《建筑结构试验》必过资料课件.doc

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100150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10 Hz。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100200mm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、模拟边界条件要求、保证试验加载正常进行的关键之一。它由试件支承装置（支座、支墩）、荷载传递装置、荷载支承装置、结构试验台座和试验辅助装置等部分组成。试件支承装置，荷载传递装置，荷载支承装置，结构试验台座，试验辅助装置。（二）试件支承装置支座和支墩。试件支承装置的主要作用是什么？ 支承结构构件、正确传递作用力、模拟实际荷载图示（2011.01）和边界条件。支座的形式 铰支座（滚动铰支座、固定铰支座）、固定端支座、受压构件刀铰支座、梁式受扭构件转动支座铰支座的划分:按照自由度的不同划 分滚动铰支座和固定铰支座按照型式的不同划分 滚轴式和刀铰式对铰支座的基本要求1、必须保证结构在支座处能自由水平移动和自由转动；2、必须保证结构在支座处力的传递；3、如果结构在支承处没有预埋支承钢垫板，则在试验时必须另加垫板，垫板的尺寸满足强度及相关的构造要求；4、滚轴的长度，一般取等于试件支承处截面宽度b；5、滚轴的直径根据受力进行选择，并应进行强度验算；支墩 支墩的构造要求：在试验荷载作用下，支墩和地基的总压缩变形不宜超过试件挠度（2011.01）的1/10。 支墩的高度一般在400600mm，以满足仪表安装、测读、裂缝观测和加卸荷载的要求；各支座支墩的高差不宜大于试件跨度的1/200。（三）荷载传递装置杠杆，分配梁和卧梁。 分配梁的构造要求和使用注意事项：分配梁一般均为单跨简支形式，不能用多跨连续梁的形式；单跨简支分配梁均为等比例分配，即将一个集中荷载分为两个集中力；分配梁的层次不宜大于三层；如需不等比例分配，比例不宜大于1:4，且需将荷载分配比例大的一端设置在靠近固定铰支座的一侧；（四）荷载支承装置竖向荷载的支承装置，水平荷载的支承装置（水平反力梁和反力墙）。（五）结构试验台座（2010.10）抗弯大梁式台座，空间桁架式台座，槽式台座，地锚式台座，箱式台座（孔式台座）和抗侧力台座。（六）试验辅助装置 竖向荷载的支承装置，水平荷载的支承装置（水平反力梁和反力墙）。（七）结构现场试荷载装置 构件试验和整体结构试验。第三章 结构试验的数据采集和测量仪器(二)数据采集的方法始采集的数据 分析处理试验结果数据采集得到的数据，是数据处理的原始资料。数据采集是结构试验的重要步骤，是结构试验成功的必要条件之一。数据采集的方法1.用最简单的量测工具进行人工测量、人工记录（直尺测量）2.用一般的量测仪器进行测量、人工记录（百分表测量）3.用仪器进行测量、记录（传感器、X-Y函数记录仪）4.用数据采集系统进行测量和记录（传感器、数据采集仪、计算机） 数据采集方法的选用原则:用最经济合理的代价来获取最多的有用数据(三)数据流通的过程和数据采集的原则数据的采集原则同时性：要求一次采集（或一次测量）得到的所有数据是同一时刻试件受到的作用和试件的反应 ,这些同一时刻的数据才能正确的反映和描述某一时刻试件的作用和试件的反应之间的关系。 客观性：要求按照客观事实进行数据采集，并把所有关于试验实际情况的数据都加以测量和记录，使采集得到的数据能够客观、完整的反映和描述整个试验过程。(四)数据采集的仪器分类 按功能和使用情况分类传感器（感受各种物理量，并将其转换成电信号或其他容易处理的信号放大器（把传感器传来的信号进行放大，使之可以显示和记录）显示器 (把信号用可见的形式显示出来)记录仪（将采集得到的数据记录下来，作长期保存）分析仪器（对采集得到的数据进行分析处理） 数据采集仪（用于自动扫描和采集数据） 完整的数据采集系统（集成式仪器，包括传感器、数据采集仪和计算机或其他记录器、显示器等，可用于进行自动扫描、采集及数据处理） 量程（2011.01）仪器可以测量的最大范围。灵敏度被测量的单位物理量所引起仪器输出或显示装置示值的大小，即仪器对被测物理量变化的反应能力。分辨率仪器测量被测物理量最小变化值的能力。线性度仪器校准曲线对理想拟合直线的接近程度。稳定性当被测物理量不变，仪器在规定的时间内保持示值与特性参数不变的能力。重复性（2010.10）在同一工作条件下，仪器多次重复测量同一数值的被测量时，保持示值一致的能力。频率响应动测仪器输出信号的幅值和相位随输入信号的频率而变化的特性。精确度（精度）仪器指示值与被测值的符合程度。目前常以最大量程时的相对误差来代表精度，并以此相对误差值来判定仪表的精度等级。如精度为0.2级的仪表,其测定值的误差不超过最大量程的±0.2%。 六)结构试验对测量仪器的要求和仪器标定结构试验对测量仪器的要求1.测量仪器不应该影响结构的工作，要求仪器自重轻，尺寸小，尤其是对模型结构试验，还要考虑仪器的附加质量和仪器对结构的作用力。2.测量仪器具有合适的灵敏度和量程。3.安装使用方便，稳定性和重复性好，有较好的抗干扰能力。4.价廉耐用，可重复使用，安全可靠。维修容易。5.在达到上述要求的条件下尽量要求多功能、多用途，适应多方面的需要。 仪器的标定 含义：为了确定仪器设备的精确度和灵敏度，确定试验数据的误差，而将仪表指示值和标准量进行比较的过程。 单件标定 确定某一件仪器的灵敏度和精确度； 系统标定 确定某些仪器组成的系统的灵敏度和精确度；第二节 仪器的工作原理(一)传感器和放大器的工作原理机械式传感器的组成部分有哪些（2010.01） 感受机构 直接感受被测量的变化 转换机械 将被测量的变化转换成长度或角度等的变化，并加以放大或转换等； 显示装置 用来显示被测量的大小，通常由指针或度盘等组成； 附属装置 如外壳、装夹具等，使仪器成为整体，并便于安装使用 机械式传感器是带有显示器的传感器电测式传感器的组成部分有哪些（2011.10） 感受部分 直接感受被测量的变化 转换部分 把感受到的物理量变化转换成电量变化 传输部分 把电量变化的信号传输到放大器或记录器和显示器的导线和相应的接插件等 附属装置 如传感器的外壳、支架等(二)记录器的工作原理记录器的功能：把放大部分传来的量测结果按照一定的方式记录在某种介质上，需要时可以把这些数据读出或输送到其他分析仪器进行处理。模拟式记录器 将模拟量直接记录在介质上，数据一般是连续的；数字式记录器 将模拟量转换成数字量后再记录在介质上，数据一般是间断的；第三节 应变测量仪器应变（2011.10）：单位长度内的变形（拉伸、压缩和剪切变形） 线应变：单位长度内的直线变形 剪应变：单位长度内的剪切变形测量应变的仪器和方法（2010.01、2011.10） 1.电阻应变仪（结构试验中用来测量试件应变的最常用仪器）2.手持应变仪3位移计方法 4.光测法（云纹法、激光衍射法、光弹法）有些仪器和方法可以直接测量应变，另一些仪器和方法只能测量相对位移（2010.01），需要通过换算得到应变。(一)电阻应变仪(应变测量电桥)和电阻应变计的工作原理、构造和使用技术电阻应变仪利用电阻应变计作为应变传感器，和应变仪中的电阻元件（2011.01）组成测量电桥，进行应变测量，还可以用电阻应变仪配合各种电阻应变式传感器，测量其他物理量的变化。电阻应变计的工作原理利用某种金属丝导体的“应变电阻效应”，即此金属丝的电阻值随着其机械变形而变化的物理特性。电阻应变计的构造在拷贝纸或薄胶膜等基底与覆盖层之间粘贴合金敏感器（电阻栅），敏感栅的两端焊上引出线。主要技术指标 电阻值R：选用时应考虑与应变仪配合，一般电阻值为120; 标距 L：敏感栅的有效长度，根据试件测点处应变梯度的大小来进行选择; 灵敏系数K （2011.01）：表示单位应变引起应变计的相对电阻变化;电阻应变计的粘贴要求（2011.01）测点基底平整，清洁、干燥；粘结剂的电绝缘性、化学稳定性和工艺性能良好，以及蠕变小、粘贴强度高，温湿度影响小；同一组应变计规格型号应相同；粘贴牢固、方位准确、不含气泡；在应变计粘贴完成后，有时还需对应变计作防潮绝缘处理；应变测量电桥试件受力变形时，应变计将试件的应变转换成电阻变化。采用惠斯顿电桥（1/4电桥、半桥接法、全桥接法），将电阻变化转换为电压或电流的变化，使信号得以放大，并可以解决温度补偿等问题。 1 /4电桥 仅连接一个应变计（R1为应变计） 半桥接法 连接二个应变计（R1、R2为应变计） 全桥接法 连接四个应变计（R1、R2、R3 、R4 均为应变计）注意事项：1、输出电压和四个桥臂的应变的代数和呈线性关系2、相邻桥臂的应变符号相反，相对桥臂的应变符号相同应变测量的温度补偿 试验过程中，设法去除由于温度变化所引起的应变。温度补偿片的布置方法在试件旁边，与试件同样的温度环境中，放置一与试件同样材料的物体，此物体仅受温度作用，它的应变即代表试件由于温度引起的应变。在试件的零应力部位布置应变测点，该测点的应变仅受温度影响，与荷载作用无关，该测点的应变可用于温度补偿。(二)其他方法测量应变手持应变仪，位移计方法，光测法。手持应变仪工作原理：在标距两端粘结两个脚标（每边各一个），通过测量结构变形前后两个脚标之间距离的改变，求得标距内的平均应变。位移计方法工作原理：利用位移计测量一条直线上两点之间的相对位移来表示两点之间的平均应变。光测法（云纹法、激光衍射法、光弹法）常用于测量平面应变，较多应用于节点或构件的局部应力分析第四节 位移测量仪器(一)线位移传感器的工作原理和构造(百分表、千分表、电阻应变式位移传感器、滑阻式位移传感器和差动式位移传感器) 线位移传感器（位移传感器）测量内容：测点相对于位移传感器支架固定点的位移。工作原理：利用一可滑动的测杆去感受线位移，然后把这个位移量用各种方法转换成表盘读数或各种电量。 通常把传感器支架固定在试验台或地面的不动点（2011.10）上，这时的所测得的位移表示测点相对于试验台座或地面的位移。 常用的位移测量仪器及其构造 （机械式）百分表：由测杆、弹簧、外壳、指针、齿轮、刻度盘等构成； 电子百分表：由测杆、弹簧、外壳、刻度盘、电阻应变计、电缆等构成； 滑阻式位移传感器：由测杆、弹簧、外壳、电缆、电阻丝等构成； 差动式位移传感器：由测杆、线圈等构成；(二)角位移传感器的工作原理和构造(水准管式倾角仪、电阻应变式倾角传感器及DC一1 0水准式角度传感器)角位移传感器 测量内容：测量一个截面相对于另一个截面的相对角位移；或一个截面相对于某一物体的角位移。 工作原理 ：将角位移传感器附着在结构上，以重力作用线为参考，以感受元件相对于重力线的某一状态为初值，当传感器随测量截面一起发生角位移后，其感受元件相对于重力线的状态也随之改变，将这个相应的变化量用各种方法转换成表盘读数或各种电量。 常用的角位移测量仪器及其对应的感受元件 水准管式倾角仪 利用水准管作为感受元件 电阻应变式倾角传感器 利用梁式摆作为感受元件 DC-10水准式角度传感器 利用液体摆作为感受元件第五节 力值测量仪器 力传感器和液压传感器的工作原理、构造和使用(机械式测力传感器、电阻应变式测力传感器及液压传感器)力传感器和液压传感器的类型：机械式和电测式两种 工作原理 ：利用弹性元件感受力或液压，使弹性元件发生与外力或液压成对应关系的变形，测量此变形值并作适当转换后即可得到作用力的数值。 机械式传感器：利用机械装置对变形进行放大和显示的装置 机械式传感器为直读仪器，可直接从传感器上读取力值； 应变式传感器： 利用电阻应变计将变形转变成电阻变化后进行测量的装置； 第六节 裂缝测量开裂 ，即裂缝发生的时刻和位置； 度量 ，即裂缝的宽度和长度； 裂缝测量仪器的类型：裂缝测量仪器有放大镜、读数显微镜等，放大镜用于观察发现开裂，读数显微镜用于测量裂缝宽度。 最常用的发现开裂的简便方法是借助放大镜用肉眼观察(二)裂缝测量的仪器(读数显微镜、裂缝标尺和塞尺) 第七节 振动测量仪器(一)测振传感器的基本原理测振传感器的基本原理：由惯性质量、阻尼和弹簧组成一个动力系统，此动力系统固定在振动体上（即传感器的外壳固定在振动体上），与振动体一起振动，通过测量惯性质量相对于传感器外壳的运动，来获得振动体的振动规律。(三)磁电式速度传感器的工作原理、构造和特性主要技术指标：灵敏度、频率响应、阻尼(四)压电式加速度传感器的工作原理、构造和特性压电式加速度传感器的构造和特点 构造：压电式加速度传感器是由外壳、硬弹簧、质量块、压电晶体、输出端等构成。 特点：电式加速度传感器是利用晶体的压电效应而制成的，其特点是稳定性高，机械强度高及能在很宽的温度范围内使用，但灵敏度较低。主要技术指标：灵敏度、安装谐振频率、频率响应、横向灵敏度比、幅值范围第八节 数据采集系统(一)数据采集系统的组成数据采集系统的组成及各部分的作用1. 传感器部分 组成：各种电测传感器等 作用：感受各种物理变量，如线位移、角位移等，并把这些物理量转变为电信号。 2. 数据采集仪 组成：包括与各种传感器相对应的接线模块和多路开关、A/D转换器、主机、储存器、其他辅助部件。 第四章 结构试验设计(一) 结构试验的程序和主要环节第二节 结构试验的试件设计(一)结构试件设计的内容当不能用原型或足尺模型结构进行试验时，也可采用它的缩尺比例的模型结构或构件，这时试验的模型应考虑与原型之间的相似关系（2013.01）。结构试验对试件设计的要求科研性试验的试件设计应包括试件形状的设计、尺寸和数量的确定、构造措施、同时必须满足结构和受力的边界条件的要求。试件设计要求考虑的具体内容有哪些？试件的形状、试件的尺寸、试件的数量、结构试验加载和测试对试件设计的要求。(二)试件的形状试件的形状设计，主要是要求满足在试验时形成和实际工作相一致的应力状态。当从整体结构中取出部分构件单独进行试验时，特别是对在比较复杂的超静定体系中的构件，必须要注意其(三)试件的尺寸1、结构试验所用试件的尺寸和大小，总体上分为原型和模型两类。 尺寸效应 (四)试件的数量控制试件数量的因素和正交试验设计法。 生产性试验 科研型试验 (五)结构试验加载和测试对试件设计的要求1、为满足试件安装、加载、量测的需要，试件设计同时应考虑必要的构造措施。2、科研性试验时，为了保证试件在某一预定的部位破坏，以期得到必要的测试数据，试件设计就需要对其他部位事先加强或进行局部加固。3、为了保证试验量测的可靠性和安装仪表的方便，在试件特定的部位必须预设埋件或预留孔洞。第三节 结构试验的模型设计(一)结构模型按相似理论设计的要求结构模型: 按照原型的整体、部件或构件复制的试验代表物，较多采用的是缩小比例的结构模型进行试验。结构模型按相似理论设计的要求 几何相似：模型和原型的几何尺寸相似并保持一定的比例； 材料相似：模型和原型的材料相似或具有某种相似关系； 荷载相似：施加于模型的荷载和原型荷载方向一致，且按照某一比例缩小或放大； 物理相似：确定模型结构试验过程中各参与的物理量的相似常数，并由此求得反映相似模型整个物理过程的相似条件；(二)结构模型的相似要求和相似常数相似常数：模型和原型结构之间对应参数的比例关系； 几何相似：模型和原型结构之间所有对应部分尺寸成比例关系； 质量相似：模型和原型结构之间对应部分的质量成比例关系； 荷载相似：模型和原型在各对应点所受的荷载方向一致，荷载大小成 比例关系； 物理相似(2010.10)：模型和原型的各相应点的应力和应变、刚度和变形间的关系相似； 时间相似(2011.01) ：模型和原型的各对应的时间成比例关系； 边界条件相似(2010.01) ：模型和原型在与外界接触区域内的各种条件保持相似；也即要求支承条件相似、约束情况相似以及边界上的受力情况相似； 初始条件相似：模型和原型结构初始时刻的各运动参数相似；运动的初始条件包括初始状态下的初始几何位置、质点的位移、速度和加速度等。(三)结构模型设计的相似条件 相似条件：模型和原型结构之间相似常数所应满足的一定关系；模型和原型间的相似条件为 、 、结构模型设计的程序 根据力学及设计理论推导原型和模型结构的相似条件； 确定几何比例，即几何相似系数，还可以设计确定几个物理量的相似常数； 确定模型材料，并由此确定材料相似系数； 根据模型和原型的相似条件推导出其他物理量的相似常数的数值。结构动力模型试验解决重力失真的处理方法 在模型上附加适当的分布质量，即 采用高密度材料来增加结构上有效的模型材料密度。第四节 结构试验的荷载设计(一)结构试验荷载设计的内容结构试验中，影响荷载设计的主要因素有哪些？结构试验的荷载设计主要取决于结构试验的目的要求、 试验对象的结构型式、 试件承受荷载的类型和性质以及实验室或现场所具有的加载条件（2010.01）等因素。荷载设计内容：试验设备和加载方法的选择、试件就位与加载方案的确定、试验荷载图式的设计、试验荷载装置的设计及试验荷载值的计算和加载制度的设计等。(二)试件就位与加载方案正位试验，异位试验(反位和卧位)与原位试验各种试验加载方案的含义正位试验 （最常见的加载方案，应优先采用）:试验结构构件是在与实际工作状态相一致的情况下进行异位试验：结构构件安装位置与实际工作状态不相一致的情况下进行的试验。反位试验：加载方案正好与正位试验方案在空间位置上相差180。卧位试验：加载方案与正位试验方案在空间位置上相差90。原位试验：加载方案为检验已建结构性能进行现场荷载试验唯一使用的方法。 (三)试验荷载图式的选择与设计等效荷载和框架梁、柱和节点的试验荷载图式。等效荷载（2010.01） 指的是在它的作用下，结构构件的控制截面和控制部位上能产生与原来荷载作用时相同的某一作用效应（轴力、弯矩、剪力或变形等）的荷载。等效荷载的数值要根据其相同的某一效应的等效条件换算而得到。 (四)试验荷载装置的设计结构试验中，对试验装置设计的要求有哪些？ 试验荷载装置应有足够的强度储备； 试验荷载装置要求满足刚度要求； 试验荷载装置要满足试件的边界条件和受力变形的真实状态； 试验荷载装置应尽可能使其构造简单，组装时花费时间短；方便试件的安装，并缩短其安装调整的时间；如有可能，最好设计成多功能、能满足各种试验要求的荷载装置。结构试验中，试验装置的强度、刚度以及边界条件的模拟对试验的影响有哪些？ 对于荷载装置的强度，首先要满足试验最大荷载量的要求，保证有足够的强度储备，同时要考虑结构受载后有可能使局部构件的强度有所提高。 试验装置的刚度直接影响试件的破坏状态，当试验装置刚度不足时，将难以获得试件受极限荷载后变形极限状态的反应。 试验加载装置要求它能符合结构构件的受力条件，要求能模拟结构构件的边界条件和变形条件，否则它将失去受力的真实性。 (五)试验荷载值的计算和加载制度的设计根据国家标准建筑结构设计统一标准（GBJ 68-84）和各种结构设计规范的规定，结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态，还规定结构构件应按不同的荷载效应（2010.01）组合设计值进行承载力计算及稳定、变形、抗裂和裂缝宽度验算。以混凝土结构试验为例，试验荷载值应如何进行计算？（2010.01） 对结构构件的刚度、裂缝宽度进行试验时，应确定正常使用极限状态的试验荷载值； 对结构构件的抗裂性进行试验时，应确定开裂试验荷载值； 对结构构件进行承载能力试验时，应确定承载能力试验荷载值； 按荷载作用时间的不同，正常使用极限状态的试验荷载值可分为使用状态短期试验荷载值和长期试验荷载值，由于大部分试验是在短时间内进行的，故应按规定要求，考虑长期效应组合影响值进行修正。试验加载制度的含义试验加载制度是指结构试验进行期间荷载与加载时间的关系。它包括加载速度的快慢、加载时间间歇的长短、 分级加载的大小和 加载卸载循环的次数等。第六节 结构试验的误差控制(一)结构试验误差控制的内容结构试验中，引起误差的原因： 试件制作误差；材料性能误差；试件安装误差；试验装置和试验加载误差； 仪器使用和测试方法误差； 荷载和量测设备误差； 结构试验方法非标准误差； (二)试件制作的误差试件尺寸，模板变形，钢筋移位，砌体砌筑等产生的误差。控制试件制作误差的方法：试验前必须量测试件主要受力区的实际外形尺寸，试验后打开混凝土实测主筋位置和保护层厚度，采用试件的实测尺寸进行理论计算。(三)材料性能的误差材性试件与结构试件的同一性，材性试验方法的标准化。(四)试件安装的误差试件支承、荷载作用点和支座变形等产生的误差。(五)试验装置和试验加载误差杠杆、分配梁和卧梁等加载装置安装不妥产生的误差。结构静力试验采用杠杆加载时，杠杆比例不宜太太（不宜大于1:6），不然，试件挠度增大时，会使杠杆倾斜，在加载点产生水平分力，造成试件双向受力和出平面的变形以致倾覆。当施加集中荷载要求按荷载分配梁的比例分配试验荷载时，梁的分配比例同样不宜过大（不宜大于1:4）。试验安装时应将分配比例大而长度短的一端支承在不动铰支座上。卧梁的抗弯刚度直接影响受压应力的均匀性，刚度愈大，则荷载作用的均匀性愈好。(六)仪表使用和测试方法误差仪表安装、试验环境和使用操作等产生的误差。由于混凝土材质的非均匀性，应变计的标距至少应大于骨料粒径的2-3倍。(七)荷载和量测设备的误差(八)结构试验方法非标准的误差第七节 结构试验的安全与防护措施结构试验考虑安全措施的重要意义： 结构试验的安全与防护措施不仅关系到试验工作是否能顺利进行和很好完成预定的试验任务，更重要的是它关系到试验人员的生命安全和国家财产不受损失。因此，试验工作中必须采取切实有效的措施，贯彻“安全第一”和“预防为主”的方针。(一)结构静力试验的安全与防护 试件、试验设备和荷载装置等在起重运输、安装就位以及电气设备线路架设连接过程中，必须注意安全操作，遵守我国现行有关建筑安装和电气使用的安全技术规程； 试件