建筑建构试验.doc

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第一章 序论

一、建筑结构试验的分类

（一）按照试验目的分类

1．生产检验性试验

所谓生产检验性试验，它的特点主要是它的试验对象是真实的结构或者真实的结构的构架，另外一个特点就是它总是要通过某几个结构或者某几个构架的试验来推断全体的质量，它不但是要做试验的这个构件的质量好坏，而且要通过它，以它为代表，要去评判整个建筑的质量的好坏，这是生产检验性试验的特点。

2．科学研究性试验

科学研究性试验的特点，它就是通过试验，找到结构受力和它的各种变形之间的关系，为理论计算提供依据。

下面就详细介绍一下生产检验性试验和科学研究性试验各做哪几方面的工作。

3．生产检验性试验的五方面工作

第一就是结构的设计和施工，通过试验进行鉴定。

第二是预制构件的性能检验。

第三项是工程改建或者加固，通过试验判断具体结构的承载能力。

第四项，就是处理工程事故，通过试验提供技术依据。

第五项，叫服役结构的可靠性鉴定，通过试验判断和评估结构的剩余寿命。

4．科学研究性试验的三方面工作

第一方面就是验证结构计算理论的假定。

第二点，就是为制定设计规范提供依据。

第三项就是为发展和推广新结构、新材料与新工艺提供实践经验。

（二）按照试验对象、荷载性质、试验场所、试验持续时间等不同因素进行分类。

1．按照试验对象来分类

按照试验对象来分，就是有真型试验与模型试验。

所谓真型试验，就是对建筑物或者是构件本身进行试验，这种试验当然因为它用真实的建筑物或者真实的构件，当然它得到的结论能反映它的真实的完整的情况，这里生产检验性试验多半的采用这种真实型的试验，这个真型试验还有一类，就是说它不是建筑物本身，而是按照建筑物真实的尺寸另外建造的一个试验对象，这种也叫真型试验。

那么按照试验对象不同，另一类试验就是模型试验，所谓模型试验就是按照真实的结构或者真实的构件，按照比例、材料，比例相似、尺寸相似、材料相似、荷载也相似这么个要求来做成个比较小的构件，而在试验室，一般的是在试验室来做，这样试验条件比较好，而且成本相对比较低而且可以反复观察，所以这种试验是结构试验当中用的最多的，尤其是科学研究性试验多半都是采用这种试验来做的。

2．按照荷载性质来分类

按照荷载性质来分类，就是静力试验与动力试验。

3．按照荷载试验持续时间来分类

按照荷载试验持续时间来分类，就是短期荷载试验和长期荷载试验。

二、结构性能检验简介

1．抽样检验

2．具体的检验指标

第二章加载装置与试验设备

1．静载加载装置，在静载加载装置中包括重物加载、机械式加载、气压加载和液压加载。

2．动载加载装置，动载加载装置也称为激震装置。

它包括惯性力加载、激震器加载，其中包括震动台。

3．试验设备，包括荷载支撑装置、荷载传递装置、试件支撑装置。

一、静载加载装置

（一）重物加载

1．重物加载的优点和缺点：

重物加载是最古老的一种加载方式，但是它也可以做到很精确，比如最精密的天秤，实际上就采用了重物加载，就是用法码。

同样，在我们结构试验当中，用重物加载也可以做到很精确，而且它的重物有时候取得很方便。

但是它有一个最大的缺点，就是当你荷载很大的时候，加载的劳动强度很大。

2．重物加载的作用：

通过重物加载这种方式可以实现均布荷载的加载，也可以实现集中荷载的加载。

假如说要加集中合载，就需要用料盘来加载，一般把料盘也称为加荷篮。

假如说荷载再大，就可以通过杠杆来加载。

3．重物加载实现均布荷载

4．重物加载实现集中荷载

（二）机械式加载

（三）液压加载

在用液压加载的装置当中，它必须要有一个承力的装置，把它叫做承载架，或者叫做加荷架。

它要承受加载器的反力，这个加载器一方面给这个试件加上力，同时它这个反力由加载架来承受，最后来传递到试验台上去。

1．液压加载的分类

液压加载可以通过这么几种方式来进行，一共有四种：

一种叫液压千斤顶，一种叫单向作用液压加载器，一种叫双向作用液压加载器，还有一种是比较现代化的叫电液伺服加载器。

（1）液压千斤顶

在这里就不做介绍了，因为液压千斤顶实际上就是一般的起重工具，就是手动的千斤顶来用作加载。

（2）单向液压加载器

（4）电液伺服加载器

2．液压加载系统

（1）液压试验机，在这讲的液压试验机是液压的结构试验机。

（2）普通的液压加载系统。

所谓普通液压加载系统，就是用前面介绍过的单作用的加载器和双向作用加载器，再配上油管，配上油泵一些控制阀等等构成液压系统。

（3）电液伺服加载系统。

二、动载加载方法

所谓动载加载方法，实际上就是使结构产生震动，产生震动有两种，一种是使结构或者是构架产生自由震动，另外一种是使构架或者结构产生持续的各种震动。

1．惯性力加载方法

就是使结构产生自由震动的加载方法，这里头有两种，一种初始位置加载法，二是初始速度加载法，这部分内容大家请看文字教材，在这就不做介绍。

2．激震器加载法

这是使结构或者是构件产生持续震动的方法，这里面一共有三种方法，第一是机械式激震器，第二电磁式激震器，第三是电液伺服激震器，在这节里我们只介绍电磁式激震器和电液伺服激震器。

（1）电磁式激震器

（2）电液伺服震动台

第三章测试仪表

一、应变测量

在混凝土当中进行应变测量，主要的是用应变片来进行。

其次，当然还有机械式的仪表，这个教材中都有介绍。

这里主要介绍电阻应变片测量方法。

1．应变片

2．应变片测量的原理

（1）丝栅材料的灵敏系数

所以还要求出来电阻应变片的灵敏系数，下面重点就介绍一下电阻应变片的灵敏系数。

这项含义，就是ΔR比R，这个电阻相对变化也称为电阻变化率，那么这个比，也近似是个常数，把这个常数叫做电阻应变片的灵敏系数，因为它是应变片整体的电阻变化率和试件的应变的比值，这个比值K这个数值，

（2）应变片的基本技术性能，主要有三项：

一个是标距，一个是电阻值，一个就是它的灵敏系数。

（3）电阻片的特点

一个特点是它的质量很轻，刚度很小，这个是测量仪器最大的优点。

3．应变仪的原理

（1）慧斯登电桥

（2）慧斯登电桥的特点

第一项是第一个电阻的相对变化,就是ΔR1/R1,第二项中间是个负号，就是R2电阻的相对变化，第三项是R3的相对变化，第四项是R4的相对变化,这个符号是第一项是正的,第二项是负的,第三项是正的，第四项是负的。

（3）应变片的热效应及其补偿。

就是说电阻应变片我们贴到试件上了。

但是我们在试验过程当中可能因为温度有变化,比如说早晨和中午温度可能有变化，那么这个变化对最后产生的应变有什么影响呢这个影响究竟有多大和怎么样消除它就是这一部分所要介绍的内容。

4．测量桥路

用电阻应变片来测量应变最基本的桥路已经介绍过了。

下面第一就介绍在轴相拉压的情况下，在轴向拉压实际上它表面的应力状况就是单相应力状态。

在轴向拉压实际上它表面的应力状况就是单相应力状态，单相应力状态的情况下它的应变是在轴向是拉压应变,它的横相应变是和它的轴向应变成比例的,这个比值当然就是波长比,利用这一点就可以把桥路改变另外一种形式。

下面介绍第一种情况就是测量应变片互补的半桥测量方案。

教材图3-5，这个图上表示的是个试件受到轴向的拉力，在它的表面它的应力状态就是单相应力状态，它的应变，就是轴向是个拉伸应变，横向是和它成比例的一个横向应变，所以在这种情况下电阻片的贴法那么它就变成最后它的输出就变成R1桥臂的应变减去R2桥臂的应变，就变成ε1减ε2，ε1实际上是工作应变加上一个热应变，ε2就是一个横向应变加上一个热应变，这两个减的结果就是它的工作应变，也就是由于拉力产生的应变乘（1+ν）的系数，也就是使这个应变值大了（1+ν）倍。

教材图3-10，在拉压的情况下，第二种情况就是，测量应变片也是互补全桥测试方案。

这四个应变组合起来它的代数和实际上就是两倍的（1+ν）的工作应变，所以它的灵敏度就更高了，这两种接法多半都用在传感器上。

教材图3-11。

半桥的形式，最后它应该等于弯曲应变的两倍。

教材图3-12。

那么是这整个的弯曲引起应变的四倍。

第四章 无损检测技术

无损检测技术主要用于生产检验性实验，而且是个辅助手段。

在生产检验性实验当中，主要还是靠预留试块来检测混凝土的强度，由监理员直接检测钢筋的配置等等。

但是在有些情况下，也需要做一些检测，那么就是这一章主要介绍的内容。

本章包括以下几方面的内容：

1．混凝土强度的无损及局部破损检测技术；

2．混凝土内部缺陷检测技术；

3．砌体强度的无损及局部破损检测技术。

这一讲我们介绍其中的部分内容。

一、超声波检测技术

1．检测原理

超声波在混凝土当中的传播速度与混凝土的弹性模量是相关的，而弹性模量又与强度相关，所以混凝土强度与超声波在混凝土当中的传播速度相关。

我们可以测量超声波在混凝土当中的传播速度，来推算混凝土的强度。

当然为了推算这个强度，就必须建立混凝土强度与超声波在混凝土当中传播速度的关系曲线，称为测强曲线，是提高检测混凝土强度可靠性的关键。

二、回弹法检测混凝土强度

1．统一的测强曲线

所谓统一的测强曲线，就是在全国范围内对某些混凝土做些统计，来测得测强曲线。

这个测强曲线，当然它实用范围比较广，但是由于它实用范围广，统计的混凝土的品种多，所以它的离散性也比较大。

2．地区测强曲线

地区测强曲线，就是由各个省、市、自治区来组织人来根据你的地区哪一类混凝土用的多，你可以做一些这样的测强曲线。

那么这样做出来测强曲线，它的检测精度肯定要高于统一测强曲线。

3．专用测强曲线

专用测强曲线就是由工程单位、构建厂、或者商品混凝土厂为某一种混凝土特制的测强曲线。

这种测强曲线，由于应用范围更小，混凝土品种及施工条件变化更小，所以它测出来的强度离散性要比地区测强曲线小。

三、超声回弹综合法检测混凝土强度

它是以回弹值以及超声波速度共同来评价混凝土强度，所以它具有上面两种方法的优点，也就是说具有回弹法与超声法的双重优点，即反应了表面强度，也反应了内部强度。

第五章 建筑结构试验设计

建筑结构试验设计这章的内容是介绍试验的前期准备工作，它包括试件设计、荷载设计、观测设计、人员的组织，以及安全设施等内容。

（三）结构模型的相似理论

在试件的尺寸设计里主要是设计模型，要决定尺寸比例，那么对于弹性模型来讲，决定比例主要是用相似理论。

所谓结构相似，就是这两个结构的某些特性，可以用同一个表达式来表达，当然这个表达式可以是已知的，也可以是未知的。

反正你只要认为这两个物理现象可以用同一个表达式能够表达出来，那么，实际上就称为这两个相似。

相似理论一共有三个定理。

1．结构模型相似的必要与充分条件

（1）相似的第一定理就是结构模型的必要条件

（2）相似的第三定理就是结构模型的必要条件

（3）相似判矩存在定理，也称为π定理

（四）结构模型设计

在做结构模型设计时，主要是确定相似常数，因为确定了相似常数，我们就可以根据相似常数去做设计，这个设计就和普通的结构设计是一样的，所以我们这门课就介绍到确定相似常数为止。

1．方程式分析法

确定相似常数的第一个方法，就是方程式分析方法。

2．量纲分析法

首先介绍一下量纲。

量纲实际上是物理量的种类，比如说时间、质量、速度、加速度等等每一个物理量，那么这每一个物理量的种类就把它叫做量纲。

另外一个系统就是力的系统。

力的系统是和我们常用的力的单位制是对应的，那么它的基本的量纲是力、长度和时间。

那么，其余的物理量都是用这三个量来表示的。

二、下面就讲这一讲的第二个问题，要介绍一下结构试验的加载程序。

1．荷载的加载图式

教材图5—12，大家看这个图。

这个图是表示整个结构试验过程当中加载这么一个过程的示意图。

第一，从这个图可以看出加载的三个阶段。

它的第一阶段我们把它叫做预加载，第二阶段是加到标准和荷载然后再卸回来，第三阶段继续