贵州民族学院建筑工程学院
土木工程结构试验与检测（论文）
题目：土木工程结构试验与检测
系 部：建筑工程学院 专 业：土木工程 班 级：一班
学 号：200815020003 学生姓名： 陈海平 指导老师：杨想红
二O 一 一 年 十二 月 七 日
目 录
一、摘要
二、结构试验
1.研究性试验和检测性试验
2.静力试验和动力试验
3.实体试验和模拟试验
4.实验室试验和现场试验
5.非破坏性试验和破坏性试验
6.短期荷载试验和长期荷载试验
三、结构检测
1.结构工程质量检测
2.既有结构性能的检测
四、结语
五、参考文献
【摘 要】 由于各种因素的影响以及工程材料的耐久性等原因，因此需要正确评价结构的可靠等级，以便进一步采取措施，这就离不开完善的结构检测与评价技术。结构性能的检测是可靠性鉴定工作中的重要环节，内容一般有结构材料的力学性能检测、结构的构造措施检测、结构构件尺寸和钢筋位置及直径的检测、结构及构件的开裂和变形情况检测等。
【关键词】 工程结构; 检测技术
结构试验与检测是一项科学实践性很强的活动，是研究和发展工程结构新材料、新体系、新工艺，探索结构设计新理论及验证实体结构的受力性能、承载力和可靠性的重要手段。
一、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，通过量测和试验对象工作性能有关的各种参数和试验对象的实际破坏形态，来评定试验对象的刚度、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。
根据不同的试验目的、荷载性质、试验对象、试验场所、构件破坏与否、荷载作用时间等不同因素进行分类，可以为研究性试验和检测性试验、静力试验和动力试验、实体（原理）试验和模型试验、试验室试验和现场试验、破坏性试验和非破坏性试验，以及短期荷载试验和长期荷载试验。
1、研究性试验和检测性试验
根据试验目的，可分为研究性试验和检测性试验。 （1）研究性试验
研究性试验具有研究、探索和开发的性质。其目的在于验证结构设计的某一理论，或验证各种科学的判断、推理、假设及概念的正确性。或是为了创造某种新型结构体系及其计算原理，而系统地进行的试验研究。
研究性试验的试验对象即试验结构试件（简称试件），它不一定是研究任务中的具体结构，更多的是经过力学分析后抽象出来的模型。模型必须反映研究任务中的主要参数。因而，研究性试验的试件都是针对某一研究目的而设计和制作。研究性试验一般都是在室内进行，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。这类试验通常研究以下几个方面的问题。
① 验证结构计算理论的假定。在结构设计中，人们经常为了计算上的方便，对结构构件的计算图式和本构关系作出某些简化的假定。其本构关系就是通过试验建立起来的。 ② 为制订设计规范提供依据。我国现行的各种结构设计规范除了总结已有工程验证以外，还进行了大量结构或构件的模型试验和实体试验的研究，为编制各类结构设计规范提供了基
本资料与试验数据。事实上，现行规范采用的混凝土结构和砌体结构的计算理论，几乎全部 是以试验研究的直接结果为基础。这也进一步体现了结构试验学科在发展设计理论和改进设计方法上的作用。
③ 为发展和推广新结构、材料与新工艺提供试验依据。
研究性试验主要包括设计、准备、实施和总结4个阶段，如下图所示： ---→ ----→ ----→ ----→ 设计阶段准备阶段 实施阶段 总结阶段
↓ ↓ ↓ ↓
试件设计 加载试验 数据处理 试件制作 加载方案设计 观察记录 试验分析 试件安装
测量方案设计 试验报告 仪器调试
安全措施
研究性试验的一般过程
（2）检验性试验
检测性试验对象一般是真实的结构或构件，其目的是通过实验来检验结构构件是否符合结构设计施工及施工验收规范的要求，并对检验结果作出技术结论。这类试验常应用在以下几方面。
① 检验预制构件或部件的结构性能，判定预制构件的设计及制作质量。预制构件厂或建设工地生产的预制构件，在出厂或吊装前均应对其承载力、刚度和变形性能进行抽样检验，以确定其结构性能是否满足结构设计和构件检验规程的指标。此外，对某些结构构造较复杂的部件（如网架节点、特种桥梁、高耸桅杆和焊接构件等）均应进行严格的质量检验。 ② 检验结构工程质量，确定工程结构的可靠性。对新建结构，特别是某些重要性结构或采用新材料、新工艺及新设计计算理论而设计建造的结构物或构筑物，在建成后需要进行总体的结构性能检测，以综合评价其结构设计及施工质量的可靠性。
2、静力试验和动力试验
根据试验的荷载性质，可分为静力试验和动力试验两大类。 （1） 静力试验
静力荷载试验的目的是通过对试验结构或构件直接加载，采集试验数据，认识并掌握结构的力学性能。静力试验是结构试验中最常见的试验。所谓“静力”一般是指试验过程中，结构本身运动的加速度效应（惯性力效应）可以忽略不计。根据试验性质的不同，静力试验可分为单调静力荷载试验、拟静力试验和拟动力试验。
单调静力荷载试验是指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标，研究结构受力性能的试验。试验加载制度是指试验实施过程中荷载的施加程序或步骤，从试验的进程来看，加载制度也可以认为是施加的荷载与时间的关系。加载制度的设计与试验量测的要求有关，同时受到试验采用的加载设备和仪器仪表的限制。结构试验过程中需要量测记录各种数据，有些试验数据必须使构件保持在某一个受力状态时才能有效的采集。
拟静力试验也称低调周期反荷载试验或伪静力试验。属于工程结构抗震试验。其基本原理是用低周期往复循环加载的方法对结构构件进行静力试验，试验中控制结构的变形值或荷载量，使结构构件在正反两个方向反复加载和卸载，用以模拟结构在地震作用下的受力过程。这种试验加载方法的目的是用静力方法研究地震作用下构件的受力和变形性能。通过试
验获得结构构件超过弹性极限后的荷载--变形性能和破坏特征，用以比较和验证抗震构造措施的有效性和确定结构的抗震极限承载力的可靠性，进而建立数学模型进行结构抗震非线性计算机分析提供依据。这种试验方法设备简单，加载历程可人为控制并可按需要加以改变和修正，试验中可停下来观测结构开裂和破坏形态，便于校核试验数据和仪器工作情况。 拟动力试验又称联机试验，是将地震反应所产生的惯性力作为荷载加在试验结构上，使结构所产生的非线性力学特征与结构在实际地震动作用下所经历的真实过程完全一致。但是，这种试验是用静力方式进行的而不是在振动过程中完成的，故称拟动力试验。你动力试验的目的是真实模拟地震对结构的作用，其基本原理是用计算机直接参与试验的执行和控制，包括利用计算机按地震实际反应计算得到的位移时程曲线驱动和控制电液伺服加载器（又称作动器）对结构施加荷载。同时进行结构反应的量测和数据采集，经检测装置处理后，联机系统将结构试验得到的反应量立即输入计算机，从而得到结构的瞬时非线性变形和恢复力之间的关系，再由计算机算出下一次加载后的变形，并将计算所得到的各控制点的变形转变为控制信号，驱动加载器强迫结构按实际地震反应实现结构的变形和受力。整个试验由专用软件系统通过数据和运行系统来执行操作指令并完成整个系统的控制和运行。拟动力试验法也可以看成用计算机与加载作动器联机求解结构动力方程的方法，这种方法的关键是结构恢复力直接从试件测得，无需对结构恢复力作任何理论的假设，解决理论分析中恢复力模型及参数难以确定的困难。 （2） 动力试验
研究动荷载的特征、结构的动力特性及结构在不同性质动荷载作用下的动力反应试验，如研究铁路或公路桥梁的振动特性、工业厂房中的吊车梁的疲劳强度与疲劳寿命、大跨结构和高耸结构在风荷载作用下的动力问题。结构动力试验主要包括荷载特性试验、结构的动力特性试验、结构的动力反应试验、模拟地震振动台试验、风洞试验和结构疲劳试验等。 ① 动荷载的特性试验
动荷载的特性试验主要包括测动荷载自身参数和主振源的测定试验。
动荷载的特性包括作用力的大小、方向、频率及其作用规律等。通常采用直接测定法、间接测定法和比较测定法。
直接测定法是直接测定动荷载本身参数以确定其特性。这种方法简单可靠，并且随着量测技术的不断提高，各种传感器的逐步完善，其应用范围也愈来愈广。对一些往复式运动部件产生的惯性力可以用加速度传感器安装在运动部件上，直接测出机器工作时运动部件的加速度变化规律。由于运动部件的质量是已知的，所以惯性力便可得到。对由某些机械传递到结构上的动荷载，可使用各种测力传感器来测定：将传感器固定在结构物和机器底座之间，开动机器时传感器就可将产生的惯性力用记录仪器直接记录下来。但用此法测力传感器的刚度应足够大，否则会导致很大误差。对于由密封容器或管道内液体或气体的压力运动而产生的动荷载，可以在该容器上安装压力传感器，直接记录容器内液体或气体的压力波动图形，从而得出由此产生的动荷载。
间接测定法是把要测定动力的机器安装在有足够弹性变形的专用结构上，先进行结构的静力和动力特性的测定（可采用突加或突卸荷载法），确定结构的刚度和惯性力矩、自振频率、阻尼比及已知简谐外力作用下的振幅。然后，开动机器用仪器测定并记录结构的振动情况，根据所测数据来确定动力机器的特性。
比较测定法是通过比较振源的承载结构（楼板、框架或基础）在已知动荷载作用下的振动情况和在待测振源作用下的振动情况，进而得出动荷载的特性。测定时在振源旁边放一台激振器，先开动激振器测定承载结构的动力特性，确定出自振频率、阻尼比及在已知简谐力作用下随激振器转速改变的强迫振动振幅，再开动待测振源，记录承载结构的振动图像。依据这些记录数据，可求得振源工作时产生的动荷载的特性。此法也可如下进行：先开动振源，