建筑結(jié)構(gòu)試驗

1、建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 試試 驗驗（第二版） 宋 彧 張貴文 主編重慶大學(xué)出版社目目 錄錄 第1章 建筑結(jié)構(gòu)試驗概述 1.1 建筑結(jié)構(gòu)試驗的任務(wù) 1.2 建筑結(jié)構(gòu)試驗的作用 1.3 建筑結(jié)構(gòu)試驗的分類 1.4 建筑結(jié)構(gòu)試驗的發(fā)展 第2章 建筑結(jié)構(gòu)試驗組織計劃 2.1 建筑結(jié)構(gòu)試驗組織計劃理論概述 2.2 試驗前期工作方案設(shè)計 2.3 試驗構(gòu)件方案設(shè)計 2.4 試驗荷載方案設(shè)計 2.5 試驗觀測方案設(shè)計 2.6 結(jié)構(gòu)試驗與材料力學(xué)性能的關(guān)系 2.7 結(jié)構(gòu)試驗的技術(shù)性文件 第3章 建筑結(jié)構(gòu)試驗荷載 3.1 概述 3.2 重力荷載 3.3 機(jī)械力荷載 3.4 電磁荷載 3.5 液壓荷載 3.6 慣性

2、力荷載 3.7 氣壓荷載 3.8 人力激振荷載 3.9 隨機(jī)荷載 3.10 荷載反力設(shè)備 第4章 建筑結(jié)構(gòu)試驗測試技術(shù) 4.1 概述 4.2 電阻應(yīng)變片 4.3 應(yīng)變測量 4.4 傳感器的分類 4.5 常用傳感設(shè)備 4.6 試驗記錄方法 4.7 建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)場測試技術(shù) 第5章 建筑結(jié)構(gòu)試驗相似模型設(shè)計基礎(chǔ) 5.1 概述 5.2 相似概念 5.3 相似原理 5.4 量綱分析 5.5 模型設(shè)計 第6章 建筑結(jié)構(gòu)試驗數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ) 6.1 概述 6.2 數(shù)據(jù)整理和換算 6.3 數(shù)據(jù)誤差分析 6.4 數(shù)據(jù)的表達(dá) 6.5 學(xué)術(shù)論文寫作格式 第7章 結(jié)構(gòu)試驗科研示例 試驗1 鋼筋混凝土連續(xù)梁調(diào)幅限值的試驗 研

3、究 試驗2 框筒結(jié)構(gòu)動力分析方法的模型試驗 研究 試驗3 磚砌體伺服加載器周期性動力加載 試驗研究第1章建筑結(jié)構(gòu)試驗概述 內(nèi)容提要：本章的目的是把建筑結(jié)構(gòu)試驗的大致輪廓交代給讀者，通過建筑結(jié)構(gòu)試驗的任務(wù)、作用、分類和發(fā)展過程的學(xué)習(xí)，使讀者了解什么是建筑結(jié)構(gòu)試驗。 教學(xué)重點：建筑結(jié)構(gòu)試驗的分類及其相關(guān)概念的區(qū)別。 1.1 建筑結(jié)構(gòu)試驗的任務(wù) 1.2 建筑結(jié)構(gòu)試驗的作用 1.2.1 建筑結(jié)構(gòu)試驗是發(fā)展結(jié)構(gòu)理論的重要途徑 1.2.2 建筑結(jié)構(gòu)試驗是發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的主要手段圖1.1 鋼筋砼剪力撐結(jié)構(gòu)雛形示意圖圖1.2 鋼筋砼剪力撐結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖1.2.3 建筑結(jié)構(gòu)試驗是驗證結(jié)構(gòu)理論的惟一方法1.2.

4、4 建筑結(jié)構(gòu)試驗是建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量鑒定的直接方式 1.2.5 建筑結(jié)構(gòu)試驗是制定各類技術(shù)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ) 1.2.6 建筑結(jié)構(gòu)試驗是自身發(fā)展的需要 1.3 建筑結(jié)構(gòu)試驗的分類 1.3.1 生產(chǎn)性試驗和科研性試驗 1. 生產(chǎn)性試驗 2. 科研性試驗 1.3.2 靜力試驗和動力試驗 1. 靜力試驗 2. 動力試驗 1.3.3 偽靜力試驗和擬動力試驗 1. 偽靜力試驗圖1.3 結(jié)構(gòu)偽靜力試驗示意圖 圖1.4 結(jié)構(gòu)擬動力試驗示意圖表1.1 偽靜力試驗與擬動力試驗的比較 2. 擬動力試驗 3. 偽靜力試驗與擬動力試驗的區(qū)別 1.3.4 真型試驗與模型試驗 1. 真型試驗 2. 模型試驗 3. 模型的分類

5、 （1） 設(shè)計比例存在個性 （2） 設(shè)計理論存在差異 （3） 試驗結(jié)果分析方法存在區(qū)別 1.3.5 短期荷載試驗和長期荷載試驗 1. 短期荷載試驗 2. 長期荷載試驗 1.3.6 試驗室試驗和現(xiàn)場試驗 1. 實驗室試驗 2. 現(xiàn)場試驗 1.4 建筑結(jié)構(gòu)試驗的發(fā)展 小 結(jié) 建筑結(jié)構(gòu)試驗是通過試驗組織、使用測試設(shè)備、測試一組參數(shù)，從而判斷結(jié)構(gòu)承載能力的一門學(xué)科。其作用有：發(fā)展結(jié)構(gòu)理論、發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計問題、驗證結(jié)構(gòu)理論、鑒定結(jié)構(gòu)質(zhì)量、規(guī)范結(jié)構(gòu)技術(shù)、發(fā)展測試技術(shù)等。 結(jié)構(gòu)試驗的類別有：生產(chǎn)性試驗和科研性試驗、靜力試驗和動力試驗、偽靜力試驗和擬動力試驗、真型試驗與模型試驗、短期荷載試驗和長期荷載試驗、試驗

6、室試驗和現(xiàn)場試驗等。 2.1 建筑結(jié)構(gòu)試驗組織計劃理論概述第2章建筑結(jié)構(gòu)試驗組織計劃 2.1.1 建筑結(jié)構(gòu)試驗組織計劃的意義 1. 建筑結(jié)構(gòu)試驗組織計劃是組織工作的需要 2. 建筑結(jié)構(gòu)試驗組織計劃是結(jié)構(gòu)試驗特點的要求 （1）建筑結(jié)構(gòu)試驗沒有固定的模式。 （2）建筑結(jié)構(gòu)試驗耗資較大。 （3）建筑結(jié)構(gòu)試驗周期長。 3. 建筑結(jié)構(gòu)試驗組織計劃關(guān)系到試驗的成敗圖2.1 某鋼管空心砼受彎構(gòu)件抗彎試驗組織方案對比圖圖2.2 位移增量分析簡圖4. 建筑結(jié)構(gòu)試驗組織計劃是體現(xiàn)技術(shù)水平和管理水平的窗口2.1.2 PPIS循環(huán)概念1. PPIS循環(huán) 2. PPIS循環(huán)的應(yīng)用范圍 3. PPIS循環(huán)的特點 （1）連

7、續(xù)性。 （2）有序性。 （3）層次性。 （4）嵌套性。 （5）廣泛性。 （6）關(guān)鍵性。 （7）重復(fù)性。 （8）進(jìn)步性。圖2.3 PPIS循環(huán)內(nèi)容及其關(guān)系 圖2.4 PPIS循環(huán)特點示意圖 2.1.3 結(jié)構(gòu)試驗的PPIS循環(huán)規(guī)律 1. 計劃階段 2. 準(zhǔn)備階段 （1）試件的制作。 （2）試件質(zhì)量檢查。 （3）試件安裝就位。 （4）安裝加載設(shè)備。 （5）儀器儀表的率定。 （6）作輔助試驗。 （7）儀表安裝、連線試調(diào)。 （8）記錄表格的設(shè)計準(zhǔn)備。 （9）算出各加載階段試驗結(jié)構(gòu)各特征部位的內(nèi)力及變形值以備在試驗時判斷及控制。 （10）在準(zhǔn)備工作階段和試驗階段應(yīng)每天記工作日志。圖2.5 結(jié)構(gòu)試驗PPIS

8、循環(huán)四階段的內(nèi)容及關(guān)系示意圖 3. 實施階段 （1）加載試驗。 （2）試驗資料整理。 試驗總結(jié)階段的工作內(nèi)容包括以下幾個方面的內(nèi)容： 試驗數(shù)據(jù)處理。 試驗結(jié)果分析。 完成試驗報告。 2.2 試驗前期工作方案設(shè)計 2.2.1 調(diào)研方案設(shè)計 2.2.2 研究路線方案設(shè)計 1. 研究路線的含義 2. 研究路線的作用 3. 研究路線的內(nèi)容 4. 研究路線的制定 2.2.3 其他工作方案設(shè)計 2.3 試驗構(gòu)件方案設(shè)計 2.3.1 試件形狀圖2.6 框架結(jié)構(gòu)中的梁柱和節(jié)點試件 2.3.2 試件尺寸 （1）真型試驗。 （2）小試件或模型試驗。 2.3.3 試件數(shù)目 1. 優(yōu)選設(shè)計法 2. 因子設(shè)計法 表2.

9、1 用因子法計算試驗數(shù)量 3. 正交設(shè)計法 表2.2 鋼筋混凝土柱剪切強(qiáng)度試驗分析因子與水平數(shù) 表2.3 試件主要因子組合4. 均勻設(shè)計法試驗數(shù)最大水平數(shù) 2.3.4 結(jié)構(gòu)試驗對試件設(shè)計的構(gòu)造要求 圖2.7 試件設(shè)計時考慮加荷需要的構(gòu)造措施 2.4 試驗荷載方案設(shè)計 2.4.1 荷載設(shè)計的一般要求 2.4.2 單調(diào)加載靜力試驗 1. 荷載圖式的選擇與設(shè)計 2. 試驗荷載制度 （1）荷載程序。 （2）荷載大小。 圖2.8 單調(diào)靜力荷載試驗加載程序 3. 試驗裝置 圖2.9 受彎構(gòu)件試驗裝置示意圖 1.荷載 2.荷載傳感器 3.墊塊 4.墊塊 5.支墩 6.承載臺 7.試件 8.墊塊 9.支座 1

10、0.墊塊 11.分配梁圖2.10 受壓構(gòu)件試驗裝置示意圖1.荷載 2.墊塊 3.荷載傳感器 4.支座 5.試件 6.承載臺 2.4.3 結(jié)構(gòu)低周反復(fù)加載試驗 1. 單向反復(fù)加載制度 （1）控制位移加載法。圖2.11 控制位移的變幅加載制度 圖2.12 控制位移的等幅加載制度圖2.13 控制位移的變幅等幅混合加載制度圖2.14 一種專門設(shè)計的變幅等幅混合加載制度 （2）控制作用力加載法。 （3）控制作用力和控制位移的混合加載法。 圖2.15 控制作用力的加載方案 2. 雙向反復(fù)加載制度 （1）X、Y 軸雙向同步加載。 （2）X、Y 軸雙向非同步加載。 圖2.16 雙向低周反復(fù)加載制度 3. 試驗

11、裝置 圖2.17 幾種典型的偽靜力試驗加載裝置 2.4.4 結(jié)構(gòu)擬動力試驗 圖2.18 計算機(jī)數(shù)值分析控制試驗加載圖2.19 聯(lián)機(jī)試驗系統(tǒng)原理圖 1. 工作原理 2. 工作流程 （1）輸入地震地面運動加速度 運動方程： （2）計算下一步的位移值 （3）位移的轉(zhuǎn)換 （4）測量恢復(fù)力 及位移值 （5）由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和反應(yīng)分析 運動方程能夠簡化為： 結(jié)構(gòu)擬動力試驗的工作流程圖2-20.tif 3. 試驗裝置 2.4.5 結(jié)構(gòu)動力特性試驗 1. 頻率 （1）自由振動法。 （2）強(qiáng)迫振動法。 （3）隨機(jī)荷載激振法。圖2.21 有阻尼自由振動曲線圖2.22 結(jié)構(gòu)受強(qiáng)迫振動時的共振曲線 2. 振

12、型 3. 阻尼 （1）自由振動法確定阻尼 （2.1） （2.2） （2.3） （2.4） n為衰減系數(shù) 為有阻尼時的圓頻率 為不考慮阻尼時的圓頻率 阻尼比圖2.23 有阻尼自由振動波形圖 則相鄰周期振幅之比為： 所以阻尼比為（2.5）（2.6）結(jié)構(gòu)的阻尼系數(shù)為（2.7）平均衰減系數(shù)（2.8）阻尼比圖2.24 無零線的有阻尼自由振動波形圖（2）按強(qiáng)迫振動的共振曲線確定結(jié)構(gòu)的阻尼。穩(wěn)態(tài)強(qiáng)迫振動的振幅值為：x=Bsin(t+)動力系數(shù)（放大系數(shù)）()為（2.9） （2.10）（2.11）（2.12）圖2.25 動力系數(shù)曲線圖衰減系數(shù)結(jié)構(gòu)的阻尼比（3）由動力系數(shù)()求阻尼比。當(dāng)=，結(jié)構(gòu)共振，這時動力系

13、數(shù)為 2.4.6 結(jié)構(gòu)動力荷載試驗 1. 周期性動力荷載試驗的加載制度 （1）強(qiáng)迫振動共振加載。 （2）有控制的逐級動力反應(yīng)測試試驗。 2. 非周期性動力荷載試驗的加載設(shè)計 （1）地震模擬振動臺動力反應(yīng)測試試驗的荷載設(shè)計。 （2）人工地震模擬動力荷載測試試驗的荷載設(shè)計。 （3）對于天然地震，則是在頻繁發(fā)生地震的地區(qū)等待天然地震對結(jié)構(gòu)的動力影響。 2.4.7 結(jié)構(gòu)疲勞試驗圖2.26 疲勞應(yīng)力與荷載次數(shù)關(guān)系圖 1. 疲勞測試項目 （1）抗裂性及開裂荷載； （2）裂縫寬度及其發(fā)展； （3）最大撓度及其變化幅度； （4）疲勞極限值。 2疲勞測試荷載 （1）疲勞測試荷載取值。 （2）疲勞測試的荷載頻率。

14、 （3）疲勞循環(huán)次數(shù)。 中級制吊車梁 重級制吊車梁 3. 疲勞測試程序 4. 疲勞試件安裝要求圖2.27 疲勞測試步驟示意圖2.28 柱彎剪試驗裝置 2.4.8 試驗加載裝置的設(shè)計 1. 強(qiáng)度要求 2. 剛度要求 3. 真實性要求 4. 簡便性要求 2.4.9 試驗設(shè)備準(zhǔn)備計劃圖2.29 偏壓剪短柱的試驗裝置2.5 試驗觀測方案設(shè)計2.5.1 觀測項目的確定2.5.2 測點的選擇與布置2.5.3 儀器的選擇與測讀的原則（1）儀器的選擇（2）讀數(shù)的原則 2.5.4 儀器儀表準(zhǔn)備計劃 2.6 結(jié)構(gòu)試驗與材料力學(xué)性能的關(guān)系 2.7 結(jié)構(gòu)試驗的技術(shù)性文件 2.7.1 試驗大綱 2.7.2 試驗記錄 2

15、.7.3 試驗報告第3章建筑結(jié)構(gòu)試驗荷載 3.1 概述 3.2 重力荷載 3.2.1 重力直接加載方法 1. 加荷作用方式圖3.1 用重物作均勻加載實驗1.重物 2.試件 3.支座 4.支墩2. 不同荷載的特點（1）散狀材料。（2）塊體材料。圖3.2 用水作均勻加載的試驗裝置1.水 2.防水布 3.斜撐 4.試件 （3）吸濕材料。 （4）液體材料。 3.2.2 杠桿加載方法 圖3.3 杠桿加載裝置 3.3 機(jī)械力荷載 3.3.1 卷揚機(jī)、絞車加載P= n K p 圖3.4 拉力測力裝置布置圖 3.3.2 螺旋千斤頂加載 3.3.3 螺旋、彈簧加載 3.3.4 倒鏈 3.4 電 磁 荷 載 3.

16、4.1 電磁激振器 根據(jù)電磁感應(yīng)原理圖3.5 電磁式激振器的構(gòu)造圖1.外殼 2.頂桿 3.勵磁線圈 4.動圈5.支撐彈簧 6.鐵芯圖3.6 電磁激振器的工作原理圖1.信號發(fā)生器 2.勵磁電源 3.功率放大器4.電磁激振器 5.試件圖3.7 電磁振動臺組成系統(tǒng)圖1.信號發(fā)生器 2.自動控制儀 3.功率放大器 4.電磁激振器 5.振動臺臺面 6.測振傳感器 7.記錄系統(tǒng) 8.試件 9.臺坐 3.4.2 電磁式振動臺圖3.8 單、雙向作用液壓加載器圖1.端蓋 2.進(jìn)油出油口 3.油封裝置 4.活塞桿5.活塞 6.工作油缸 7.固定環(huán) 3.5 液 壓 荷 載 3.5.1 液壓加載器圖3.9 電液伺服液

17、壓系統(tǒng)的基本閉環(huán)回路1.指令信號 2.調(diào)整放大系統(tǒng) 3.油源 4.伺服閥5.加載器 6.傳感器 7.反饋系統(tǒng) 3.5.2 液壓加載系統(tǒng) 3.5.3 大型結(jié)構(gòu)試驗機(jī) 3.5.4 電液伺服液壓系統(tǒng) 1. 電液伺服加載系統(tǒng)的工作原理 2. 電液伺服閥的工作原理 3.5.5 地震模擬振動臺 下面對地震模擬振動臺的組成和工作原理作一扼要說明： 1. 振動臺臺體結(jié)構(gòu) 2. 液壓驅(qū)動和動力系統(tǒng) 3. 控制系統(tǒng) 4. 測試和分析系統(tǒng)圖3.10 地震模擬振動臺加速度控制系統(tǒng)圖a、b、c表示加速度、速度、位移信號輸入(a)、(b)、(c)表示加速度、速度、位移信號反饋1.信號輸入控制器 2.油源 3.試件 4.伺

18、服放大器 5.伺服閥6.加載器 7.振動臺 8.位移傳感器 9.加速度傳感器 圖3.11 用張拉突卸法對結(jié)構(gòu)施加沖擊力荷載 1.結(jié)構(gòu)物 2.鋼拉桿 3.保護(hù)索 4.鋼絲繩 5.絞車 6.實驗?zāi)Ｐ?7.鋼絲 8.滑輪 9.支架 10.重物 11.減振墊層3.6 慣性力荷載3.6.1 沖擊加載1. 初位移加載法圖3.12 用擺錘或落重法施加沖擊力荷載1.擺錘 2.結(jié)構(gòu) 3.落錘 4.墊層 5.試件2. 初速度加載法圖3.13 反沖激振器結(jié)構(gòu)示意圖1.燃燒室殼體 2.底座 3.噴管 4.火藥 5.點火裝置3. 反沖激振法圖3.14 反沖激振器輸出特性曲線1.升壓段 2.高峰段 3.平衡壓力工作段 4

19、.后效段 3.6.2 離心力加載 圖3.15 機(jī)械式激振器的原理圖 3.6.3 直線位移慣性力加載 圖3.16 直線位移慣性力加載系統(tǒng) 3.7 氣 壓 荷 載 圖3.17氣壓加載裝置示意圖 自上而下共有6層裝置： 1.螺母 2.壓梁 3.拼合木板4.氣囊 5.試件 6.試驗支座 3.8 人力激振荷載 3.9 隨 機(jī) 荷 載 3.10 荷載反力設(shè)備 3.10.1 支座 （1）必須保證結(jié)構(gòu)在支座處能自由轉(zhuǎn)動和結(jié)構(gòu)在支座處能正確地傳遞力。支承墊板的長度l可按下式進(jìn)行計算：圖3.18 鉸支座的形式和構(gòu)造 （2）鉸支座處的上下墊板要有一定剛度。 墊板厚度d可按下式計算： （3）滾軸強(qiáng)度的要求。并按下式進(jìn)

20、行強(qiáng)度驗算表3.1 滾軸直徑選用表 （4）滾軸的長度圖3.19 分配梁設(shè)置示意圖 3.10.2 分配梁圖3.20 豎向分配梁示意圖1.試驗?zāi)Ｐ?2.支撐架 3.調(diào)節(jié)系統(tǒng) 4.分配梁 3.10.3 荷載架 1. 豎向荷載架 2. 水平荷載架 3. 反力墻圖3.21 荷載架示意圖1.橫梁 2.千斤頂 3.地腳螺栓 1.三角架 2.千斤頂 3.壓梁 1.試件 2.伺服千斤頂 3.地腳螺栓圖3.22 抗彎大梁臺座的荷載試驗裝置 3.10.4 結(jié)構(gòu)試驗臺座 1. 抗彎大梁式臺座和空間桁架式臺座圖3.23 空間桁架式臺座圖3.24 兩種板式試驗臺 2. 地面試驗臺座圖3.25 箱式試驗臺座示意圖1.實驗試

21、件 2.荷載架 3.千斤頂 4.液壓操作臺 5.臺座孔圖3.26 現(xiàn)場試驗加荷方案圖1.實驗試件 2.荷載架 3.平衡重 4.鋪板 5.橫梁 3.10.5 現(xiàn)場試驗的荷載裝置第4章建筑結(jié)構(gòu)試驗測試技術(shù) 4.1 概 述 4.1.1 儀器設(shè)備的分類 4.1.2 試驗儀器儀表的主要技術(shù)性能指標(biāo) （1）刻度值。 （2）量程。 （3）靈敏度。 （4）分辨率。 （5）線性度。 （6）穩(wěn)定性。 （7）重復(fù)性。 （8）頻率響應(yīng)。 4.1.3 結(jié)構(gòu)試驗對儀器設(shè)備的使用要求 4.2 電阻應(yīng)變片 4.2.1 電阻應(yīng)變片的工作原理 圖4.1 金屬絲的電阻應(yīng)變原理 1.受力前的金屬絲 2.受力后的金屬絲（4.1）（4.

22、2）（4.3）圖4.2 電阻應(yīng)變片構(gòu)造示意圖1.引出線 2.電阻線 3.覆蓋層 4.基底層 4.2.2 電阻應(yīng)變片的構(gòu)造 電阻應(yīng)變片的主要技術(shù)指標(biāo)如下； （1）電阻值R（）。 （2）標(biāo)距l(xiāng)。 （3）靈敏系數(shù)K。圖4.3 幾種電阻應(yīng)變片1，2，3，7，9.箔式電阻應(yīng)變片 4.半導(dǎo)體應(yīng)變片5.絲繞式電阻應(yīng)變片 6.短接式電阻應(yīng)變片 8.焊接電阻應(yīng)變片 4.2.3 電阻應(yīng)變片的種類和粘貼方法表4.1續(xù)表圖4.4 惠斯登電橋的橋路圖 4.3 應(yīng)變測量 4.3.1 電阻應(yīng)變儀測量應(yīng)變 1. 應(yīng)變儀工作原理（4.4）（4.5）（4.6）（4.7） 2. 橋路組成的類別 （1）等臂橋路。 （2）1/4電橋橋

23、路。 （3）半橋橋路。 （4）全橋橋路。 3. 橋路讀數(shù)值構(gòu)成特點（4.8）（4.9） 4. 溫度補(bǔ)償技術(shù) （1）同一橋路具有相同的溫度效應(yīng)，即 （2）外補(bǔ)橋路補(bǔ)償片的荷載效應(yīng)為零，即 5. 橋路的連接技術(shù)（4.10）表4.2續(xù)表4-2續(xù)圖4.5 半橋外補(bǔ)一片多補(bǔ)工作原理橋路示意圖 6. 一片多補(bǔ)技術(shù)的工作原理圖4.6 半橋橋路 圖4.7 全橋橋路 7. 應(yīng)變儀半橋與全橋切換技術(shù)的工作原理 4.3.2 其他方法測量應(yīng)變 1. 位移方法 =l/l （4.11） 2. 光測法 4.4 傳感器的分類 4.4.1 傳感器的分類 4.4.2 傳感器的組成 1. 機(jī)械式傳感器 機(jī)械式傳感器利用機(jī)械原理進(jìn)行

24、工作，主要由以下4部分組成： （1）感受裝置。 （2）轉(zhuǎn)換裝置。 （3）顯示裝置。 （4）附屬裝置。 2. 電測傳感器 電測傳感器主要由以下4部分組成： （1）感受裝置。 （2）轉(zhuǎn)換裝置。 （3）傳輸裝置。 （4）附屬裝置。 3. 其他傳感器圖4.8 幾種測力計及傳感器 4.5 常用傳感設(shè)備 4.5.1 測力傳感器圖4.9 幾種常用位移傳感器構(gòu)造原理圖1.測桿 2.外殼 3.彈簧 4.電阻應(yīng)變片5.電阻絲 6.線圈 7.電纜 4.5.2 線位移傳感器圖4.10 傾角傳感器示意圖1.長水準(zhǔn)管 2.水準(zhǔn)泡 3.讀數(shù)盤 4.測微輪 5.試件 6.圓水準(zhǔn)器 7.電阻應(yīng)變片 8.質(zhì)量塊 4.5.3傾角傳

25、感器圖4.11 應(yīng)變片或?qū)щ娖崮び^測裂縫示意圖 4.5.4 裂縫觀測儀圖4.12 測振傳感器力學(xué)原理 4.5.5 測振傳感器 1. 測振傳感器工作原理（4.12）（4.13）（4.14）（4.15）（4.16）（4.17）圖4.13 幅頻特性曲線 圖4.14 相頻特性曲線2. 傳感器的頻率特性（4.18）圖4.15 加速度傳感器的幅頻特性曲線（4.19）（4.20）（4.21）圖4.16 磁電式速度傳感器1.信號輸出 2.線圈 3.磁鋼 4.阻尼器 5.彈簧片 3. 磁電式速度傳感器圖4.17 擺式傳感器 1.彈簧 2.信號輸出 3.線圈 4.磁鋼 5.外殼（4.22）圖4.18 加速度傳感器

26、原理1.外殼 2.硬彈簧3.質(zhì)量塊 4.壓電晶體 4. 壓電式加速度傳感器 （1）靈敏度。 （2）安裝諧振頻率。 （3）頻率響應(yīng)。 （4）橫向靈敏度比。 （5）幅值范圍。圖4.19 X-Y 記錄儀工作原理1.傳感器 2.橋盒 3.應(yīng)變儀 4.電源5.繪圖筆 6.大車 7.小車 8.記錄儀 4.6 試驗記錄方法 4.6.1 概況 4.6.2 X-Y 記錄儀圖4.20 光線示波器的工作原理1.張絲 2.線圈 3.磁場 4.鏡片 5.光源6.輸入線 7.記錄線 8.頻閃燈 4.6.3 光線示波器圖4.21 直接記錄式磁帶記錄儀原理圖 4.6.4 磁帶記錄儀 4.6.5 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 1. 數(shù)據(jù)采集系

27、統(tǒng)的組成圖4.22 組合式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成圖4.23 數(shù)據(jù)流通過程 2. 數(shù)據(jù)采集過程圖4.24 回彈原理示意圖 4.7 建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)場測試技術(shù) 4.7.1 混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測試驗 1. 回彈法檢測混凝土強(qiáng)度 （1）回彈法的基本原理。 （2）回彈值與強(qiáng)度值的關(guān)系。 直線方程 冪函數(shù)方程 拋物線方程 二元方程 （3）測試方法。 （4）數(shù)據(jù)處理。圖4.25 混凝土超聲波檢測系統(tǒng) 2. 超聲脈沖法檢測混凝土強(qiáng)度 指數(shù)函數(shù)方程 冪函數(shù)方程 拋物線方程 測區(qū)聲波傳播速度 ，其中， 3. 超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度 平面型方程 曲面型方程 4. 鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度 表4.3 芯樣試件混凝土強(qiáng)度的換算系

28、數(shù) 5. 拔出法檢測混凝土強(qiáng)度 6. 超聲法檢測混凝土缺陷 （1）混凝土裂縫檢測。圖4.26 平測法檢測裂縫深度 圖4.27 斜測法檢測裂縫深度圖4.28 鉆孔檢測裂縫深度圖4.29 裂縫d-A坐標(biāo)圖4.30 混凝土缺陷對測圖4.31 混凝土缺陷檢測鉆孔法測點布置 （2）混凝土內(nèi)部空洞缺陷的檢測。 圖4.32 混凝土內(nèi)部空 洞尺寸估算圖4.33 平測法檢測混凝土表層損傷厚度圖4.34 混凝土表層損傷 “時-距”圖 （3）混凝土表層損傷的檢測。圖4.35 鋼筋影響感應(yīng)電流示意圖 7. 混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋位置和鋼筋銹蝕的檢測 （1）鋼筋位置的檢測。圖4.36 鋼筋銹蝕測試儀原理圖1.毫伏表 2.銅棒電

29、極 3.硫酸銅飽和溶液4.多孔接頭 5.鋼筋 （2）鋼筋銹蝕的檢測。 表4.4 鋼筋銹蝕狀況的判別標(biāo)準(zhǔn) 8. 沖擊回波法檢測混凝土內(nèi)部缺陷及厚度 長期以來，人們一直尋求以聲波反射（回波）的方法來探測混凝土內(nèi)部缺陷。這種方法有以下優(yōu)點： （1）可單面測試，擴(kuò)大應(yīng)用范圍； （2）可獲得缺陷明確的反射信號，直觀，測一點即可判斷一點； （3）勿需丈量測距，測試方便； （4）可以很方便的測量結(jié)構(gòu)厚度。 9. 雷達(dá)法檢測技術(shù) 雷達(dá)波檢測具有如下的技術(shù)特點： （1）對混凝土有較強(qiáng)的穿透能力，可測較大深度。 （2）可實現(xiàn)非接觸探測，可作實時檢測，探測速度快。 （3）以減小波長和增大頻率寬度，實現(xiàn)高分辨率的探測

30、。 （4）微波有極化特性，可確定缺陷的形狀和取向。 4.7.2 鋼管混凝土質(zhì)量檢測 4.7.3 紅外成像無損檢測技術(shù) 4.7.4 鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測 （1）鋼材強(qiáng)度測定 （2）超聲法檢測鋼材和焊縫缺陷圖4.37 脈沖反射法探傷示意圖 圖4.38 斜向探頭測缺陷位置 4.7.5 砌體結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測 （1）磚砌體強(qiáng)度的間接測定法 1）沖擊法。 單位功的表面積增量與試樣強(qiáng)度之間的關(guān)系為 2）回彈法。 3）推出法。 4）筒壓法。 5）砂漿片剪切法。 6）點荷法。 7）射釘法。 （2）磚砌體原位軸心抗壓強(qiáng)度測定法 1）扁頂法。 2）原位軸壓法。 3）原位剪切法。圖4.39 砌體扁頂法的試驗裝置 圖4.40 原

31、位軸壓法的試驗裝置圖4.41 原位單面剪切裝置示意圖 1.現(xiàn)澆混凝土傳力件 2.槽 3.試件圖4.42 原位單磚雙面剪切裝置示意圖1.試件 2.掏空的灰縫第5章建筑結(jié)構(gòu)試驗相似模型設(shè)計基礎(chǔ) 5.1 概述 5.1.1 模型試驗的優(yōu)點 1）經(jīng)濟(jì)性好。 2）針對性強(qiáng)。 3）數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。圖5.1 分析方法的比較 5.1.2 模型試驗的應(yīng)用范圍 1）代替大型結(jié)構(gòu)試驗或作為大型結(jié)構(gòu)試驗的輔助試驗。 2）作為結(jié)構(gòu)分析計算的輔助手段。 3）驗證和發(fā)展結(jié)構(gòu)設(shè)計理論。 5.2 相 似 概 念 5.2.1 相似的含義 5.2.2 相似量的表達(dá) 1. 幾何相似（5.1） 2. 荷載相似 3. 時間相似 4. 質(zhì)量相似

32、5. 邊界條件相似 6. 初始條件相似（5.2）（5.3）（5.4） 5.3 相 似 原 理 5.3.1 性質(zhì)定理 1. 性質(zhì)定理一 1）名詞解釋 2）定理描述（5.5）（5.6）（5.7） 2. 性質(zhì)定理二 1）名詞解釋 2）定理描述 3. 性質(zhì)定理三 4. 性質(zhì)定理四 1）名詞解釋圖5.2 基本量綱與基礎(chǔ)物理量數(shù)量關(guān)系圖 2）定理描述 5. 性質(zhì)定理五 1）名詞解釋 2）定理描述（5.8）（5.9）（5.10）（5.11） 5.3.2 性質(zhì)推論 1. 推論一 2. 推論二 3. 推論三 4. 推論四 5. 推論五 5.3.3 判定定理 5.3.4 相似定理的配合關(guān)系 5.4 量綱分析 5.

33、4.1 量綱的基本性質(zhì) 常用物理量及物理常數(shù)的量綱 量綱具有以下的性質(zhì)： 1）兩個物理量相等，是指不僅數(shù)值相等，而且量綱也要相同。 2）兩個同量綱參數(shù)的比是無量綱參數(shù)，其值不隨所取單位的大小而變。 3）一個完整的物理方程式中，各項的量綱必須相同，因此方程才能用加、減并用等號聯(lián)系起來，這一性質(zhì)稱為量綱和諧。 比如，在 中，只有各項的量綱相同，該方程才能成立。表5.1.tif 4）組合量綱可以和基本量綱組成無量綱組合，基本量綱之間不能組成無量綱組合。一個組合量綱與其他量綱至少能夠組成一個無量綱組合。 5.4.2 基礎(chǔ)物理量的條件 5.4.3 量綱分析舉例（5.12）（5.13）（5.14）在絕對系

34、統(tǒng)中，用基本量綱來表示這些量的量綱：（5.15）（5.16）5.5 模型設(shè)計1. 確定影響結(jié)構(gòu)性能的物理量2. 確定基礎(chǔ)物理量（5.17）（5.18）（5.19）3. 寫出量綱矩陣4. 求出相似準(zhǔn)則（5.20）1. 根據(jù)性質(zhì)定理三，確定相似指數(shù)（5.21）（5.22） 2. 根據(jù)試驗材料和試驗?zāi)芰泶_定設(shè)計試件尺寸 3. 根據(jù)相似指數(shù)，確定相似常數(shù)（5.23）（5.24）第6章建筑結(jié)構(gòu)試驗數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ) 6.1 概述 6.2 數(shù)據(jù)整理和換算 6.3 數(shù)據(jù)誤差分析 6.3.1 統(tǒng)計分析的概念 1. 平均值 （1）算術(shù)平均值 （2）幾何平均值 （3）加權(quán)平均值 2. 標(biāo)準(zhǔn)差（6.1）（6.2）（6.

35、3）（6.4）3. 變異系數(shù)4. 隨機(jī)變量和概率分布（6.5）（6.6）圖6.1 頻率直方圖和累計頻率圖 正態(tài)分布 概率密度分布函數(shù)為： 其分布函數(shù)為：（6.7）（6.8）圖6.2 正態(tài)分布密度函數(shù)圖 6.3.2 誤差的分類 1. 系統(tǒng)誤差 2. 隨機(jī)誤差 3. 過失誤差（6.9）（6.10）（6.11） 6.3.3 誤差計算 誤差的平均值為： 誤差的標(biāo)準(zhǔn)值為： 變異系數(shù)為：（6.12）（6.13）（6.14） 6.3.4 誤差傳遞 （1） 代數(shù)和 （2） 乘法（6.15）（6.16）（6.17）（3） 除法（4） 冪函數(shù)（5） 對數(shù)（6.18） 6.3.5 誤差的檢驗 1. 系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)和

36、消除 2. 隨機(jī)誤差 通常認(rèn)為隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布，它的分布密度函數(shù)為： 表6.1 與某一誤差范圍對應(yīng)的概率（6.19） 3. 異常數(shù)據(jù)的舍棄 常用的判別范圍和鑒別方法如下： （1） 3方法。 （2）肖維納（Chauvenet）方法。 （3）格拉布斯（Grubbs）方法。 下面以例題的形式加以說明： 【例題】測定一批構(gòu)件的承載能力，得4 520、4 460、4 610、4 540、4 550、4 490、4 680、4 460、4 500、4 830（單位：N m），問其中是否包含過失誤差？（6.20）【解】求平均值：（1）按3準(zhǔn)則，如果符合 則認(rèn)為 包括過失誤差而把它剔除，因為 所以,數(shù)據(jù)4

37、 830應(yīng)保留。 （2）按肖維納（Chauvenet）準(zhǔn)則方法，如果符 合 則認(rèn)為 包括過失誤差而把它剔除，因為n=10，查表6.2得 所以,數(shù)據(jù)4 830應(yīng)剔除。 （3）按格拉布斯（Grubbs）準(zhǔn)則方法，如果符合 則認(rèn)為 包括過失誤差而把它剔除，因為n=10，取=0.05，查表6.3得 所以,數(shù)據(jù)4 830應(yīng)剔除。 若取=0.01，查表6.3得 所以,數(shù)據(jù)4 830應(yīng)保留。 6.4 數(shù)據(jù)的表達(dá) 6.4.1 表格方式 表6.4 設(shè)計應(yīng)力狀態(tài)下各試件的承載力及撓度 6.4.2 圖像方式 1. 曲線圖 下面介紹三點滑動平均法的計算式： 2. 形態(tài)圖 3. 直方圖和餡餅形圖圖6.3 圓形截面預(yù)應(yīng)力木梁荷載-撓度曲線圖6.4 矩形截面預(yù)應(yīng)力木梁荷載-撓度曲線 6.4.3 函數(shù)方式 1. 確定函數(shù)形式（6.22） 2. 求函數(shù)表達(dá)式的系數(shù) （1）回歸分析。（6.23）（6.24）（6.25） （2）一元線性回歸分析。 相對的偏差平方之和Q為：（6.26）（6.27）（6.28）（6.29） （3）一元非線性回歸分析。 （4）多元線性回歸分析。 （5）系統(tǒng)識別方法。（6.30）（6.31） 6.5 學(xué)術(shù)論文寫作格式 6.5.1 試驗研究的特點 1. 試驗研究的含義 2. 試驗研究的共性 6.5.2 論文的組成及其功能 6.5.3 主體的組成及其功能 1. 引言部分 2. 正文部分 3.