土木工程試驗

第一章緒論結(jié)構(gòu)試驗：結(jié)構(gòu)試驗是在結(jié)構(gòu)物或試驗對象上，利用設(shè)備儀器為工具，以各種試驗技術(shù)為手段，在施加各種作用的工況下，通過量測與試驗對象的剛度、抗裂度、裂縫狀態(tài)、強(qiáng)度、承載力、穩(wěn)定和耗能能力等，并用以檢驗和發(fā)展結(jié)構(gòu)的計算理論。根據(jù)實(shí)驗?zāi)康?，分為研究性試驗和檢驗性試驗。研究性試驗：一般在室內(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，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)。檢驗性試驗：對象一般是真實(shí)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，其目的是通過試驗來檢驗結(jié)構(gòu)構(gòu)件是否符合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范及施工驗收規(guī)范的要求，并對檢驗結(jié)果做出技術(shù)結(jié)論。根據(jù)試驗的荷載性質(zhì)，分為靜力試驗和動力試驗。按荷載作用時間的長短，分為短期荷載試驗和長期荷載試驗。長期荷載試驗：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)件的裂縫開展與剛度退化等。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(shí)施的檢測工作。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，，連接構(gòu)件是否松動等，主要是進(jìn)行定性判別；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(xué)性能和幾何特征。。對觀察到的情況要詳細(xì)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)計和計算。第二章研究性試驗主要包括：設(shè)計、準(zhǔn)備、實(shí)施和總結(jié)4個階段。在設(shè)計試件尺寸時，一般可分為原型和模型兩大類。原型試件：可很好的反映實(shí)際構(gòu)造，是最為理想的，但由于原型試件都是足尺的，勢必導(dǎo)致試驗的規(guī)模很大，所需加載設(shè)備的噸位很高，制作試件的材料費(fèi)、加工費(fèi)也隨之增加。模型試驗：（優(yōu)點(diǎn)同上缺點(diǎn)），但與實(shí)際存在差距。為保證試驗工作的正常進(jìn)行，試驗裝置必須專門設(shè)計，具體要求：試驗裝置應(yīng)有足夠的剛度，足夠承載力和穩(wěn)定性。試驗結(jié)構(gòu)構(gòu)件的跨度、支承方式、支撐等條件和受力狀態(tài)應(yīng)符合設(shè)計計算簡圖，在整個試驗過程中保持不變。試驗裝置要滿足構(gòu)件的邊界條件和受力變形的真實(shí)狀態(tài)，且不應(yīng)分擔(dān)試驗結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受的試驗荷載和不應(yīng)阻礙結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形的自由發(fā)展。應(yīng)滿足試件就位支承、荷載設(shè)備安裝、試驗荷載傳遞和試驗過程的正常工作要求荷載作用下的變形可分為：整體變形（梁的撓度、轉(zhuǎn)角、支座偏移）和局部變形（應(yīng)變、裂縫、鋼筋滑移等）。用儀器對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行內(nèi)力、變形等參數(shù)的測量時，測點(diǎn)的選擇與布置應(yīng)滿足：在滿足試驗?zāi)康牡那疤嵯?，?yīng)使重點(diǎn)觀測項目突出，測點(diǎn)宜少不宜多測點(diǎn)的位置必須有代表性，以便能測取最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)測點(diǎn)的布置應(yīng)有利于試驗時操作和測度應(yīng)布置一定數(shù)量的校核性測點(diǎn)，以便校核量測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性儀器選擇與測度原則：必須能滿足試驗所需的精讀與量程要求，防止盲目選用高準(zhǔn)確度和高靈敏度的精密儀器，必須考慮測度方便、省時，必要時采用自動記錄裝置；量測儀器的型號規(guī)格應(yīng)盡可能一致，種類越少越好。安全措施：1.試驗前對工作人員進(jìn)行安全交底安裝、拆除及試驗設(shè)備儀器的操作均應(yīng)符合有關(guān)的安全技術(shù)規(guī)程的規(guī)定試驗使用的設(shè)備應(yīng)有操作規(guī)程，并應(yīng)嚴(yán)格遵守試驗地區(qū)宜設(shè)置明顯標(biāo)志防止試驗結(jié)構(gòu)構(gòu)件和設(shè)備的倒塌，并應(yīng)設(shè)置安全托架或支墩當(dāng)荷載達(dá)到承載力試驗荷載計算值的85%時，宜拆除可能損壞的儀表準(zhǔn)備階段工作約占全部試驗工作量的1/2~1/3以上。第三章加載方式：重物加載、氣壓加載、機(jī)械器具加載、液壓加載、動力加載法（慣性力加載法、電磁加載、現(xiàn)場激振方法）重力加載：可以采用的重物有專門制作的標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵砝碼、混凝土試塊和水箱等；在現(xiàn)場試驗可以就地取材如磚、砂、石和袋裝水泥等建筑材料。螺旋千斤頂和彈簧均適用于長期荷載試驗。電液伺服閉環(huán)控制：P23水平反力裝置主要由反力墻及千斤頂水平連接件等組成豎向反力裝置主要由荷載架、千斤頂連接桿件組成支座有活動鉸支座、固定鉸支座、球鉸支座和刀口支座。對鉸支座的基本要求：保證試件在支座處能自由轉(zhuǎn)動、保證試件在支座處力的傳遞、支座處鉸的上下墊板要有一定的剛度、滾軸的長度、一般取等于試件支承處截面寬度b、滾軸的直徑進(jìn)行強(qiáng)度驗算。支墩和地基要求在試驗荷載下的總壓縮變形不宜超過試件構(gòu)件撓度的1/10單向簡支試件的2個支墩的高差應(yīng)符合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計要求，偏差不宜大于試件跨度的1/50第四章結(jié)構(gòu)試驗所用量測儀器一般采用偏位測定法和零位測定法兩種量測儀器的主要指標(biāo)：量程、刻度值、分辨率、靈敏度、精確度量測儀器的選用：1.符合量測所需的量程及精度要求（一般應(yīng)使最大被測值控制在儀器的2/3量程范圍附近；為保證量測精度，應(yīng)使儀器的最小刻度值不大于最大被測值的5%）2.動力試驗量測儀器，其線性范圍、頻響特性及相移特性等都應(yīng)滿足試驗要求3.對于安裝在結(jié)構(gòu)上的儀器或傳感器，要求自重輕、體積小、不影響結(jié)構(gòu)的工作4.同一試驗中選用的儀器種類應(yīng)盡可能少，以便同一數(shù)據(jù)的精度5.選用儀器時應(yīng)考慮試驗的環(huán)境條件結(jié)構(gòu)的應(yīng)力梯度較大時，應(yīng)變計標(biāo)距應(yīng)盡可能?。坏珜炷两Y(jié)構(gòu)，應(yīng)變計的標(biāo)距應(yīng)大于2~3倍最大骨料粒徑電阻應(yīng)變儀的測量原理是通過惠思登電橋，將微小電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷夯螂娏髯兓N有應(yīng)變片的構(gòu)件總處在某一溫度場中．當(dāng)溫度有變化時，會造成應(yīng)變片敏感柵電阻的變化；此外．當(dāng)電阻絲的線脹系數(shù)與構(gòu)件材料不同時．電阻絲受到附加的拉伸(或壓縮)，從而造成電阻的變化，引起應(yīng)變儀指示電表的示值變動。這些現(xiàn)象叫做應(yīng)變片的溫度效應(yīng)。這種非被測應(yīng)變，在嚴(yán)重時每溫升1℃、可達(dá)幾十微應(yīng)變(με)，必須設(shè)法排除。排除混度效應(yīng)影響的措施，稱為溫度補(bǔ)償。溫度補(bǔ)償片可采用溫度補(bǔ)償片法、工作片互補(bǔ)法和溫度自補(bǔ)法三種。振動量測設(shè)備是由感受、放大和顯示記錄三部分組成。第五章一般結(jié)構(gòu)靜載試驗的加載程序分為預(yù)載、正常使用荷載、極限荷載三個階段，每個階段應(yīng)分若干級加載。預(yù)載的目的在于：1.使試件各部分接觸良好，進(jìn)入正常工作狀態(tài)，荷載與變形關(guān)系趨于穩(wěn)定2.檢驗全部試驗裝置的可靠性3.檢驗全部量測儀表工作正常與否4.檢查現(xiàn)場組織工作和人員的工作情況，起演習(xí)作用。預(yù)加荷載不宜超過計算開裂荷載的70%（含自重）計算：實(shí)際撓度值P72裂縫量測主要包括測定開裂荷載、裂縫位置，裂縫的寬度和深度，以及描述裂縫的發(fā)展和分布第七章結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土抗壓強(qiáng)度的檢測，可采用回彈法、鉆芯法、超聲法、超聲回彈綜合法、后裝拔出法等回彈法：測試應(yīng)在事先劃定的測區(qū)內(nèi)進(jìn)行，每一構(gòu)件測區(qū)數(shù)不少于10個，每個測區(qū)面積200mm×200mm，每一測區(qū)設(shè)16個回彈點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)的間距一般不小于30mm，一個測點(diǎn)只允許回彈一次，然后從測區(qū)的16個回彈值中分別剔除3個最大值和3個最小值，取余下10個有效回彈值的平均值作為該地區(qū)的回彈值。碳化深度的測量：1）原因：隨著砼齡期的增長，混凝土表面的氫氧化碳與空氣中的二氧化碳起化學(xué)作用形成碳酸鈣結(jié)硬層，這樣，使用回彈儀測混凝土強(qiáng)度會偏高，應(yīng)進(jìn)行修正2）原理：混凝土中的氫氧化碳遇酒精濃液會變紅色3)用合適的工具在測區(qū)表面形成直徑15公分的孔洞，其深度大于混凝土的碳化深度，然后除凈孔洞中的粉未和碎屑，不得用水沖洗，用濃度為1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞內(nèi)壁邊緣處，再用深度測量工具測量出已碳化與未碳化混凝土交界面到砼表面的垂直距離多次，不少于3次，取平均值，精確到0.5毫米，碳化層深度測點(diǎn)不少于構(gòu)件測區(qū)數(shù)的30%超聲法：利用混凝土的抗壓強(qiáng)度與超聲波在混凝土中的傳播參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系檢測混凝土的強(qiáng)度。（混凝土強(qiáng)度越高，相應(yīng)超聲波聲速也越大。）超聲回彈綜合法是指采用超聲檢測儀和回彈儀，在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土的同一測區(qū)分別測量超聲聲時和回彈值，再利用已建立的測強(qiáng)公式，推算該測區(qū)混凝土強(qiáng)度的方法。具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.混凝土的齡期和含水率對回彈值和聲速都有影響，兩者結(jié)合的綜合法可以減少混凝土齡期和含水率的影響2.回彈法通過混凝土表層的彈性和硬度反應(yīng)混凝土的強(qiáng)度，