一、
课程目标
本实验课程的教学目标是培养学生动手能力、了解桥梁工程试验检测的目的、内容、依据，熟悉桥梁工程的材料、地基、桩基、桥梁上部结构等的试验检测以及桥梁荷载试验的基础原理、操作方法和结果评定，掌握现代桥梁结构检测手段，为社会培养具有高素质试验检测能力和水平的专门人才。
本课程根据《桥涵工程试验检测技术》的主要内容来设置试验项目，试验项目包括：
1、
通过上述实验项目，使学生了解现代测试技术，将已学的知识综合得到运用，实践能力得到提高；
2、
培养学生的创新能力和科研能力，为他们将来的深造、科研和技术水平打下基础。
二、实验项目、对应学时数、具体试验场地、目的、主要仪器
1.
回弹法测定混凝土强度
时数：
3
学时
目的：通过回弹仪对混凝土表面弹击后的回弹值来推算混凝土的强度值
场地：路桥检测实验室
仪器：回弹仪
检测方法和步骤如下：
（
1
）选择符合下列规定的测区
①
每一结构或构件测区数不应少于
10
个，对某一方向尺寸小于
4.5m
且另一方向尺寸小于
0.3m
的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于
5
个；
②相邻两测区的间距应控制在2m以内，测区离构件端部或施工缝边缘的距离不宜大于0.5m，且不宜小于0.2m。
③测区应选在使回弹仪处于水平方向检测混凝土的浇筑侧面。当不能满足这一要求时，可使回弹仪处于非水平方向检测混凝土构件的浇筑侧面、表面或底面。
④测区宜选在构件的两个对称可测面上，也可选在一个可测面上，且应均匀分布。
⑤测区的面积不宜大于0.04m
2。
⑥检测面应为原状混凝土表面，并应清洁、平整。
⑦结构或构件的测区应标有清晰的编号，必要时应在记录纸上描述测区布置示意图和外观质量情况。
（2）回弹值测量
将弹击杆顶住混凝土的表面，轻压仪器，松开按钮，弹击杆徐徐伸出。使仪器对混凝土表面缓慢均匀施压，待弹击锤脱钩冲击弹击杆后即回弹，带动指针向后移动并停留在某一位置上，即为回弹值。继续顶住混凝土表面并在读取和记录回弹值后，逐渐对仪器减压，使弹击杆自仪器内伸出，重复进行上述操作，即可测得被测构件或结构的回弹值。操作中注意仪器的轴线应始终垂直于混凝土构件的检测面，缓慢施压，准确读数，快速复位。
测点宜在测区范围内均匀分布，相邻两测点的净距不宜小于20mm。测点不应在气孔或外露石子上，同一测点只应弹击一次。每一测区应记取
16个回弹值，每一测点的回弹值读数估读至l。
（3）碳化深度值测量
回弹值测量完毕后，应在有代表性的位置上测量碳化深度值，测点数不应少于构件测区数的
30％，取其平均值为该构件每测区的碳化深度值。当碳化深度值大于2.0mm时，应在每一测区测量碳化深度值。
碳化深度值测量方法：采用适当的工具在测区表面形成直径约15mm的孔洞，其深度应大于预估混凝土的碳化深度。孔洞中的粉末和碎屑应除净，并不得用水擦洗。同时，采用浓度为
1％的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处，碳化部分不变色，未碳化部分颜色将变为紫红。当已碳化与未碳化界线清楚时，再用深度测量工具测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离，测量不应少于3次，取其平均值。每次读数精确至0.5mm。
3
．回弹值计算
（
1）计算测区平均回弹值
从该测区的
16个回弹值中剔除3个最大值和3个最小值，余下的10个回弹值取平均值。
（
2）非水平方向检测混凝土浇筑侧面时，应按式（1-1）修正：
（1-1）
式中：
——非水平状态检测时测区的平均回弹值，精确至0.1；
——非水平状态检测时回弹值修正值，可根据检测角度查相应表格。
（
3）水平方向检测混凝土浇筑顶面或底面时，应按式（1-2）修正:
（
1-2）
式中：
、——水平方向检测混凝土浇筑表面底面时，测区的平均回弹值，精确至0.1；
、
——混凝土浇筑表面、底面回弹值的修正值。
当检测时回弹仪为非水平方向且测试面为非混凝土的浇筑侧面时，应先对回弹值进行角
度修正，再对修正后的值进行浇筑面修正。
4
．混凝土强度值计算
（
1）测区混凝土强度值计算
结构或构件第
i个测区混凝土强度换算值，根据每一测区的回弹平均值及碳化深度值，查阅全国统一测强曲线得出，当有地区测强曲线或专用测强曲线时，混凝土强度换算值应按地区测强曲线或专用测强曲线换算得出。表中未列入的测区强度值可用内插法求得。对于泵送混凝土还应符合下列规定：
①当碳化深度值不大于2.0mm时，每一测区混凝土强度换算值应按
表1-1修正。
②当碳化深度值大于2.0mm 时，可采用同条件试件或钻取混凝土芯样进行修正。
表1-1泵送混凝土测区混凝土强度换算值的修正值
|
碳化深度值
|
|
抗压强度值（MPa）
|
|
0
；0.5；1.0
|
（MPa）
|
≤40.0
|
45.0
|
50.0
|
55.0
～60.0
|
|
K
（MPa）
|
+4.5
|
+3.0
|
+1.5
|
0.0
|
|
1.5
；2.0
|
（MPa）
|
≤30.0
|
35.0
|
40.0
～60.0
|
|
K
（MPa）
|
+3.0
|
+1.5
|
0.0
|
（
2）混凝土强度计算
结构或构件的测区混凝土强度平均值可根据各测区的混凝土强度换算值计算。当测区数为
10个及以上时，应计算强度标准差。平均值及标准差公式如下：
（1-3）
（1-4）
2.
超声法检测混凝土
时数：
3
学时
目的：通过超声法对混凝土的强度、裂缝（与直接观测法比较）、缺陷进行检测。
场地：路桥检测实验室
仪器：超声波混凝土检测仪、裂缝显微镜
浅裂缝
检测方法和步骤如下：
当结构混凝土开裂深度小于或等于500mm时，进行浅裂缝检测。测前准备和要求如下：
（1）对检测面的要求：测区混凝土表面应清洁、平整。换能器应通过耦合剂与结构表面接触。需要检测的裂缝中，不得充水或充泥浆。
（2）测点间距：普测的测点间距宜为200~500mm（平测法例外），对出现可疑数据的区域，应加密布点进行细测。
（3）换能器频率选择：可参
照表
1-2
，根据测距来选择换能器的频率
。
表
1-2
换能器频率选择
|
测距
（cm）
|
选用换能器频率
（kHz）
|
最小横截面尺寸
（cm）
|
|
1
0
～
20
|
100
～
200
|
10
|
|
20
～
100
|
50
～
100
|
20
|
|
100
～
300
|
50
|
20
|
|
300
～
500
|
30
～
50
|
30
|
|
>500
|
20
|
50
|
①平测法
当结构的裂缝部位只有一个可测表面，可采用平测法。平测时应在裂缝的被测部位以不同的测距同时按跨缝和不跨缝布置测点进行声时测量。
a） 不跨缝声时测量：将T、R换能器置于裂缝同一侧，以两个换能器内边缘间距
l
/等于100mm、150mm、200mm、250mm……分别读取声时值，绘制时—距坐标图，求出不跨缝平测的混凝土声速值
v。
b）跨缝声时测量：将
T、R 换能器分别置于以裂缝为轴线的对称两侧，两换能器中心连线垂直于裂缝走向，以
l
/=100mm、150mm、200mm、250mm……分别读声时值，同时观察首波相位的变化。裂缝深度可按下式计算：
（
1-5
）
4.
应力应变检测
时数：
3
学时
目的：通过应变片、应变计等检测桥梁应力变化。
场地：路桥检测实验室，室外现场
仪器：应变片、应变计、动静态应变仪
电阻应变片的粘贴
：是应变电测技术中一个很关键的环节，粘贴质量的好坏直接影响测量的结果。因此，粘贴时应掌握下列技术环节：
（
1
）选片：用放大镜对应变片进行检查，保证无破损。
（
2
）定位：先初步画出贴片位置，用砂轮机将贴片位置打磨平整，画出测点的纵、横中心及贴片方向。
（
3
）贴片：用酒精（或丙酮）将贴片位置清洗干净，在应变片背面均匀涂抹胶水，放在测点上，调整应变片的位置，使其准确定位。在应变片上覆盖小片玻璃纸，用手指轻轻滚压，挤出多余胶水和气泡。用手指轻按
1
～
2min
，待胶水初步固化后即可松手。
（
4
）干燥固化：气温较高，相对湿度较低的短期试验，可自然干燥，时间一般
1
～
2d
。人工干燥是待自然干燥
12h
后，用红外线烘烤，避免骤热，烘干到绝缘电阻符合要求时为止。
（
5
）应变片的防护：在应变片引线端贴上接线端子，把应变片引线和连接导线分别焊在接线端子上，然后立即涂防护层，以防止应变片受潮和机械损伤。
电阻应变测量的温度补偿
：温度补偿的具体方法是在电桥的
BC
臂上接一个与测量片
R1
（简称工作片）同样阻值的温度补偿应变片
R2
（简称补偿片）。测量应变片
R1
贴在受力构件上，它既受到应变作用又受到温度作用，故
R1
是由两部分组成。即：△
R1=
△
Rε+
△
Rt
。补偿片
R2
贴在一个与试件材料相同并置于试件附近，具有同样温度变化条件但不承受外力作用的小试块上
,
它只有△
R2=
△
Rt
的变化。此时，电桥对角线上的电流计的反应为△
R1-
△
R2=
△
Rε
，测得结果仅是试件受力后产生的应变值，温度效应所产生的应变就消除了。
熟悉静态应变仪的使用：
1、接线：将应变片两引线接入接线面板的
Eg、Vi+端子上，以通道编号为序，依次接入全部测量应变片。补偿应变片接入每排的左端Eg、Vi+端子上（每排可以接入10个测点，共用1个补偿片）。所有连线必须牢固可靠，建议与端子连接用焊锡焊牢。
2、联机：用
USB电缆将计算机USB接口与DH3816数据采集箱USB输入口相连。开启机箱电源，打开计算机。
3、软件控制
（
1）在计算机桌面上点击“DH3816（Usb）静态应变测量系统”；
（
2）点击“操作/查找机箱”；
（
3）点击“文件/新建测试项目”；
（
4）点击“参数设置/机箱特性设置”，设置起始测点号，结束测点号；
（
5）点击“参数设置/电桥及试件参数”，设置应变片灵敏系数，弹性模量，泊松比；
（
6）点击“操作/平衡操作”；
（
7）点击“操作/单次采样”，在试验状态栏中，输入工况。
4、加载、数据采集
施加荷载，采集应变数据，点击“操作
/单次采样”，在试验状态栏中，输入工况；依次直至试验结束。
5、文件格式转换
点击“文件
/文件格式转换”，将应变测试数据转换为 .TXT或 .XLS文件格式。
4.
桥梁位移测量
时数：
3
学时
目的：利用测量手段，对桥梁各控制断面的位移变形进行监测。
场地：室外现场
仪器：激光挠度仪
桥梁挠度测量是桥梁检测的重要组成部分
,
是桥梁安全性评价的一项重要指标。桥梁的挠度与桥梁的承载能力及抵御地震等动荷载的能力有密切的关系。因此
,
桥梁动、静挠度测量对于桥梁承载能力检测和桥梁的防震减灾有着重要的意义。
通过激光挠度仪的演示和操作，使学生了解和掌握桥梁结构截面挠度测量的光学方法：它是建立在一个激光发射器和一个连接在目标上的光电接收器的基础之上，操作者从接收器给出一道安全、可见的激光束并将其锁定在一个稳定的位置上，接收器可以接收识别光学目标反射回的光束并以每秒100次的频率精确测量出该目标的点位。具体方法：在桥塔架设一个自准直激光器，桥梁的待测截面设置接收屏，利用数码摄像机拍摄接收屏接收到的动静态激光光斑图像，通过标定及图像中心法处理，可以计算出所测截面的挠度。
