第1章土木工程實驗概論001 學習目標002 1.1土木工程實驗的應用與發展002 1.2土木工程實驗目的和任務004 1.2.1研究性試驗004 1.2.2生產性試驗005 1.3實驗方法的重要性和意義008 1.4土木工程實驗的分類009 1.4.1按試驗對象的尺寸分類009 1.4.2按試驗荷載性質分類010 1.4.3按試驗時間分類011 1.4.4按試驗場地分類011 1.5土木工程實驗的基本過程012 1.5.1試驗策劃與論證階段012 1.5.2試驗準備階段013 1.5.3試驗加載階段014 1.5.4試驗資料整理分析和總結階段015 思考拓展015 第2章試驗荷載與加載方法016 學習目標017 2.1概述017 2.1.1試驗荷載的基本概念017 2.1.2動荷載作用017 2.1.3靜荷載作用018 2.2重物加載法018 2.2.1重物直接加載試驗018 2.2.2杠桿重物加載方法試驗019 2.3氣壓加載法020 2.4機械加載法020 2.5液壓加載法021 2.5.1液壓加載系統021 2.5.2大型液壓加載試驗機022 2.5.3電液伺服液壓系統023 2.6地震模擬振動臺025 2.6.1模擬振動臺試驗的基本概念025 2.6.2地震模擬振動臺的組成和工作原理025 2.7產生動荷載的其他加載方法026 2.7.1慣性力加載法026 2.7.2電磁加載法027 2.7.3現場動力試驗的其他激振方法028 2.8荷載試驗加載輔助設備029 2.8.1加載框029 2.8.2分配梁029 思考拓展029 第3章結構試驗量測技術030 學習目標031 3.1概述031 3.2量測儀表的基本概念031 3.2.1量測儀表的基本組成031 3.2.2量測儀表的基本量測方法032 3.2.3量測儀表的主要性能指標032 3.2.4量測儀表的選用原則033 3.3儀表的率定033 3.4應力、應變量測034 3.4.1應力、應變量測的基本概念034 3.4.2應變的測量方法034 3.4.3電阻應變片的工作原理036 3.4.4電阻應變計的構造和性能037 3.4.5電阻應變儀的測量電路038 3.4.6電阻應變計的使用技術042 3.5位移量測047 3.6其他變形量測049 3.7裂縫量測050 3.8力的測定050 3.8.1常規用力傳感器050 3.8.2斜拉橋索力測量傳感器051 3.9振動參量的量測051 3.9.1測振傳感器的力學原理052 3.9.2測振傳感器量測參量的轉換054 3.10光纖傳感器的應用058 3.10.1光纖傳感技術應用概論058 3.10.2光纖結構和傳光原理059 3.10.3光纖光柵傳感器062 3.10.4振弦式光纖傳感器的基本原理064 3.10.5光纖傳感器的品種065 3.11數據采集系統065 3.11.1數據采集系統的組成065 3.11.2數據采集系統常用的幾種類型066 思考拓展067 第4章土木工程結構試驗設計068 學習目標069 4.1土木工程結構試驗的一般過程069 4.2土木工程結構試驗的試件設計069 4.2.1試件的形狀070 4.2.2試件尺寸071 4.2.3試件數目071 4.2.4結構試驗對試件的構造要求074 4.3試驗荷載方案設計075 4.3.1試驗荷載設計的要求075 4.3.2單調加載靜力試驗076 4.3.3結構低周反復加載靜力試驗077 4.3.4結構動力特性測試試驗079 4.3.5結構動力加載試驗080 4.3.6結構疲勞試驗081 4.3.7試驗加載裝置的設計082 4.4結構試驗觀測方案設計083 4.4.1觀測項目的確定083 4.4.2測點的選擇與布置083 4.4.3儀器的選擇與測讀的原則084 4.4.4儀器儀表準備計劃084 4.5結構試驗的技術性文件085 思考拓展086 第5章模型試驗087 學習目標088 5.1模型試驗的基本概念088 5.2模型試驗的相似理論基礎089 5.2.1模型相似的概念089 5.2.2模型結構設計的相似條件與確定方法091 5.3模型的分類095 5.3.1彈性模型095 5.3.2強度模型095 5.3.3間接模型096 5.4模型設計096 5.5模型材料與模型試驗應注意的問題099 5.5.1模型材料099 5.5.2模型試驗應注意的問題101 思考拓展102 第6章誤差分析與數據處理103 學習目標104 6.1概述104 6.2間接測定值的推算104 6.3實驗誤差分析104 6.3.1誤差的概念105 6.3.2誤差理論基礎105 6.3.3量測值的取舍110 6.3.4間接測定值的誤差分析112 6.4實驗結果的表達113 6.4.1列表表示法113 6.4.2圖形表示法113 6.4.3經驗公式表示法114 6.5周期振動實驗的數據處理117 6.5.1簡諧振動117 6.5.2復雜周期振動118 6.6實驗模態分析簡介118 思考拓展119 第7章土木工程靜載試驗121 學習目標122 7.1概述122 7.2試驗前的準備122 7.3靜載試驗加載和量測方案的確定124 7.3.1加載方案124 7.3.2觀測方案126 7.4結構靜載試驗實例127 7.5靜載試驗量測數據的整理要點131 7.5.1整體變形的量測數據整理要點131 7.5.2應力應變測量數據的整理要點133 7.5.3間接測定值的推算要點134 7.6結構性能的檢驗（產品檢驗）134 7.6.1預制構件承載力檢驗134 7.6.2預制構件的撓度檢驗135 7.6.3預制構件的抗裂檢驗136 7.6.4預制構件裂縫寬度檢驗136 7.6.5預制構件結構性能評定與驗收136 思考拓展137 第8章工程結構的動載試驗138 學習目標139 8.1概述139 8.2工程結構動力特性的試驗測定140 8.2.1人工激振法測定結構動力特性140 8.2.2環境隨機振動法測量結構動力特性143 8.3工程結構的動力反應試驗測定145 8.3.1尋找主振源的試驗測定145 8.3.2結構動態參數的量測146 8.3.3工程結構動力系數的試驗測定146 8.4工程結構疲勞試驗147 8.4.1概述147 8.4.2疲勞試驗項目148 8.4.3疲勞試驗荷載148 8.4.4疲勞試驗的步驟148 8.4.5疲勞試驗的觀測148 8.4.6疲勞試驗試件的安裝要點與疲勞加載試驗方法存在的缺陷149 8.5工程結構的風洞試驗149 8.5.1風的定義與風作用力對建筑物的危害149 8.5.2工程結構在風荷載作用下的實測試驗150 8.5.3風洞實驗室150 思考拓展151 第9章結構抗震試驗152 學習目標153 9.1概述153 9.1.1結構抗震試驗的目的和任務153 9.1.2結構抗震試驗的特點和分類153 9.1.3結構抗震試驗方法的發展和抗震技術規范化154 9.2結構的偽靜力試驗（低周反復加載試驗）154 9.2.1偽靜力試驗的基本概念154 9.2.2加載設備與加載反力裝置155 9.2.3偽靜力試驗的加載制度158 9.2.4偽靜力試驗測試項目158 9.2.5偽靜力試驗的數據整理要點160 9.2.6偽靜力試驗實例162 9.3結構擬動力試驗165 9.3.1結構擬動力試驗的基本概念165 9.3.2擬動力試驗的操作方法和過程165 9.3.3擬動力試驗實例166 9.4結構模擬振動臺的試驗方法167 9.4.1模擬地震振動臺試驗的特點167 9.4.2模擬地震振動臺在抗震研究中的作用168 9.4.3模擬地震振動臺的加載過程及試驗方法168 9.4.4模擬地震振動臺試驗實例170 9.5天然地震觀測試驗172 9.5.1天然地震觀測試驗的概念172 9.5.2工程結構的強震觀測173 思考拓展175 第10章土木工程材料實驗176 學習目標177 10.1材料的基本物理性質實驗177 10.1.1密度實驗177 10.1.2表觀密度實驗178 10.1.3吸水率實驗179 10.2水泥性能實驗179 10.2.1水泥細度測定179 10.2.2水泥標準稠度用水量測定184 10.2.3水泥凈漿凝結時間測定185 10.2.4水泥安定性的測定186 10.2.5水泥膠砂強度檢驗188 10.3集料實驗190 10.3.1砂的篩分析實驗190 10.3.2砂的表觀密度實驗（容量瓶法）191 10.3.3砂的堆積密度實驗192 10.3.4石子篩分析實驗193 10.3.5石子表觀密度實驗194 10.3.6石子堆積密度與空隙率實驗195 10.4普通混凝土實驗196 10.4.1混凝土拌合物和易性實驗196 10.4.2混凝土拌合物表觀密度實驗199 10.4.3混凝土立方體抗壓強度實驗200 10.4.4混凝土綜合實驗201 10.5建筑砂漿實驗203 10.5.1砂漿拌合物試樣制備203 10.5.2砂漿稠度實驗204 10.5.3砂漿分層度實驗204 10.5.4砂漿立方體抗壓強度實驗205 10.6墻體材料實驗207 10.6.1蒸壓粉煤灰磚的抗壓強度實驗207 10.6.2蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強度實驗208 10.7瀝青材料實驗209 10.7.1瀝青針入度實驗209 10.7.2瀝青延度實驗210 10.7.3瀝青軟化點實驗211 思考拓展213 第11章材料力學實驗214 學習目標215 11.1拉伸實驗215 11.2壓縮實驗218 11.3扭轉實驗219 11.4梁的純彎曲正應力實驗221 思考拓展223 第12章土工試驗224 學習目標225 12.1土的密度試驗（環刀法）225 12.2土的含水率試驗（烘干法）226 12.3土的比重試驗227 12.4界限含水率的測定（液塑限聯合測定法）229 12.5土的顆粒分析試驗231 12.6固結試驗（快速法）234 12.7直接剪切試驗236 12.8無側限抗壓強度試驗238 12.9擊實試驗239 思考拓展241 第13章現場非破損檢測技術242 學習目標243 13.1工程結構物現場檢測概論243 13.1.1工程結構物現場檢測的目的和意義243 13.1.2現場結構檢測的特點和常用檢測方法243 13.1.3混凝土結構現場檢測部位的選擇245 13.1.4測點數量的確定245 13.2回彈法檢測結構混凝土強度245 13.2.1回彈法的基本概念245 13.2.2回彈法的檢測技術247 13.2.3結構或構件混凝土強度的計算與評定248 13.3超聲法檢測混凝土強度249 13.4超聲回彈綜合法檢測結構混凝土強度250 13.4.1基本原理250 13.4.2超聲回彈綜合法檢測技術250 13.4.3超聲回彈綜合法推定結構混凝土強度252 13.5鉆芯法檢測結構混凝土強度253 13.5.1鉆芯法的基本概念253 13.5.2芯樣抗壓試驗和混凝土強度推定254 13.6超聲法檢測混凝土缺陷254 13.6.1超聲法檢測混凝土缺陷的基本原理254 13.6.2混凝土裂縫深度檢測255 13.6.3超聲法檢測混凝土中不密實區和空洞位置257 13.6.4超聲法檢測混凝土灌注樁缺陷258 13.7混凝土結構內部鋼筋檢測260 13.7.1概述260 13.7.2鋼筋數量、位置和間距的檢測260 13.7.3混凝土保護層厚度檢測261 13.7.4混凝土中鋼筋直徑檢測261 13.7.5混凝土中鋼筋銹蝕狀況的檢測261 13.8砌體結構的現場檢測262 13.8.1直接截取標準試樣法（切制抗壓試樣法）262 13.8.2砌體結構強度的原位非破損檢測方法263 13.8.3磚砌體強度的直接測定法264 13.8.4磚砌體強度的間接測量法265 13.8.5磚砌體強度的間接測定法267 13.9鋼結構現場檢測268 13.9.1鋼結構現場檢測要點與檢測依據268 13.9.2鋼材強度測定方法269 13.9.3超聲法檢測鋼結構焊縫缺陷270 13.9.4鋼結構螺栓連接節點與高強螺栓終擰扭矩的檢測271 13.10火災試驗研究與火災后結構物的現場檢測271 13.10.1概述271 13.10.2火災試驗研究272 13.10.3火災后對結構物的外觀檢查和現場檢測272 13.10.4火災溫度對建筑結構材料力學性能影響274 13.10.5火災后對建筑結構燒損程度的分類277 思考拓展278 第14章虛擬仿真實驗279 學習目標280 14.1概述280 14.2土木工程中柱受壓虛擬仿真實驗280 14.2.1實驗原理及軟硬件要求281 14.2.2實驗方法與步驟要求282 14.3半剛性鋼框架擬靜力虛擬仿真實驗287 14.3.1實驗原理287 14.3.2實驗方法與步驟要求290 思考拓展295 參考文獻296