土木工程试验

第一章绪论结构试验：结构试验是在结构物或试验对象上，利用设备仪器为工具，以各种试验技术为手段，在施加各种作用的工况下，通过量测与试验对象的刚度、抗裂度、裂缝状态、强度、承载力、稳定和耗能能力等，并用以检验和发展结构的计算理论。根据实验目的，分为研究性试验和检验性试验。研究性试验：一般在室内进行，需要使用专门的加载设备和数据测试系统，以便对受载试件的变形性能作连续观察、测量和全面的分析研究，从而找出其变化规律，为验证设计理论和计算方法提供依据。检验性试验：对象一般是真实的结构或构件，其目的是通过试验来检验结构构件是否符合结构设计规范及施工验收规范的要求，并对检验结果做出技术结论。根据试验的荷载性质，分为静力试验和动力试验。按荷载作用时间的长短，分为短期荷载试验和长期荷载试验。长期荷载试验：混凝土结构的徐变，预应力结构中钢筋的松弛，混凝土受弯构件的裂缝开展与刚度退化等。结构检测是为评定结构工程的质量或鉴定既有结构的性能等所实施的检测工作。检测包括检查和测试。前者一般是指利用目测了解结构或构件的外观情况，如结构是否有裂缝，基础是否有沉降，混凝土结构表面是否存在蜂窝、麻面，钢结构焊缝是否存在夹渣、气泡，，连接构件是否松动等，主要是进行定性判别；后者是指通过工具或仪器测量了解结构构件的力学性能和几何特征。。对观察到的情况要详细记录，对测量的数据要做好原始记录，并对原始记录进行必要的统计和计算。第二章研究性试验主要包括：设计、准备、实施和总结4个阶段。在设计试件尺寸时，一般可分为原型和模型两大类。原型试件：可很好的反映实际构造，是最为理想的，但由于原型试件都是足尺的，势必导致试验的规模很大，所需加载设备的吨位很高，制作试件的材料费、加工费也随之增加。模型试验：（优点同上缺点），但与实际存在差距。为保证试验工作的正常进行，试验装置必须专门设计，具体要求：试验装置应有足够的刚度，足够承载力和稳定性。试验结构构件的跨度、支承方式、支撑等条件和受力状态应符合设计计算简图，在整个试验过程中保持不变。试验装置要满足构件的边界条件和受力变形的真实状态，且不应分担试验结构构件承受的试验荷载和不应阻碍结构构件变形的自由发展。应满足试件就位支承、荷载设备安装、试验荷载传递和试验过程的正常工作要求荷载作用下的变形可分为：整体变形（梁的挠度、转角、支座偏移）和局部变形（应变、裂缝、钢筋滑移等）。用仪器对结构或构件进行内力、变形等参数的测量时，测点的选择与布置应满足：在满足试验目的的前提下，应使重点观测项目突出，测点宜少不宜多测点的位置必须有代表性，以便能测取最关键的数据测点的布置应有利于试验时操作和测度应布置一定数量的校核性测点，以便校核量测数据的准确性仪器选择与测度原则：必须能满足试验所需的精读与量程要求，防止盲目选用高准确度和高灵敏度的精密仪器，必须考虑测度方便、省时，必要时采用自动记录装置；量测仪器的型号规格应尽可能一致，种类越少越好。安全措施：1.试验前对工作人员进行安全交底安装、拆除及试验设备仪器的操作均应符合有关的安全技术规程的规定试验使用的设备应有操作规程，并应严格遵守试验地区宜设置明显标志防止试验结构构件和设备的倒塌，并应设置安全托架或支墩当荷载达到承载力试验荷载计算值的85%时，宜拆除可能损坏的仪表准备阶段工作约占全部试验工作量的1/2~1/3以上。第三章加载方式：重物加载、气压加载、机械器具加载、液压加载、动力加载法（惯性力加载法、电磁加载、现场激振方法）重力加载：可以采用的重物有专门制作的标准铸铁砝码、混凝土试块和水箱等；在现场试验可以就地取材如砖、砂、石和袋装水泥等建筑材料。螺旋千斤顶和弹簧均适用于长期荷载试验。电液伺服闭环控制：P23水平反力装置主要由反力墙及千斤顶水平连接件等组成竖向反力装置主要由荷载架、千斤顶连接杆件组成支座有活动铰支座、固定铰支座、球铰支座和刀口支座。对铰支座的基本要求：保证试件在支座处能自由转动、保证试件在支座处力的传递、支座处铰的上下垫板要有一定的刚度、滚轴的长度、一般取等于试件支承处截面宽度b、滚轴的直径进行强度验算。支墩和地基要求在试验荷载下的总压缩变形不宜超过试件构件挠度的1/10单向简支试件的2个支墩的高差应符合结构构件的设计要求，偏差不宜大于试件跨度的1/50第四章结构试验所用量测仪器一般采用偏位测定法和零位测定法两种量测仪器的主要指标：量程、刻度值、分辨率、灵敏度、精确度量测仪器的选用：1.符合量测所需的量程及精度要求（一般应使最大被测值控制在仪器的2/3量程范围附近；为保证量测精度，应使仪器的最小刻度值不大于最大被测值的5%）2.动力试验量测仪器，其线性范围、频响特性及相移特性等都应满足试验要求3.对于安装在结构上的仪器或传感器，要求自重轻、体积小、不影响结构的工作4.同一试验中选用的仪器种类应尽可能少，以便同一数据的精度5.选用仪器时应考虑试验的环境条件结构的应力梯度较大时，应变计标距应尽可能小；但对混凝土结构，应变计的标距应大于2~3倍最大骨料粒径电阻应变仪的测量原理是通过惠思登电桥，将微小电阻变化转变为电压或电流变化贴有应变片的构件总处在某一温度场中．当温度有变化时，会造成应变片敏感栅电阻的变化；此外．当电阻丝的线胀系数与构件材料不同时．电阻丝受到附加的拉伸(或压缩)，从而造成电阻的变化，引起应变仪指示电表的示值变动。这些现象叫做应变片的温度效应。这种非被测应变，在严重时每温升1℃、可达几十微应变(με)，必须设法排除。排除混度效应影响的措施，称为温度补偿。温度补偿片可采用温度补偿片法、工作片互补法和温度自补法三种。振动量测设备是由感受、放大和显示记录三部分组成。第五章一般结构静载试验的加载程序分为预载、正常使用荷载、极限荷载三个阶段，每个阶段应分若干级加载。预载的目的在于：1.使试件各部分接触良好，进入正常工作状态，荷载与变形关系趋于稳定2.检验全部试验装置的可靠性3.检验全部量测仪表工作正常与否4.检查现场组织工作和人员的工作情况，起演习作用。预加荷载不宜超过计算开裂荷载的70%（含自重）计算：实际挠度值P72裂缝量测主要包括测定开裂荷载、裂缝位置，裂缝的宽度和深度，以及描述裂缝的发展和分布第七章结构或构件混凝土抗压强度的检测，可采用回弹法、钻芯法、超声法、超声回弹综合法、后装拔出法等回弹法：测试应在事先划定的测区内进行，每一构件测区数不少于10个，每个测区面积200mm×200mm，每一测区设16个回弹点，相邻两点的间距一般不小于30mm，一个测点只允许回弹一次，然后从测区的16个回弹值中分别剔除3个最大值和3个最小值，取余下10个有效回弹值的平均值作为该地区的回弹值。碳化深度的测量：1）原因：随着砼龄期的增长，混凝土表面的氢氧化碳与空气中的二氧化碳起化学作用形成碳酸钙结硬层，这样，使用回弹仪测混凝土强度会偏高，应进行修正2）原理：混凝土中的氢氧化碳遇酒精浓液会变红色3)用合适的工具在测区表面形成直径15公分的孔洞，其深度大于混凝土的碳化深度，然后除净孔洞中的粉未和碎屑，不得用水冲洗，用浓度为1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁边缘处，再用深度测量工具测量出已碳化与未碳化混凝土交界面到砼表面的垂直距离多次，不少于3次，取平均值，精确到0.5毫米，碳化层深度测点不少于构件测区数的30%超声法：利用混凝土的抗压强度与超声波在混凝土中的传播参数之间的相关关系检测混凝土的强度。（混凝土强度越高，相应超声波声速也越大。）超声回弹综合法是指采用超声检测仪和回弹仪，在结构或构件混凝土的同一测区分别测量超声声时和回弹值，再利用已建立的测强公式，推算该测区混凝土强度的方法。具有如下优点：1.混凝土的龄期和含水率对回弹值和声速都有影响，两者结合的综合法可以减少混凝土龄期和含水率的影响2.回弹法通过混凝土表层的弹性和硬度反应混凝土的强度，