土木工程構(gòu)造試驗(yàn)與檢測論文

土木工程構(gòu)造試驗(yàn)與檢測論文土木工程構(gòu)造試驗(yàn)與檢測總結(jié)衣食住行是人類生活的主要方面，其中住固然不是最重要的，卻也是必不可少的。而這學(xué)期學(xué)習(xí)的土木工程構(gòu)造試驗(yàn)與檢測讓我了解到一個(gè)建筑的來之不易，更讓我了解到建筑質(zhì)量的重要性。構(gòu)造試驗(yàn)與檢測是一項(xiàng)科學(xué)實(shí)踐性很強(qiáng)的活動(dòng)，是研究和發(fā)展工程構(gòu)造新材料、新體系、新工藝，也是探索構(gòu)造設(shè)計(jì)新理論及驗(yàn)證明體構(gòu)造的受力性能、承載力和可靠性的重要手段。通過學(xué)習(xí)這門課程，我了解到了建筑構(gòu)造檢測和試驗(yàn)的任務(wù)，目的，定義和作用，也了解到進(jìn)行土木工程構(gòu)造試驗(yàn)與檢測的工具，比方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。構(gòu)造試驗(yàn)是以工程構(gòu)造、構(gòu)件或者構(gòu)造模型為對象，以試驗(yàn)儀器設(shè)備為工具，以各種測試技術(shù)為手段，通過試驗(yàn)方式量測構(gòu)造受載后的各種參數(shù)〔位移、應(yīng)力、應(yīng)變、裂縫、振幅、頻率、加速度等〕，據(jù)此，對構(gòu)造物的工作性能作出評價(jià)，對建筑物的承載能力、安全性能作出正確的評定，確定構(gòu)造對使用要求的符合程度，并用以檢驗(yàn)和發(fā)展構(gòu)造的計(jì)算理論。根據(jù)不同的試驗(yàn)?zāi)康?、荷載性質(zhì)、試驗(yàn)對象、試驗(yàn)場所、構(gòu)件毀壞與否、荷載作用時(shí)間等不同因素進(jìn)行分類，能夠?yàn)檠芯啃栽囼?yàn)和檢測性試驗(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)場試驗(yàn)、毀壞性試驗(yàn)和非毀壞性試驗(yàn)，以及短期荷載試驗(yàn)和長期荷載試驗(yàn)。1、研究性試驗(yàn)和檢測性試驗(yàn)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?，可分為研究性試?yàn)和檢測性試驗(yàn)?！?〕研究性試驗(yàn)研究性試驗(yàn)具有研究、探索和開發(fā)的性質(zhì)。其目的在于驗(yàn)證構(gòu)造設(shè)計(jì)的某一理論，或驗(yàn)證各種科學(xué)的判定、推理、假設(shè)及概念的正確性?；蚴菫榱藙?chuàng)造某種新型構(gòu)造體系及其計(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，進(jìn)而找出其變化規(guī)律，為驗(yàn)證設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法提供根據(jù)。這類試驗(yàn)通常研究下面幾個(gè)方面的問題。①驗(yàn)證構(gòu)造計(jì)算理論的假定。②為制訂設(shè)計(jì)規(guī)范提供根據(jù)。③為發(fā)展和推廣新構(gòu)造、材料與新工藝提供試驗(yàn)根據(jù)。研究性試驗(yàn)主要包括設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備、施行和總結(jié)4個(gè)階段。〔2〕檢驗(yàn)性試驗(yàn)檢測性試驗(yàn)對象一般是真實(shí)的構(gòu)造或構(gòu)件，其目的是通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)構(gòu)造構(gòu)件能否符合構(gòu)造設(shè)計(jì)施工及施工驗(yàn)收規(guī)范的要求，并對檢驗(yàn)結(jié)果作出技術(shù)結(jié)論。這類試驗(yàn)常應(yīng)用在下面幾方面。①檢驗(yàn)預(yù)制構(gòu)件或部件的構(gòu)造性能，斷定預(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)對其承載力、剛度和變形性能進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，以確定其構(gòu)造性能能否知足構(gòu)造設(shè)計(jì)和構(gòu)件檢驗(yàn)規(guī)程的指標(biāo)。②檢驗(yàn)構(gòu)造工程質(zhì)量，確定工程構(gòu)造的可靠性。對新建構(gòu)造，十分是某些重要性構(gòu)造或采用新材料、新工藝及新設(shè)計(jì)計(jì)算理論而設(shè)計(jì)建造的構(gòu)造物或構(gòu)筑物，在建成后需要進(jìn)行總體的構(gòu)造性能檢測，以綜合評價(jià)其構(gòu)造設(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?！?〕靜力試驗(yàn)靜力荷載試驗(yàn)的目的是通過對試驗(yàn)構(gòu)造或構(gòu)件直接加載，收集試驗(yàn)數(shù)據(jù)，認(rèn)識并把握構(gòu)造的力學(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)荷載逐步單調(diào)增加到構(gòu)造毀壞或預(yù)定的狀態(tài)目的，研究構(gòu)造受力性能的試驗(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)，是將地震反響所產(chǎn)生的慣性力作為荷載加在試驗(yàn)構(gòu)造上，使構(gòu)造所產(chǎn)生的非線性力學(xué)特征與構(gòu)造在實(shí)際地震動(dòng)作用下所經(jīng)歷的真實(shí)經(jīng)過完全一致?！?〕動(dòng)力試驗(yàn)。研究動(dòng)荷載的特征、構(gòu)造的動(dòng)力特性及構(gòu)造在不同性質(zhì)動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力反響試驗(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憊強(qiáng)度與疲憊壽命、大跨構(gòu)造和高聳構(gòu)造在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力問題。構(gòu)造動(dòng)力試驗(yàn)主要包括荷載特性試驗(yàn)、構(gòu)造的動(dòng)力特性試驗(yàn)、構(gòu)造的動(dòng)力反響試驗(yàn)、模擬地震振動(dòng)臺試驗(yàn)、風(fēng)洞試驗(yàn)和構(gòu)造疲憊試驗(yàn)等。①動(dòng)荷載的特性試驗(yàn)動(dòng)荷載的特性試驗(yàn)主要包括測動(dòng)荷載本身參數(shù)和主振源的測定試驗(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。通常采用直接測定法、間接測定法和比擬測定法。②構(gòu)造動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)構(gòu)造的動(dòng)力特性是進(jìn)行構(gòu)造抗震計(jì)算、解決構(gòu)造共振問題及診斷構(gòu)造累積損失的基本根據(jù)。因此構(gòu)造動(dòng)力特性參數(shù)的測試是動(dòng)力試驗(yàn)的最基本內(nèi)容。構(gòu)造的動(dòng)力特性包括構(gòu)造的自振頻率、阻尼比、振型等參數(shù)。這些參數(shù)決定于構(gòu)造的形式、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，采用人工鼓勵(lì)法或環(huán)境隨機(jī)鼓勵(lì)法使構(gòu)造產(chǎn)生振動(dòng)，同時(shí)量測并記錄構(gòu)造是速度響應(yīng)或加速度響應(yīng)，再通過信號分析得到構(gòu)造的動(dòng)力特性參數(shù)。動(dòng)力特性試驗(yàn)的對象以整體構(gòu)造為主，能夠在現(xiàn)場測試實(shí)體〔原型〕構(gòu)造的動(dòng)力特性，可以以在實(shí)驗(yàn)室對模型構(gòu)造進(jìn)行動(dòng)力特性試驗(yàn)。③構(gòu)造的動(dòng)力反響試驗(yàn)構(gòu)造動(dòng)力反響試驗(yàn)是測定構(gòu)造在實(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)器作用下廠房構(gòu)造的振動(dòng)、在移動(dòng)荷載作用下橋梁的振動(dòng)、地震時(shí)建筑構(gòu)造的動(dòng)力反響〔強(qiáng)震觀測〕等。量測得到的這些資料，用來研究構(gòu)造的工作能否正常、安全，存在何種問題，薄弱環(huán)節(jié)在何處。④模擬地震振動(dòng)臺試驗(yàn)地震對構(gòu)造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)臺試驗(yàn)是通過振動(dòng)臺對構(gòu)造輸入正弦波或地震波，能夠再現(xiàn)各種形式地震波輸入后的構(gòu)造反響和地震震害及發(fā)生的經(jīng)過，觀測試驗(yàn)構(gòu)造在相應(yīng)各個(gè)階段的力學(xué)性能，進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)分析，使人們對地震毀壞作用進(jìn)行深化的研究。⑤風(fēng)洞試驗(yàn)為了系統(tǒng)地研究風(fēng)力對各種構(gòu)造的作用，除了實(shí)測試驗(yàn)之外，還采用縮小模型或類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)。工程構(gòu)造風(fēng)洞試驗(yàn)裝置是一種能夠產(chǎn)生和控制氣流，以模擬建筑或橋梁等構(gòu)造物周圍的空氣流動(dòng)，并可量測氣流對構(gòu)造的作用，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。⑥疲憊試驗(yàn)構(gòu)造疲憊試驗(yàn)的目的就是要了解在重復(fù)荷載作用下構(gòu)造的性能及變化規(guī)律。構(gòu)造構(gòu)件疲憊試驗(yàn)一般均在專門的疲憊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，大部分采用電液伺服疲憊試驗(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)力構(gòu)造試驗(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)力構(gòu)造試驗(yàn)。3、實(shí)體試驗(yàn)和模擬試驗(yàn)根據(jù)試驗(yàn)對象的不同，可分為實(shí)體試驗(yàn)和模擬實(shí)驗(yàn)?！?〕實(shí)體試驗(yàn)實(shí)體試驗(yàn)的試驗(yàn)對象一般是實(shí)際構(gòu)造或構(gòu)件，如核電站安全殼加壓的整體性試驗(yàn)，工廠廠房構(gòu)造的剛度試驗(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汀舱鎸?shí)構(gòu)造〕并根據(jù)一定比例關(guān)系復(fù)制而成的試驗(yàn)代表物。它具有實(shí)際構(gòu)造的全部或部分特征。4、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)構(gòu)造試驗(yàn)按試驗(yàn)場合分為實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(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)?！?〕現(xiàn)場試驗(yàn)是指在生產(chǎn)和施工現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn)。5、非毀壞性試驗(yàn)和毀壞性試驗(yàn)根據(jù)構(gòu)造或構(gòu)件毀壞與否，可分為非毀壞性試驗(yàn)和毀壞性試驗(yàn)?！?〕非毀壞性試驗(yàn)有使用性能檢測和承載力檢測。檢測的對象能夠是實(shí)際構(gòu)造或構(gòu)件，可以以是足尺的模型?！?〕毀壞性試驗(yàn)的目的是為了把握試驗(yàn)構(gòu)造或構(gòu)件由彈性階段進(jìn)入塑性階段甚至毀壞階段時(shí)的構(gòu)造性能和毀壞形態(tài)等試驗(yàn)資料，常用于確定構(gòu)造或模型的實(shí)際承載力。實(shí)際上，實(shí)體構(gòu)造的毀壞性試驗(yàn)，不管在費(fèi)用還是方法上都存在一些詳細(xì)的問題，十分是在構(gòu)造進(jìn)入毀壞階段后試驗(yàn)是比擬困難的。因而，毀壞性試驗(yàn)的對象一般均以模型構(gòu)造或構(gòu)件為對象，可以以是足尺的模型或不再使用的構(gòu)造或構(gòu)件。6、短期荷載試驗(yàn)和長期荷載試驗(yàn)按荷載作用時(shí)間的長短，構(gòu)造靜力試驗(yàn)又能夠分為短期荷載試驗(yàn)和長期荷載試驗(yàn)。〔1〕短期荷載試驗(yàn)在進(jìn)行構(gòu)造試驗(yàn)是限于試驗(yàn)條件、時(shí)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(yàn)，即荷載從零開場一直施加到構(gòu)造毀壞或到某個(gè)階段進(jìn)行卸載，荷載作用時(shí)間段。〔2〕長期荷載試驗(yàn)對于研究構(gòu)造在長期荷載作用下的性能，如混凝土構(gòu)造的徐變，預(yù)應(yīng)力構(gòu)造中鋼筋的松弛，混凝土受彎構(gòu)件的裂縫開展與剛度退化等，就必須進(jìn)行靜力荷載作用下的長期試驗(yàn)。構(gòu)造檢測是為評定構(gòu)造工程的質(zhì)量或鑒定既有構(gòu)造的性能等所施行的檢測工作。構(gòu)造檢測的含義應(yīng)是廣義的，不應(yīng)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構(gòu)造或構(gòu)件的外觀情況，如構(gòu)造能否有裂縫，基礎(chǔ)能否有沉降，混凝土構(gòu)造外表能否存在蜂窩、麻面，鋼構(gòu)造焊縫能否存在夾渣、氣泡，連續(xù)構(gòu)件能否松動(dòng)等，主要是進(jìn)行定性判定；后者是指通過工具或儀器測量了解構(gòu)造構(gòu)件的力學(xué)性能和幾何特征。對觀察到的情況要具體記錄，對測量的數(shù)據(jù)要做好原始記錄，并對原始記錄進(jìn)行必要的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。1.建筑構(gòu)造檢測的分類構(gòu)造試驗(yàn)按試驗(yàn)的目的、對象、荷載性質(zhì)、試驗(yàn)場所以及試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間可將構(gòu)造分為：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)與長期荷載試驗(yàn)；試驗(yàn)室試驗(yàn)與現(xiàn)場試驗(yàn)。2.靜載檢測指構(gòu)造或構(gòu)件在靜力荷載作用下，通過專門儀器設(shè)備測得構(gòu)造或構(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)對試驗(yàn)對象進(jìn)行平穩(wěn)的一次連續(xù)施加荷載，荷載從零開場一直加到構(gòu)造構(gòu)件毀壞，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)增加荷載直到構(gòu)造構(gòu)件毀壞。3.動(dòng)載檢測對于那些在實(shí)際使用中直接承受移動(dòng)荷載或經(jīng)常性振動(dòng)的構(gòu)造或構(gòu)件，除了基本的靜載檢測以外，經(jīng)常需要作動(dòng)載檢測。一、動(dòng)載檢測內(nèi)容①振源動(dòng)力特性檢測②構(gòu)造動(dòng)力特性檢測(自振頻率、阻尼系數(shù)、振型)③構(gòu)造動(dòng)力反響檢測〔振幅、頻率、加速度、動(dòng)應(yīng)力等〕④構(gòu)造、構(gòu)件的疲憊試驗(yàn)二、構(gòu)造動(dòng)力特性檢測構(gòu)造的動(dòng)力特性又稱為構(gòu)造自振特性,建筑構(gòu)造的動(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〕常用的測定方法有〔1〕自由振動(dòng)法〔2〕