02448《建筑结构试验》必过资料

第一章结构试验概论第一节结构试验的任务•★建筑结构试验的任务是什么（2011.10）建筑结构试验的任务就是在结构物或试验对象（实物或模型）上，以仪器设备为工具，利用各种实验技术为手段，在荷载（重力、机械扰动力、地震力、风力等）或其他因素（温度、变形沉降等）作用下，通过测试与结构工作性能有关的各种参数（变形、挠度、位移、应变、振幅、频率等），从强度（稳定）、刚度、抗裂性以及结构的破坏形态等各个方面来判断结构的实际工作性能，估计结构的承载能力，确定结构对使用要求的符合程度，并用以检验和发展结构的计算理论。第二节结构试验的目的★、生产性试验1.综合鉴定重要工程和建筑物的设计与施工质量。2.鉴定预制构件的产品质量。3.已建结构的可靠性检验，推断和估计结构的剩余寿命。4.工程改建或加固，通过试验判断具体结构的实际承载能力。5.处理受灾结构和工程事故，通过试验鉴定提供技术依据。★二、科学性试验1.验证结构计算理论的假定。2.为制定设计规范提供依据。3.为发展和推广新结构、新材料和新工艺提供实践经验。第三节结构试验的分类一、按试验对象尺寸分类★1.原型试验（一般用于生产性试验）2.模型试验模型：仿照原型（真实结构）并按照一定比例关系复制而成的试验代表物，它具有实际结构的全部或部分特征，但大部分结构模型是尺寸比原型小得多的缩尺模型(1)相似模型试验：几何相似、力学相似、材料相似(2)缩尺模型试验：不须遵循严格的相似条件(3)足尺模型试验：尺寸、材料、受力特性与原型结构相同二、按试验荷载性质分类1.结构静力试验（最大量最常见）加载过程：指荷载从零开始逐步递增一直加到试验某一预定目标或结构破坏为止，即在一个不长的时间段内完成试验加载的过程。、简述静力试验的最大优点（2012.10）：设备相对简单，荷载可逐步施加，还可以停下来仔细观测结构变形的发展，给人以最明确和清晰的破坏概念。在实际工作中，即使是承受动力荷载的结构，在试验过程中为了了解静力荷载下的工作特性，在动力试验前往往也先进行静力试验。2.结构动力试验★根据试验荷载的性质，结构动力试验主要分为哪几类？（2012.01）(1)结构动力特性试验：测量结构自身所固有的动力性能(2)结构动力反应试验：量测结构或其特定部位动力性能参数和动态反应(3)结构疲劳试验：测试结构疲劳性能3.结构抗震试验(1)低周反复加载静力试验(2)拟动力试验(3)地震模拟振动台试验三、按试验时间长短分类（2010.01）1.短期荷载试验2.长期荷载试验。四、按试验所在场地分类1.实验室结构试验2.现场结构试验。五、按试验是否破坏分类1.结构破坏试验（科研性试验较多采用）2.结构非破坏试验（生产性试验较多采用）刚度检验法：以30%~60%的设计荷载进行加载，测得结构变形和材料的应变，判断试验结构和材料的可靠性。第二章结构试验的加载设备和试验装置结构的荷载试验是结构试验的基本方法。★试验用的荷载形式、大小、加载方式等都是根据试验的目的要求，以如何能更好的模拟原有荷载等因素来选择的。在进行结构的动力试验时，对于荷载激振设备或加载方法的选择主要决定于试验的任务与试验对象的性质；正确的荷载设计和选择适合于试验目的需要的加载设备是保证整个试验工作顺利进行的关键之一；（一）结构试验荷载的类别静力加载：重力加载方法；液压加载方法；机械加载法；气压加载法等。动力加载：利用惯性力或电磁系统激振；电液伺服加载系统和地震模拟振动台加载；人工爆炸和利用环境随机激振(脉动法)加载。（二）结构试验对加载设备的要求？（2008.01）1.选用的试验的加载设备和试验装置应满足结构设计计算荷载图示的要求。2.荷载传力方式和作用点明确，产生的荷载数值要稳定，特别是静力荷载要不随加载时间、外界环境和结构的变形而变化。3.荷载分级的分度值要满足试验量测的精度要求，加载设备要有足够的强度储备。4.加载装置本身要安全可靠，不仅要满足强度要求，还应满足刚度要求。5.加载设备要操作方便，便于加载和卸载，并能控制加载速度，又能适应同步加载或先后加载和恒载等不同要求。6．试验加载方法要力求采用现代化先进技术，减轻体力劳动，提高试验质量。第二节重力加载法（一）重力加载的概念重力加载就是利用物体本身的重量加于结构上作为荷载。加载方式：★直接加载将重物直接施加于试验结构或构件上；★间接加载通过杠杆原理将荷载放大作用在结构上；★注意事项：使用砂石等松散材料颗粒材料加载时，如果将材料直接堆放于结构表面，将会造成荷载材料本身的起拱，而对结构产生卸荷（2011.01）作用，为此，最好将颗粒材料置于一定容量的无底箱框中，然后叠加于结构之上，在试验构件跨度方向施加的箱框数量不应少于两个；（二）重力直接加载和杠杆加载的特点和使用注意事项重力加载法的优点是试验用的重物容易取得，并可重复使用，但加载过程中需要花费较大的劳动力。杠杆制作方便，荷载值稳定不变，当结构有变形时，荷载可以保持恒定，对于作持久荷载试验尤为适合。第三节液压加载法（一）液压加载器加载液压加载（2010.01选择题）是目前结构试验中应用比较普遍和理想的一种加载方法。★简述液压加载的优点（2011.10）液压加载的最大优点是利用油压（2011.01）使液压加载器产生较大的荷载，试验操作安全方便。特别是对于大型结构构件试验，它不受加载点数的多少、加载点的距离和高度的限制，并能适应均布和非均布、对称和非对称加载的需要。尤其是电液伺服系统（模拟实际荷载）在试验加载设备重得到了广泛应用，此法为结构动力试验模拟地震荷载、海浪波动等不同特性的动力荷载创造了有利条件，使动力加载技术发展到了一个新的高度。}液压加载的原理：用高压油泵将具有一定压力的液压油压入液压加载器的工作油缸．使之推动活塞，对结构施加荷载。液压加载器的类型：手动液压加载器、单向作用及双向作用的液压加载器。液压加载的试验装置：普通手动液压加载器、加荷承力架和静力试验台座。★液压加载荷载值的确定：应按事先做好的标定曲线来确定荷载量。注意事项：量测荷载值优先采用荷载传感器；荷载传感器的精度不应低于C级；指示仪表的最小分度值不宜大于被测力值总量的1.0%；示值误差应为1.0%（全刻度量程）；油压表精度不应低于1.5级（2010.01）；在选择量程时，应使其使用状态试验荷载值所对应的油压表读数大致为油压表量程的1/3；由于液压加载器内部摩阻力的影响，会出现荷载量和油压间不呈严格的线性关系的状况，应采用事先制作的标定曲线确定荷载量；★液压加载器的标定：将加载器安置在荷载支承装置内，用力值量测仪表测定加载器的作用力。力值量测仪表（优先采用）采用试验机标定液压加载器时，按照加载器使用时的实际工况，必须采用加载器的活塞顶升试验机的主动加载方式。在制作标定曲线时，至少加载器在不同行程位置上重复循环三次去平均值来绘制标定曲线，任一次测量值和曲线上对应点的力值偏差不应大于5%（二）液压加载系统加载系统由储油箱、高压油泵、测力装置和各类阀门组成的操纵台，通过高压油管同时并联连接若干个液压加载器组成。特点：液压加载试验系统可完成各类建筑结构的静载试验，尤其对大吨位、大跨度、大挠度的结构更为适用，它不受加载点数的多少、加载点的距离和高度的限制，并能适应均布和非均布、对称和非对称加载的需要。（三）结构试验机加载大型结构试验机由液压操纵台、大吨位的液压加载器和试验机架三部分组成。大型结构试验机的精度不应低于2级结构疲劳试验机由液压脉动器、控制系统和液压加载脉动器组成。液压脉动器：疲劳试验机的核心部分，是产生脉动负荷的主要机构；脉动加载器：施加负荷的执行机构；液压控制系统：试验机的操纵控制中心，脉动频率可根据试验的不同要求在100~150次/分（2011.01、2010.01）范围内任意调节选用；结构疲劳试验机应满足2级试验机的精度要求，测力示值相对误差应为2.0%（2010.10）；（四）电液伺服加载系统加载（五）地震模拟振动台加载地震模拟振动台由振动台台体结构、液压驱动和动力系统、控制系统、测试和分析系统组成。振动台必须安装在质量很大的基础上（2010.10），这样可以改善系统的高频特性，并减小对周围建筑和其他设备的影响。使用频率范围由所做试验模型的第一频率而定，整个系统的频率范围应该大于10Hz。第四节机械力加载法（一）机械力加载使用的机具种类吊链、卷扬机、绞车、花篮螺丝、螺旋干斤顶及弹簧等。（二）利用机具对结构施加拉力的试验装置与特点吊链，卷扬机，绞车和花篮螺丝等主要是配合钢丝或绳索对结构施加拉力，还可与滑轮组联合使用，改变作用力的方向和拉力大小。拉力的大小通常用拉力测力计测定，按测力计的量程有两种装置方式。螺旋千斤顶是利用齿轮及螺杆式蜗轮蜗杆机构传动的原理，当摇动手柄时，就带动螺旋杆顶升，对结构施加顶推压力，用测力计测定加载值。★（三）弹簧加载的特点与注意事项弹簧加载法常用于构件的持久荷载试验。用弹簧作持久荷裁时，应布先估计到由于结构徐变使弹簧压力变小时，其变化值是否在弹簧变形的允许范围内。（四）机械力加载的优缺点是什么？机械力加载的优点是设备简单，容易实现，当通过索具加载时，很容易改变荷载作用的方向，故在建筑物、柔性构筑物(桅杆、塔架等)的实测或大尺寸模型试验中，常用此法施加水平集中荷载。其缺点是荷载值不大，当结构在荷载作用点产生变形时，会引起荷载值的改变。第五节气压加载法（一）气压加载法（正压或负压加载）的工作原理气压加载法主要是利用空气压力对试件施加荷载。气压加载产生的是均布荷载。（二）气压加载的试验装置与特点优点是加载、卸载方便，荷载稳定。缺点是试件受力载面无法观测，利用真空加载时试件周边密封要求较高。第六节惯性力加载法★（一）惯性力加载法的含义、分类（2010.10）在结构动力试验中，利用物体质量在运动时产生的惯性力对结构施加动力荷载的方法称之为惯性力加载法；根据荷载作用方法不同，分为冲击力加载和离心力加载两种。（二）冲击力加载方法的特点与注意事项冲击力加载：荷载作用时间极为短促，通过突加荷载或张拉卸载，使被加荷载结构产生自由振动，适用于进行结构动力特性的试验；冲击力加载包括初位移加载法（张拉突卸法）、初速度加载法（突加荷载法）。初位移加载法（张拉突卸法）加载原理：在结构上拉一钢丝缆绳，使结构变形而产生一个人为的初始强迫位移，然后突然释放，使结构在静力平衡位置附近作自由振动。加载时为防止结构产生较大的变形，加载的数量必须正确控制，经常是按所需的最大振幅计算求得。初速度加载法（突加荷载法）加载原理：利用摆锤或落重的方法使结构在瞬时内受到水平或垂直的冲击，产生初速度，同时使结构获得所需的冲击荷载。利用垂直落重冲击时，为防止重物回弹再次撞击和结构局部受损，拟在落点处铺设100~200mm的砂垫层。（三）离心力加载方法的特点与注意事项离心力加载的含义及特点（2011.01）：根据旋转质量产生的离心力对结构施加简谐振动荷载；其特点是运动具有周期性，作用力的大小和频率按一定规律变化，使结构产生强迫振动。第七节电磁加载法（一）电磁激振器的构造与工作原理电磁式激振器是由磁系统(包括励磁线圈、铁芯、磁极板)、动圈(工作线圈)、弹簧、顶杆等部件组成。当激振器工作时，在励磁线圈中通入稳定的直流电，使在铁芯与磁极板的空隙中形成一个强大的磁场。与此同时，由低频信号发生器输出一交变电流，并经功率放大器放大后输入工作线圈，这时工作线圈即按交变电流谐振规律在磁场中运动并产生一电磁感应力F，使顶杆推动试件振动。（二）电磁振动台的工作原理和组成电磁振动台通常是由信号发生器，振动自动控制仪，功率放大器，振动台激振器和台面组成。电磁振动台原理基本上与电磁激振器一样，在构造上实际是利用电磁激振器来推动一个活动的台面而构成。第八节其他加载方法（了解）反冲激振器加载法的含义；人工爆炸加载法的含义；人激振动加载法的含义；环境随机激振加载法的含义；第九节结构试验荷载装置和试验台座（一）结构试验荷载装置结构试验荷载装置的作用和主要组成是什么？（2011.01）结构试验荷载装置是满足试验荷载设计、实现试验荷载图示、模拟边界条件