土木工程結(jié)構(gòu)試驗與檢測論文

1、土木工程結(jié)構(gòu)試驗與檢測總結(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。而這學期學習的土木工程結(jié)構(gòu)試驗與檢測讓我了解到一個建筑的來之不 易，更讓我了解到建筑質(zhì)量的重要性。結(jié)構(gòu)試驗與檢測是一項科學實踐性很強的 活動，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)計新理 論及驗證實體結(jié)構(gòu)的受力性能、承載力和可靠性的重要手段。通過學習這門課程，我了解到了建筑結(jié)構(gòu)檢測和試驗的任務， 目的，定義和 作用，也了解到進行土木工程結(jié)構(gòu)試驗與檢測的工具，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)試驗是以工程結(jié)構(gòu)

2、、構(gòu)件或者結(jié)構(gòu)模型為對象，以試驗儀器設(shè)備為工具， 以各種測試技術(shù)為手段，通過試驗方式量測結(jié)構(gòu)受載后的各種參數(shù) （位移、應力、 應變、裂縫、振幅、頻率、加速度等），據(jù)此，對結(jié)構(gòu)物的工作性能作出評價， 對建筑物的承載能力、安全性能作出正確的評定，確定結(jié)構(gòu)對使用要求的符合程 度，并用以檢驗和發(fā)展結(jié)構(gòu)的計算理論。根據(jù)不同的試驗目的、荷載性質(zhì)、試驗 對象、試驗場所、構(gòu)件破壞與否、荷載作用時間等不同因素進行分類，可以為研 究性試驗和檢測性試驗、靜力試驗和動力試驗、實體（原理）試驗和模型試驗、 試驗室試驗和現(xiàn)場試驗、破壞性試驗和非破壞性試驗，以及短期荷載試驗和長期 荷載試驗。1、研究性試驗和檢測性試驗根據(jù)試

3、驗目的，可分為研究性試驗和檢測性試驗。（1）研究性試驗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)體系及其計算原理，而系統(tǒng)地進行的試驗研究。研究性試驗一般都是在室內(nèi)進行，需要使用專門的加載設(shè)備和數(shù)據(jù)測試系 統(tǒng)，以便對受載試件的變形性能作連續(xù)觀察、 測量和全面的分析研究，從而找出 其變化規(guī)律，為驗證設(shè)計理論和計算方法提供依據(jù)。 這類試驗通常研究以下幾個 方面的問題。 驗證結(jié)構(gòu)計算理論的假定。 為制訂設(shè)計規(guī)范提供依據(jù)。 為發(fā)展和推廣新結(jié)構(gòu)、材料與新工藝提供試驗依據(jù)。研究性試驗主要包括設(shè)計、準備、

4、實施和總結(jié) 4個階段。（2）檢驗性試驗檢測性試驗對象一般是真實的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件， 其目的是通過實驗來檢驗結(jié)構(gòu)構(gòu) 件是否符合結(jié)構(gòu)設(shè)計施工及施工驗收規(guī)范的要求，并對檢驗結(jié)果作出技術(shù)結(jié)論。 這類試驗常應用在以下幾方面。 檢驗預制構(gòu)件或部件的結(jié)構(gòu)性能，判定預制構(gòu)件的設(shè)計及制作質(zhì)量。預 制構(gòu)件廠或建設(shè)工地生產(chǎn)的預制構(gòu)件，在出廠或吊裝前均應對其承載力、剛度和 變形性能進行抽樣檢驗，以確定其結(jié)構(gòu)性能是否滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計和構(gòu)件檢驗規(guī)程的 指標。 檢驗結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量，確定工程結(jié)構(gòu)的可靠性。對新建結(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)計計算理論而設(shè)計建造的結(jié)構(gòu)物或構(gòu)筑 物，在建成后需要進行總體的結(jié)構(gòu)性能檢測

5、， 以綜合評價其結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工質(zhì)量 的可靠性。2、靜力試驗和動力試驗根據(jù)試驗的荷載性質(zhì)，可分為靜力試驗和動力試驗兩大類。（1）靜力試驗靜力荷載試驗的目的是通過對試驗結(jié)構(gòu)或構(gòu)件直接加載，采集試驗數(shù)據(jù)，認識并掌握結(jié)構(gòu)的力學性能。根據(jù)試驗性質(zhì)的不同，靜力試驗可分為單調(diào)靜力荷載 試驗、擬靜力試驗和擬動力試驗。單調(diào)靜力荷載試驗是指試驗荷載逐漸單調(diào)增加到結(jié)構(gòu)破壞或預定的狀態(tài)目 標，研究結(jié)構(gòu)受力性能的試驗。擬靜力試驗也稱低調(diào)周期反荷載試驗或偽靜力試驗。擬動力試驗又稱聯(lián)機試驗，是將地震反應所產(chǎn)生的慣性力作為荷載加在試驗 結(jié)構(gòu)上，使結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的非線性力學特征與結(jié)構(gòu)在實際地震動作用下所經(jīng)歷的真 實過程完全一致。（

6、2）動力試驗。研究動荷載的特征、結(jié)構(gòu)的動力特性及結(jié)構(gòu)在不同性質(zhì)動荷載作用下的動力 反應試驗，如研究鐵路或公路橋梁的振動特性、 工業(yè)廠房中的吊車梁的疲勞強度 與疲勞壽命、大跨結(jié)構(gòu)和高聳結(jié)構(gòu)在風荷載作用下的動力問題。結(jié)構(gòu)動力試驗主 要包括荷載特性試驗、結(jié)構(gòu)的動力特性試驗、結(jié)構(gòu)的動力反應試驗、模擬地震振 動臺試驗、風洞試驗和結(jié)構(gòu)疲勞試驗等。 動荷載的特性試驗動荷載的特性試驗主要包括測動荷載自身參數(shù)和主振源的測定試驗。動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 接測定法、間接測定法和比較測定法。 結(jié)構(gòu)動力特性實驗結(jié)構(gòu)的動力特性是進行結(jié)構(gòu)抗震計算、解決結(jié)構(gòu)共振問題及診斷結(jié)構(gòu)累積

7、損 失的基本依據(jù)。因而結(jié)構(gòu)動力特性參數(shù)的測試是動力試驗的最基本內(nèi)容。結(jié)構(gòu)的動力特性包括結(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)，而與外荷載無關(guān)。 通常，采用人工激勵法或環(huán)境隨機激勵法使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動，同時量測并記錄結(jié)構(gòu)是速度響應或加速度響應，再通過信號分析得到結(jié)構(gòu)的動力特性參數(shù)。動力特性 試驗的對象以整體結(jié)構(gòu)為主，可以在現(xiàn)場測試實體（原型）結(jié)構(gòu)的動力特性，也 可以在實驗室對模型結(jié)構(gòu)進行動力特性試驗。 結(jié)構(gòu)的動力反應試驗結(jié)構(gòu)動力反應試驗是測定結(jié)構(gòu)在實際工作時的振動參數(shù)（振幅、頻率）及性 狀，如動力機器作用下廠房結(jié)構(gòu)的振動、在移動荷載

8、作用下橋梁的振動、地震時 建筑結(jié)構(gòu)的動力反應（強震觀測）等。量測得到的這些資料，用來研究結(jié)構(gòu)的工 作是否正常、安全，存在何種問題，薄弱環(huán)節(jié)在何處。 模擬地震振動臺試驗地震對結(jié)構(gòu)的作用是由于地面運動而引起的一種慣性力。模擬地震振動臺試驗是通過振動臺對結(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)反應和地震震害及發(fā)生的過程，觀測試驗結(jié)構(gòu)在相應各個階段的力學性能， 進行隨機振動分析，使人們對地震破壞作用進行深入的研究。 風洞試驗為了系統(tǒng)地研究風力對各種結(jié)構(gòu)的作用，除了實測試驗之外，還采用縮小模 型或相似模型在專門的試驗裝置內(nèi)模擬風力試驗， 即風洞試驗。工程結(jié)構(gòu)風洞試 驗裝置是一種能夠

9、產(chǎn)生和控制氣流，以模擬建筑或橋梁等結(jié)構(gòu)物周圍的空氣流 動，并可量測氣流對結(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力學 試驗設(shè)備。 疲勞試驗結(jié)構(gòu)疲勞試驗的目的就是要了解在重復荷載作用下結(jié)構(gòu)的性能及變化規(guī)律。 結(jié)構(gòu)構(gòu)件疲勞試驗一般均在專門的疲勞試驗機上進行， 大部分采用電液伺服疲勞 試驗機或電磁脈沖千斤頂施加重復或反復荷載， 也有的采用偏心輪式振動設(shè)備加 裝。除了上述幾種典型的動力結(jié)構(gòu)試驗外，在工程實踐和科學研究中，還有強迫 振動試驗、沖擊碰撞試驗等動力結(jié)構(gòu)試驗。3、實體試驗和模擬試驗根據(jù)試驗對象的不同，可分為實體試驗和模擬實驗。（1）實體試驗實體試驗的試驗對象一般是實際結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，如核電

10、站安全殼加壓的整體性 試驗，工廠廠房結(jié)構(gòu)的剛度試驗，樓蓋承載力試驗及橋梁在移動荷載的動力特征 性試驗等。（2）模擬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。4、實驗室試驗和現(xiàn)場試驗結(jié)構(gòu)試驗按試驗場合分為實驗室試驗和現(xiàn)場試驗（1）實驗室試驗是指在有專門的設(shè)備的實驗室進行的試驗。（2）現(xiàn)場試驗是指在生產(chǎn)和施工現(xiàn)場進行試驗。5、非破壞性試驗和破壞性試驗根據(jù)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞與否，可分為非破壞性試驗和破壞性試驗。（1）非破壞性試驗有使用性能檢測和承載力檢測。檢測的對象可以是實際 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，也可以是足尺的模型（2）破壞性試驗的目的是為了掌握試驗

11、結(jié)構(gòu)或構(gòu)件由彈性階段進入塑性階 段甚至破壞階段時的結(jié)構(gòu)性能和破壞形態(tài)等試驗資料，常用于確定結(jié)構(gòu)或模型的 實際承載力。實際上，實體結(jié)構(gòu)的破壞性試驗，不論在費用還是方法上都存在一些具體的 問題，特別是在結(jié)構(gòu)進入破壞階段后試驗是比較困難的。因此，破壞性試驗的對象一般均以模型結(jié)構(gòu)或構(gòu)件為對象，也可以是足尺的模型或不再使用的結(jié)構(gòu)或構(gòu) 件。6、短期荷載試驗和長期荷載試驗按荷載作用時間的長短，結(jié)構(gòu)靜力試驗又可以分為短期荷載試驗和長期荷 載試驗。（1）短期荷載試驗在進行結(jié)構(gòu)試驗是限于試驗條件、時間和基于解決問題的步驟，一般情況下， 都采用短期荷載試驗，即荷載從零開始一直施加到結(jié)構(gòu)破壞或到某個階段進行卸 載，荷

12、載作用時間段。（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，預應力結(jié)構(gòu) 中鋼筋的松弛，混凝土受彎構(gòu)件的裂縫開展與剛度退化等， 就必須進行靜力荷載 作用下的長期試驗。結(jié)構(gòu)檢測是為評定結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量或鑒定既有結(jié)構(gòu)的性能等所實施的檢測 工作。結(jié)構(gòu)檢測的含義應是廣義的，不應單純局限于儀器量測的數(shù)據(jù)。 檢測包括 檢查和測試。前者一般是指利用目測了解結(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)件是否松動等，主要是進行定性判斷；后者是指通過工 具或儀器測量了解結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力學性能和幾何特征。對觀察到

13、的情況要詳細記 錄，對測量的數(shù)據(jù)要做好原始記錄，并對原始記錄進行必要的統(tǒng)計和計算。1. 建筑結(jié)構(gòu)檢測的分類結(jié)構(gòu)試驗按試驗的目的、對象、荷載性質(zhì)、試驗場所以及試驗持續(xù)時間可將 結(jié)構(gòu)分為： 生產(chǎn)檢驗性試驗和科學研究性試驗；靜力試驗與動力試驗；真型試 驗與模型試驗；短期荷載試驗與長期荷載試驗；試驗室試驗與現(xiàn)場試驗。2. 靜載檢測指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在靜力荷載作用下，通過專門儀器設(shè)備測得結(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)加載靜力試驗是指在短時期內(nèi)對試驗對象進行平穩(wěn)的一次連續(xù)施加荷 載，荷載從零開始一直加到結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞， 或是在短時期內(nèi)平穩(wěn)地施加若干次預 定的重復荷載后，再連續(xù)增加荷載直到結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞。3.動載檢測對于那些在實際使用中直接承受移動荷載或經(jīng)常性振動的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，除了基本的靜載檢測以外，常常須要作動載檢測。一、動載檢測內(nèi)容振源動力特性檢測結(jié)構(gòu)動力特性檢測（自振頻率、阻尼系數(shù)、振型） 結(jié)構(gòu)動力反應檢測（振幅、頻率、加速度、動應力等） 結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的疲勞試驗二、結(jié)構(gòu)動力特性檢測結(jié)構(gòu)的動力特性又稱為結(jié)構(gòu)自振特性，建筑結(jié)構(gòu)的動力特性主要包括三個 參數(shù)（1）固有頻率（或周期）；（2）振型；（3）阻尼（阻尼比）常用的測定方法有（1）自由振動法（2）共振法（3）脈動法百余年來，結(jié)構(gòu)試驗一直是推