和空洞檢測要求檢測部位必須具有一對或兩對相互平行的測試面。3.3 鋼管混凝土缺陷檢測本節(jié)內(nèi)容參看超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程（cecs 21:2000）11/14/202141u 是利用標(biāo)準(zhǔn)能量為2.207j的混凝土回彈儀檢測普通混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抗壓強度的方法。u 回彈法是目前國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強度檢測方法u 回彈法是目前國內(nèi)結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強度檢測的首選方法1. 回彈法特點通過回彈儀檢測混凝土表面硬度從而推算混凝土強度的方法優(yōu)點 ：u 無損傷，可復(fù)測u 儀器輕便，使用方便，操作簡單u 測試速度快，可做

29、較多數(shù)量，代表性高u 測試費用低u 可以基本反映構(gòu)件混凝土抗壓強度的規(guī)律缺點 ：u 只反映表面強度11/14/2021422. 回彈法檢測基本原理2.1混凝土強度fcu與回彈值r混凝土表面受到彈擊后產(chǎn)生塑性變形和彈性變形：u 塑性變形：消耗能量，變形的程度與表面硬度有關(guān)，硬度高，塑性變形小，消耗能量少；u 彈性變形：未消耗能量，傳遞給回彈儀，硬度高，彈性變形大，回彈高度高混凝土強度 fcu與回彈值r相關(guān)：混凝土強度高表面硬度大彈性變形大回彈值大（回彈高度）而回彈法則是建立混凝土的抗壓強度fcu與回彈值r之間關(guān)系的函數(shù)： fcu f（r）11/14/2021432.2 影響fcu-r的主要因素(

30、1)回彈儀測試角度對測試值的影響由于受重力的作用，回彈儀在非水平方向上的測試結(jié)果與水平方向上的測試結(jié)果不同，因此，對不同的測試角度需要進行修正。(2)混凝土不同澆注面對回彈值的影響在混凝土的澆注表面，由于泌水、漿厚等原因測得的回彈值偏低，混凝土的澆注底面，由于骨料的下沉、離析等原因，測得的回彈值比側(cè)面高。因此，對不同的測試面需要進行修正。(3)不同模板材料對回彈值的影響常用鋼模、木模所形成的混凝土表面狀況有明顯的差異，回彈值也會有所不同。對于木模成型的混凝土表面，應(yīng)用砂輪磨平厚測量。11/14/2021442.2 影響fcu-r的主要因素(4)養(yǎng)護條件對回彈值的影響采用標(biāo)養(yǎng)與自然養(yǎng)護時，對于混凝土r- f 關(guān)系曲線有顯著影響。在相同強度下，自然養(yǎng)護的回彈值高于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護的回彈值。實驗研究表明，當(dāng)混凝土強度超過30mpa時，兩者的差異可以忽略不計。(5)表面濕度對回彈值的影響濕度越大回彈值越低，這種影響隨混凝土強度的提高而變小?，F(xiàn)場檢測中應(yīng)盡可能采用干燥狀態(tài)下的混凝土。(6)齡期和碳化深度對回彈值的影響齡期越長，回彈值越大，碳化層厚度隨齡期的增長而加