一、課程目標
本實驗課程的教學目標是培養(yǎng)學生動手能力、了解橋梁工程試驗檢測的目的、內(nèi)容、依據(jù)，熟悉橋梁工程的材料、地基、樁基、橋梁上部結(jié)構(gòu)等的試驗檢測以及橋梁荷載試驗的基礎(chǔ)原理、操作方法和結(jié)果評定，掌握現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)檢測手段，為社會培養(yǎng)具有高素質(zhì)試驗檢測能力和水平的專門人才。
本課程根據(jù)《橋涵工程試驗檢測技術(shù)》的主要內(nèi)容來設(shè)置試驗項目，試驗項目包括：
1、 通過上述實驗項目，使學生了解現(xiàn)代測試技術(shù)，將已學的知識綜合得到運用，實踐能力得到提高；
2、 培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和科研能力，為他們將來的深造、科研和技術(shù)水平打下基礎(chǔ)。
二、實驗項目、對應學時數(shù)、具體試驗場地、目的、主要儀器
1.回彈法測定混凝土強度
時數(shù)：3學時
目的：通過回彈儀對混凝土表面彈擊后的回彈值來推算混凝土的強度值
場地：路橋檢測實驗室
儀器：回彈儀
檢測方法和步驟如下：
（1）選擇符合下列規(guī)定的測區(qū)
① 每一結(jié)構(gòu)或構(gòu)件測區(qū)數(shù)不應少于10個，對某一方向尺寸小于4.5m且另一方向尺寸小于0.3m的構(gòu)件，其測區(qū)數(shù)量可適當減少，但不應少于5個；
② 相鄰兩測區(qū)的間距應控制在2m以內(nèi)，測區(qū)離構(gòu)件端部或施工縫邊緣的距離不宜大于0.5m，且不宜小于0.2m。
③ 測區(qū)應選在使回彈儀處于水平方向檢測混凝土的澆筑側(cè)面。當不能滿足這一要求時，可使回彈儀處于非水平方向檢測混凝土構(gòu)件的澆筑側(cè)面、表面或底面。
④ 測區(qū)宜選在構(gòu)件的兩個對稱可測面上，也可選在一個可測面上，且應均勻分布。
⑤ 測區(qū)的面積不宜大于0.04m2。
⑥ 檢測面應為原狀混凝土表面，并應清潔、平整。
⑦ 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的測區(qū)應標有清晰的編號，必要時應在記錄紙上描述測區(qū)布置示意圖和外觀質(zhì)量情況。
（2）回彈值測量
將彈擊桿頂住混凝土的表面，輕壓儀器，松開按鈕，彈擊桿徐徐伸出。使儀器對混凝土表面緩慢均勻施壓，待彈擊錘脫鉤沖擊彈擊桿后即回彈，帶動指針向后移動并停留在某一位置上，即為回彈值。繼續(xù)頂住混凝土表面并在讀取和記錄回彈值后，逐漸對儀器減壓，使彈擊桿自儀器內(nèi)伸出，重復進行上述操作，即可測得被測構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的回彈值。操作中注意儀器的軸線應始終垂直于混凝土構(gòu)件的檢測面，緩慢施壓，準確讀數(shù)，快速復位。
測點宜在測區(qū)范圍內(nèi)均勻分布，相鄰兩測點的凈距不宜小于20mm。測點不應在氣孔或外露石子上，同一測點只應彈擊一次。每一測區(qū)應記取16個回彈值，每一測點的回彈值讀數(shù)估讀至l。
（3）碳化深度值測量
回彈值測量完畢后，應在有代表性的位置上測量碳化深度值，測點數(shù)不應少于構(gòu)件測區(qū)數(shù)的30％，取其平均值為該構(gòu)件每測區(qū)的碳化深度值。當碳化深度值大于2.0mm時，應在每一測區(qū)測量碳化深度值。
碳化深度值測量方法：采用適當?shù)墓ぞ咴跍y區(qū)表面形成直徑約15mm的孔洞，其深度應大于預估混凝土的碳化深度。孔洞中的粉末和碎屑應除凈，并不得用水擦洗。同時，采用濃度為1％的酚酞酒精溶液滴在孔洞內(nèi)壁的邊緣處，碳化部分不變色，未碳化部分顏色將變?yōu)樽霞t。當已碳化與未碳化界線清楚時，再用深度測量工具測量已碳化與未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距離，測量不應少于3次，取其平均值。每次讀數(shù)精確至0.5mm。
3．回彈值計算
（1）計算測區(qū)平均回彈值
從該測區(qū)的16個回彈值中剔除3個最大值和3個最小值，余下的10個回彈值取平均值。
（2）非水平方向檢測混凝土澆筑側(cè)面時，應按式（1-1）修正：
（1-1）
式中：——非水平狀態(tài)檢測時測區(qū)的平均回彈值，精確至0.1；
——非水平狀態(tài)檢測時回彈值修正值，可根據(jù)檢測角度查相應表格。
（3）水平方向檢測混凝土澆筑頂面或底面時，應按式（1-2）修正:
（1-2）
式中：、——水平方向檢測混凝土澆筑表面底面時，測區(qū)的平均回彈值，精確至0.1；
、——混凝土澆筑表面、底面回彈值的修正值。
當檢測時回彈儀為非水平方向且測試面為非混凝土的澆筑側(cè)面時，應先對回彈值進行角
度修正，再對修正后的值進行澆筑面修正。
4．混凝土強度值計算
（1）測區(qū)混凝土強度值計算
結(jié)構(gòu)或構(gòu)件第i個測區(qū)混凝土強度換算值，根據(jù)每一測區(qū)的回彈平均值及碳化深度值，查閱全國統(tǒng)一測強曲線得出，當有地區(qū)測強曲線或?qū)Ｓ脺y強曲線時，混凝土強度換算值應按地區(qū)測強曲線或?qū)Ｓ脺y強曲線換算得出。表中未列入的測區(qū)強度值可用內(nèi)插法求得。對于泵送混凝土還應符合下列規(guī)定：
① 當碳化深度值不大于2.0mm時，每一測區(qū)混凝土強度換算值應按表1-1修正。
② 當碳化深度值大于2.0mm 時，可采用同條件試件或鉆取混凝土芯樣進行修正。
表1-1 泵送混凝土測區(qū)混凝土強度換算值的修正值
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碳化深度值
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抗壓強度值（MPa）
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0；0.5；1.0
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（MPa）
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≤40.0
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45.0
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50.0
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55.0～60.0
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K（MPa）
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+4.5
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+3.0
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+1.5
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0.0
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1.5；2.0
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（MPa）
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≤30.0
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35.0
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40.0～60.0
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K（MPa）
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+3.0
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+1.5
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0.0
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（2）混凝土強度計算
結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的測區(qū)混凝土強度平均值可根據(jù)各測區(qū)的混凝土強度換算值計算。當測區(qū)數(shù)為10個及以上時，應計算強度標準差。平均值及標準差公式如下：
（1-3）
（1-4）
2.超聲法檢測混凝土
時數(shù)：3學時
目的：通過超聲法對混凝土的強度、裂縫（與直接觀測法比較）、缺陷進行檢測。
場地：路橋檢測實驗室
儀器：超聲波混凝土檢測儀、裂縫顯微鏡
淺裂縫檢測方法和步驟如下：
當結(jié)構(gòu)混凝土開裂深度小于或等于500mm時，進行淺裂縫檢測。測前準備和要求如下：
（1） 對檢測面的要求：測區(qū)混凝土表面應清潔、平整。換能器應通過耦合劑與結(jié)構(gòu)表面接觸。需要檢測的裂縫中，不得充水或充泥漿。
（2） 測點間距：普測的測點間距宜為200~500mm（平測法例外），對出現(xiàn)可疑數(shù)據(jù)的區(qū)域，應加密布點進行細測。
（3） 換能器頻率選擇：可參照表1-2，根據(jù)測距來選擇換能器的頻率。
表1-2 換能器頻率選擇
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測距（cm）
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選用換能器頻率（kHz）
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最小橫截面尺寸（cm）
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10～20
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100～200
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10
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20～100
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50～100
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20
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100～300
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50
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20
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300～500
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30～50
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30
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>500
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20
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50
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①平測法
當結(jié)構(gòu)的裂縫部位只有一個可測表面，可采用平測法。平測時應在裂縫的被測部位以不同的測距同時按跨縫和不跨縫布置測點進行聲時測量。
a） 不跨縫聲時測量：將T、R換能器置于裂縫同一側(cè)，以兩個換能器內(nèi)邊緣間距l/等于100mm、150mm、200mm、250mm……分別讀取聲時值，繪制時—距坐標圖，求出不跨縫平測的混凝土聲速值v。
b）跨縫聲時測量：將T、R 換能器分別置于以裂縫為軸線的對稱兩側(cè)，兩換能器中心連線垂直于裂縫走向，以l/=100mm、150mm、200mm、250mm……分別讀聲時值，同時觀察首波相位的變化。裂縫深度可按下式計算：
（1-5）
4.應力應變檢測
時數(shù)：3學時
目的：通過應變片、應變計等檢測橋梁應力變化。
場地：路橋檢測實驗室，室外現(xiàn)場
儀器：應變片、應變計、動靜態(tài)應變儀
電阻應變片的粘貼：是應變電測技術(shù)中一個很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，粘貼質(zhì)量的好壞直接影響測量的結(jié)果。因此，粘貼時應掌握下列技術(shù)環(huán)節(jié)：
（1）選片：用放大鏡對應變片進行檢查，保證無破損。
（2）定位：先初步畫出貼片位置，用砂輪機將貼片位置打磨平整，畫出測點的縱、橫中心及貼片方向。
（3）貼片：用酒精（或丙酮）將貼片位置清洗干凈，在應變片背面均勻涂抹膠水，放在測點上，調(diào)整應變片的位置，使其準確定位。在應變片上覆蓋小片玻璃紙，用手指輕輕滾壓，擠出多余膠水和氣泡。用手指輕按1～2min，待膠水初步固化后即可松手。
（4）干燥固化：氣溫較高，相對濕度較低的短期試驗，可自然干燥，時間一般1～2d。人工干燥是待自然干燥12h后，用紅外線烘烤，避免驟熱，烘干到絕緣電阻符合要求時為止。
（5）應變片的防護：在應變片引線端貼上接線端子，把應變片引線和連接導線分別焊在接線端子上，然后立即涂防護層，以防止應變片受潮和機械損傷。
電阻應變測量的溫度補償：溫度補償?shù)木唧w方法是在電橋的BC臂上接一個與測量片R1（簡稱工作片）同樣阻值的溫度補償應變片R2（簡稱補償片）。測量應變片R1貼在受力構(gòu)件上，它既受到應變作用又受到溫度作用，故R1是由兩部分組成。即：△R1=△Rε+△Rt。補償片R2貼在一個與試件材料相同并置于試件附近，具有同樣溫度變化條件但不承受外力作用的小試塊上,它只有△R2=△Rt的變化。此時，電橋?qū)蔷€上的電流計的反應為△R1-△R2=△Rε，測得結(jié)果僅是試件受力后產(chǎn)生的應變值，溫度效應所產(chǎn)生的應變就消除了。
熟悉靜態(tài)應變儀的使用：
1、接線：將應變片兩引線接入接線面板的Eg、Vi+ 端子上，以通道編號為序，依次接入全部測量應變片。補償應變片接入每排的左端Eg、Vi+ 端子上（每排可以接入10個測點，共用1個補償片）。所有連線必須牢固可靠，建議與端子連接用焊錫焊牢。
2、聯(lián)機：用USB電纜將計算機USB接口與DH3816數(shù)據(jù)采集箱USB輸入口相連。開啟機箱電源，打開計算機。
3、軟件控制
（1）在計算機桌面上點擊“DH3816（Usb）靜態(tài)應變測量系統(tǒng)”；
（2）點擊“操作/查找機箱”；
（3）點擊“文件/新建測試項目”；
（4）點擊“參數(shù)設(shè)置/機箱特性設(shè)置”，設(shè)置起始測點號，結(jié)束測點號；
（5）點擊“參數(shù)設(shè)置/電橋及試件參數(shù)”，設(shè)置應變片靈敏系數(shù)，彈性模量，泊松比；
（6）點擊“操作/平衡操作”；
（7）點擊“操作/單次采樣”，在試驗狀態(tài)欄中，輸入工況。
4、加載、數(shù)據(jù)采集
施加荷載，采集應變數(shù)據(jù)，點擊“操作/單次采樣”，在試驗狀態(tài)欄中，輸入工況；依次直至試驗結(jié)束。
5、文件格式轉(zhuǎn)換
點擊“文件/文件格式轉(zhuǎn)換”，將應變測試數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 .TXT或 .XLS文件格式。
4. 橋梁位移測量
時數(shù)：3學時
目的：利用測量手段，對橋梁各控制斷面的位移變形進行監(jiān)測。
場地：室外現(xiàn)場
儀器：激光撓度儀
橋梁撓度測量是橋梁檢測的重要組成部分, 是橋梁安全性評價的一項重要指標。橋梁的撓度與橋梁的承載能力及抵御地震等動荷載的能力有密切的關(guān)系。因此, 橋梁動、靜撓度測量對于橋梁承載能力檢測和橋梁的防震減災有著重要的意義。
通過激光撓度儀的演示和操作，使學生了解和掌握橋梁結(jié)構(gòu)截面撓度測量的光學方法：它是建立在一個激光發(fā)射器和一個連接在目標上的光電接收器的基礎(chǔ)之上，操作者從接收器給出一道安全、可見的激光束并將其鎖定在一個穩(wěn)定的位置上，接收器可以接收識別光學目標反射回的光束并以每秒100次的頻率精確測量出該目標的點位。具體方法：在橋塔架設(shè)一個自準直激光器，橋梁的待測截面設(shè)置接收屏，利用數(shù)碼攝像機拍攝接收屏接收到的動靜態(tài)激光光斑圖像，通過標定及圖像中心法處理，可以計算出所測截面的撓度。
