土木工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)總復(fù)習(xí)

PAGEPAGE11土木工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)總復(fù)習(xí)模型試驗(yàn)理論與技術(shù)動(dòng)態(tài)測(cè)試與分析技術(shù)、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)結(jié)構(gòu)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)巖土工程（基坑、樁基）檢測(cè)技術(shù)一、模型試驗(yàn)理論與技術(shù)1.簡(jiǎn)述模型試驗(yàn)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。答：特點(diǎn)：1）經(jīng)濟(jì)性好；2）針對(duì)性強(qiáng)；3）數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。應(yīng)用范圍：1）代替大型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)或作為大型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的輔助試驗(yàn)；2）作為結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的輔助手段；3）驗(yàn)證和發(fā)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論2.什么是量綱？量綱和單位有什么不同？答：?jiǎn)挝唬║nit）：量度各種物理量數(shù)值大小的標(biāo)準(zhǔn)量，稱單位。如長(zhǎng)度單位為m或cm等?！傲俊钡谋碚?。量綱（Dimension）：撇開單位的大小，表征物理量的性質(zhì)和類別。如長(zhǎng)度量綱為[L]?！百|(zhì)”的表征。3.什么是基本量綱？什么是導(dǎo)出量綱？答：基本量綱（FundamentalDimension）：具有獨(dú)立性的，不能由其他量綱推導(dǎo)出來(lái)的量綱叫做基本量綱。質(zhì)量系統(tǒng)：取質(zhì)量M，長(zhǎng)度L、時(shí)間T、即[M-L-T]為基本量綱體系。絕對(duì)系統(tǒng)：取力F，長(zhǎng)度L、時(shí)間T、即[F-L-T]為基本量綱體系。導(dǎo)出量綱（DerivedDimension）：是指由基本量綱導(dǎo)出的量綱。4.什么是無(wú)量綱量？無(wú)量綱量有何特點(diǎn)？答：無(wú)量綱量可由兩個(gè)具有相同量綱的物理量相比得到；可由幾個(gè)有量綱物理量乘除組合，使組合量的量綱指數(shù)為零得到。特點(diǎn)：(1)無(wú)量綱量的大小與所選單位無(wú)關(guān)，具有客觀性；(2)不受運(yùn)動(dòng)規(guī)模的影響，模型與原型常用同一無(wú)量綱數(shù)；(3)在超越函數(shù)（對(duì)數(shù)、指數(shù)、三角函數(shù)）運(yùn)算中，均應(yīng)用無(wú)量綱量。5.什么是量綱和諧原理？試述量綱和諧原理的重要性。答：凡是正確反映客觀規(guī)律的物理方程，其各項(xiàng)的量綱都必須是一致的，即只有方程兩邊量綱相同，方程才能成立。這稱為量綱和諧原理。量綱和諧原理的重要性體現(xiàn)在：a、一個(gè)方程在量綱上應(yīng)是和諧的，所以可用來(lái)檢驗(yàn)物理方程或經(jīng)驗(yàn)公式的正確性和完整性。b、根據(jù)量綱和諧原理可用來(lái)確定公式中物理量的指數(shù)。c、可用來(lái)建立物理方程式的結(jié)構(gòu)形式。為科學(xué)地組織實(shí)驗(yàn)過(guò)程、整理實(shí)驗(yàn)成果提供理論指導(dǎo)。6.什么是第二相似定理（π定理）答：在設(shè)一個(gè)物理現(xiàn)象中，共有n個(gè)物理量x1,x2,x3,…,xn，其中有m個(gè)為基本物理量（其量綱是相互獨(dú)立的），則該現(xiàn)象的n個(gè)物理量之間的物理方程式f(x1,x2,x3,…,xn)=0，也可以用這些物理量組合的（n-m）個(gè)相似準(zhǔn)則π1，π2，…，πn-m之間的函數(shù)關(guān)系來(lái)表示：g(π1,π2,…,πn-m)=07.試分析用方程式分析法導(dǎo)出相似準(zhǔn)則的優(yōu)缺點(diǎn)。答：優(yōu)點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，能反映對(duì)現(xiàn)象來(lái)說(shuō)最為本質(zhì)的物理定律，故結(jié)論可靠。 ②分析過(guò)程程序明確，不易出錯(cuò)。 ③各種因素的影響地位一覽無(wú)遺，有利推斷、比較和檢驗(yàn)。缺點(diǎn)：在方程尚處于建立階段時(shí)，需要人們對(duì)現(xiàn)象的機(jī)理有深入的認(rèn)識(shí)。求解方程有時(shí)難以得到完整解。8.試分析用量綱分析法導(dǎo)出相似準(zhǔn)則的特點(diǎn)。答：量綱分析法是在研究現(xiàn)象相似性問(wèn)題的過(guò)程中，對(duì)各種物理量的量綱進(jìn)行考察時(shí)產(chǎn)生的。它的理論基礎(chǔ)是量綱的齊次原理。量綱分析法的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于一切機(jī)理尚未徹底弄清，規(guī)律也未充分掌握的復(fù)雜現(xiàn)象來(lái)說(shuō)，尤其明顯。它能幫助人員迅速通過(guò)相似性實(shí)驗(yàn)核定所選參量的正確性，并在此基礎(chǔ)上不斷加深人們對(duì)現(xiàn)象機(jī)理和規(guī)律的認(rèn)識(shí)。當(dāng)所研究的物理現(xiàn)象較為復(fù)雜時(shí)，要通過(guò)量綱方程來(lái)說(shuō)明問(wèn)題就很困難，往往會(huì)遺漏、錯(cuò)選與現(xiàn)象有關(guān)的主要參量。這就要求人們通過(guò)實(shí)踐不斷摸索，抓住主要參量，得出近似的結(jié)果，即“近似模擬”。9.試述結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)中相似理論的主要內(nèi)容。

答：1）按實(shí)際可能與試驗(yàn)條件，隨意確定幾何尺寸的相似常數(shù)Sl，模型的所有集合尺寸全部按此相似常數(shù)確定，稱為幾何相似。2)按模型材料可得模型材料的彈性模量及波桑比，可確定出彈性模量的相似常數(shù)SE及波桑比的相似常數(shù)Sμ，稱為材料相似。3)在相似判據(jù)方程式中，一些相似常數(shù)決定后，還會(huì)有其它相似常數(shù)，可隨意選取其中一些值，最后按式計(jì)算出另外的相似常數(shù)?？扇P，即荷載的比例，稱為荷載相似。4)模型與原型結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)部分的質(zhì)量成比例，即為質(zhì)量相似。5）模型與原型的各相應(yīng)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變、剛度和變形間的關(guān)系相似，即為物理相似。6）對(duì)于結(jié)構(gòu)動(dòng)力問(wèn)題，在隨時(shí)間變化的過(guò)程中，要求結(jié)構(gòu)模型和原型在對(duì)應(yīng)的時(shí)刻進(jìn)行比較，要求相對(duì)應(yīng)的時(shí)間成比例。即為時(shí)間相似。掌握用量綱分析法導(dǎo)出相似準(zhǔn)則。動(dòng)態(tài)測(cè)試與分析技術(shù)、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)1.簡(jiǎn)述傳感器的定義與組成，以及傳感器主要類型（按變換原是進(jìn)行分類）。答：定義：一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測(cè)量裝置。組成：敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測(cè)試電路組成。敏感元件是指能直接感受被測(cè)量的，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件；轉(zhuǎn)換元件則將非電量轉(zhuǎn)換成電參量，敏感元件的輸出就是它的輸入；測(cè)試電路的作用是將轉(zhuǎn)換元件輸入的電參量經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)換成電壓、電流或頻率等可測(cè)電量。按變換原理進(jìn)行分類，可分為：電阻式、電容式、差動(dòng)變壓器式、光電式等。2．什么是傳感器的靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性？答：靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性可用來(lái)表征一個(gè)傳感器性能的優(yōu)劣。靜態(tài)特性是指當(dāng)被測(cè)量的各個(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)（靜態(tài)測(cè)量下）時(shí)，傳感器的輸出值與輸入值之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式、曲線或數(shù)表。動(dòng)態(tài)特性是指被測(cè)量隨時(shí)間變化時(shí)，傳感器的輸出值與輸入值之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式、曲線或數(shù)表。什么是壓電效應(yīng)？它的應(yīng)用？答：有些電介質(zhì)晶體材料在沿一定方向受到壓力或拉力作用時(shí)發(fā)生極化，并導(dǎo)致介質(zhì)兩端表面出現(xiàn)符號(hào)相反的束縛電荷，其電荷密度與外力成比例，若外力取消時(shí)，它們又會(huì)回到不帶電狀態(tài)，這種由外力作用而激起晶體表面荷電的現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。應(yīng)用:因其具有頻響范圍寬、響應(yīng)速度快、密實(shí)度大、精確度高、良好的線性行為等優(yōu)點(diǎn)得到了研究者們的青睞。具有機(jī)械能與電能之間的轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換的功能,已被用來(lái)制作智能結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)除具有自承載能力外,還具有自診斷性、自適應(yīng)性和自修復(fù)性等功能,在土木工程結(jié)構(gòu)中可作為傳感器和驅(qū)動(dòng)器。4.什么是正壓電效應(yīng)？定義：當(dāng)對(duì)壓電材料施加機(jī)械變形時(shí)，剩余極化強(qiáng)度將因材料的變形而發(fā)生變化，引起材料內(nèi)部正負(fù)電荷中心發(fā)生相對(duì)移動(dòng)產(chǎn)生電極化，從而導(dǎo)致材料兩個(gè)表面上出現(xiàn)符號(hào)相反的束縛電荷，電荷密度與外力成正比。正壓電效應(yīng)：反映了壓電材料具有將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰?。檢測(cè)出壓電元件上電荷的變化，即可得知壓電元件處的變形量，利用壓電材料的正壓電效應(yīng)，可將其制成結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制或結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的智能傳感器。5.什么是負(fù)壓電效應(yīng)？定義：當(dāng)在壓電材料兩表面上通以電壓，所有晶粒極化方向趨于電場(chǎng)方向，造成壓電元件內(nèi)部正負(fù)電荷中心的相對(duì)位移，導(dǎo)致壓電材料的變形，逆壓電效應(yīng)：反映了壓電材料具有將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能力。利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，可將其制成結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制中的智能驅(qū)動(dòng)器。6.什么是應(yīng)變片靈敏系數(shù)？答：應(yīng)變片靈敏系數(shù)：?jiǎn)蜗蚴芰顟B(tài)下，敏感柵縱向中心線與應(yīng)力方向平行時(shí)，應(yīng)變片電阻值的相對(duì)變化與沿其縱向的應(yīng)變之比值。7.常用傳感器的工作原理。答：常用的傳感器有①差動(dòng)電阻式傳感器——儀器受力變形，鋼絲電阻產(chǎn)生差動(dòng)變化，一根受拉，電阻增加，一根受壓，電阻減少，兩個(gè)鋼絲的串聯(lián)電阻不變而電阻比R1/R2發(fā)生變化，得到鋼絲電阻比值，就得到儀器的變形或應(yīng)力；溫度改變時(shí)，鋼絲電阻變化是同方向的，溫度升高時(shí)，兩根鋼絲的電阻都減少。獲得鋼絲的串聯(lián)電阻，就可求得儀器測(cè)點(diǎn)位置的溫度。②鋼弦頻率式傳感器——利用鋼弦的自振頻率與鋼弦所受到的外加張力關(guān)系式測(cè)各種物理量。③電感式傳感器——根據(jù)電磁感應(yīng)原理，利用線圈電感的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)非電量電測(cè)。它把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電感量變化的一種裝置。④電阻應(yīng)變片式傳感器——將被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路和裝置顯示或記錄被測(cè)量值的變化。何為系統(tǒng)不失真測(cè)試條件？根據(jù)右圖所示二階系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性曲線，說(shuō)明如何選擇二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)及工作頻帶？答：動(dòng)態(tài)測(cè)試的不失真測(cè)量條件：1）系統(tǒng)的幅頻特性A(ω)在x(t)的頻譜范圍內(nèi)為一常數(shù)；2）系統(tǒng)的相頻特性φ(ω)是經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的直線。對(duì)于一個(gè)二階系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在的范圍內(nèi)，系統(tǒng)的幅頻特性接近一條直線，其幅值變化不超過(guò)10%，但從相頻曲線上看，曲線隨阻尼比的不同劇烈變化。其中當(dāng)ξ接近于零時(shí)相位為零，此時(shí)可以認(rèn)為是不失真的。而當(dāng)ξ在0.6~0.8范圍內(nèi)時(shí)，相頻曲線可以近似認(rèn)為是一條起自坐標(biāo)系原點(diǎn)的斜線。9.下面四個(gè)圖分別是哪一種濾波器的幅頻曲線特性圖，并說(shuō)明各自的工作特征。答：①低通濾波器之間為通頻帶，的頻率成分極大地衰減；②高通濾波器之間為通頻帶，的頻率成分極大地衰減；③帶通濾波器之間為通頻帶，其它的頻率成分極大地衰減；④帶阻濾波器之間為阻帶頻率，其它的頻率成分通頻帶。10.電器式傳感器包括哪幾種，各自的工作原理如何？答：包括電阻式、電感式、電容式三種。電阻式傳感器工作原理：把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種裝置；電感式傳感器工作原理：把被測(cè)量如位移轉(zhuǎn)換為電感量變化的一種裝置；電容式傳感器工作原理：把被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種裝置。11.簡(jiǎn)述熱電式傳感器的基本原理。答：利用某些金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化而變化的特性，制成各種熱電阻傳感器，用來(lái)測(cè)量溫度，達(dá)到將溫度轉(zhuǎn)換成電量變化的目的。12.什么是不失真測(cè)試，不失真測(cè)試的條件是什么？答：若都是常數(shù)，如果一個(gè)測(cè)試裝置，則有，即認(rèn)為該測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)了不失真測(cè)量。這表明，輸出信號(hào)較輸入信號(hào)，幅值放大了倍，時(shí)間上滯后了，波形一致。對(duì)上式作傅里葉變換，有。所以，若要實(shí)現(xiàn)輸出波形不失真，其幅頻、相頻特性應(yīng)滿足如下條件。13.有人在使用電阻應(yīng)變片時(shí)，發(fā)現(xiàn)靈敏度不夠，于是試圖在工作電橋上增加電阻應(yīng)變片數(shù)以提高靈敏度。試問(wèn)，在半橋上各串聯(lián)一片的情況下，是否可以提高靈敏度？為什么？答：不能提高靈敏度。因?yàn)榘霕螂p臂時(shí)，其輸出電壓為：當(dāng)量橋臂各串聯(lián)電阻應(yīng)變片時(shí)，其電阻的相對(duì)變化量為即仍然沒(méi)有發(fā)生變化，故靈敏度不變。要提高靈敏度只能將雙臂電橋改為全橋連接。這時(shí)。14．某等截面梁（泊松比為0.3）受單向拉力F作用，將靈敏系數(shù)為2.4的四個(gè)應(yīng)變片粘貼在梁上，如下圖所示。(1)請(qǐng)利用粘貼的四片應(yīng)變片組成全橋（繪制電橋圖），實(shí)現(xiàn)拉力F的測(cè)量。(2)若供橋電壓為8V，應(yīng)變片R1和R3產(chǎn)生應(yīng)變?yōu)?50με（1με＝1×10-6），問(wèn)電橋輸出電壓是多少？(8分)解：15．根據(jù)濾波器的選頻作用，一般將濾波器分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器。下圖為這些濾波器的幅頻特性，請(qǐng)分別標(biāo)注出來(lái)。并列出4個(gè)實(shí)際濾波器的主要特征參數(shù)。(a)帶通(b)高通(c)帶阻(d)低通主要特征參數(shù)（任選4個(gè)）：(1)截止頻率；(2)帶寬；(3)紋波幅度；(4)品質(zhì)因子；(5)倍頻程選擇性；(6)濾波器因數(shù)16.什么是數(shù)字信號(hào)處理？答：數(shù)字信號(hào)處理是把信號(hào)用數(shù)字或符號(hào)表示成序列，通過(guò)計(jì)算機(jī)或通用（專用）信號(hào)處理設(shè)備，用數(shù)字的數(shù)值計(jì)算方法處理（例如：濾波、變換等），達(dá)到提取有用信息便于應(yīng)用的目的。17.什么是混疊？如何避免混疊的發(fā)生？答：對(duì)連續(xù)信號(hào)進(jìn)行等間隔采樣時(shí)，如果不能滿足采樣定理，采樣后信號(hào)的頻率就會(huì)重疊，即高于采樣頻率一半的頻率成分將被重建成低于采樣頻率一半的信號(hào)。這種頻譜的重疊導(dǎo)致的失真稱為混疊，而重建出來(lái)的信號(hào)稱為原信號(hào)的混疊替身，因?yàn)檫@兩個(gè)信號(hào)有同樣的樣本值。避免混疊的發(fā)生：提高采樣頻率，使之達(dá)到最高信號(hào)頻率的兩倍以上；引入低通濾波器或提高低通濾波器的參數(shù)；該低通濾波器通常稱為抗混疊濾波器，抗混疊濾波器可限制信號(hào)的帶寬，使之滿足采樣定理的條件。18.橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容及所用的傳感器？答：（1）環(huán)境監(jiān)測(cè)（包括溫度、濕度、有害氣體等）。主要目標(biāo)在于監(jiān)測(cè)橋梁所處的物理化學(xué)環(huán)境，從而為隨后的橋梁耐久性評(píng)估提供原始數(shù)據(jù)。所使用的傳感器有：1）電阻式溫度計(jì)：記錄溫度、溫差時(shí)程歷史。2）濕度計(jì)：記錄環(huán)境的濕度。3）酸性氣體監(jiān)測(cè)儀：監(jiān)測(cè)橋梁周圍空氣中的CO、CO2、SO、Cl-的濃度。4）酸堿度（pH值）傳感器：測(cè)量橋梁周圍水體中的pH值。5）鋼筋銹蝕監(jiān)測(cè)裝置：監(jiān)測(cè)鋼筋、鋼材銹蝕前后的電位變化，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)銹蝕的發(fā)生、發(fā)展情況。（2）荷載。包括風(fēng)、地震、溫度、交通荷載等。所作用的傳感器有；1）風(fēng)速儀：記錄風(fēng)向、風(fēng)速進(jìn)程歷史，連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)后可得風(fēng)功率譜。2）溫度計(jì)：記錄溫度、溫度差時(shí)程歷史。3）動(dòng)態(tài)地秤：記錄交通荷載流時(shí)程歷史，連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)后可得交通荷載譜。4）強(qiáng)震儀：記錄地震作用。5）攝像機(jī)：記錄車流情況和交通事故。（3）幾何監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)橋梁各部位的靜態(tài)位置、動(dòng)態(tài)位置、沉降、傾斜、線形變化、位移等。所使用的傳感器有：位移計(jì)、傾角計(jì)、GPS、電子測(cè)距器、數(shù)碼相機(jī)等。（4）結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)力反應(yīng)。監(jiān)測(cè)橋梁的位移、轉(zhuǎn)角、應(yīng)變應(yīng)力、索力、動(dòng)力反應(yīng)（頻率模態(tài)）等。所使用的傳感器有：1）應(yīng)變儀：記錄橋梁靜動(dòng)力應(yīng)變應(yīng)力，連接數(shù)字處理系統(tǒng)后可得構(gòu)件疲勞應(yīng)力循環(huán)譜。2）測(cè)力計(jì)（力環(huán)、磁彈性儀、剪力銷）：記錄主纜、錨桿、吊桿的張位歷史。3）加速度計(jì)：記錄結(jié)構(gòu)各部位的反應(yīng)加速度，連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)后可得結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)。（5）非結(jié)構(gòu)部件及輔助設(shè)施。支座、振動(dòng)控制設(shè)施等。19.結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)定位技術(shù)包括哪幾種方法？答：橋梁健康監(jiān)測(cè)理論的研究主要集中在結(jié)構(gòu)整體性評(píng)估和損傷識(shí)別，理論核心是振動(dòng)操作識(shí)別技術(shù)，主要是認(rèn)為損傷將顯著改變結(jié)構(gòu)的剛度、質(zhì)量或耗能能力，進(jìn)而引起所測(cè)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特征或響應(yīng)的改變。通過(guò)從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中提取全橋不同部位動(dòng)力參數(shù)信息或其衍生信息，并對(duì)比結(jié)構(gòu)無(wú)損狀態(tài)下的相應(yīng)信息，來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)與評(píng)估。目前，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體性評(píng)估常用的方法可分為：模式識(shí)別法、模型修正法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和遺傳算法。結(jié)構(gòu)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)述風(fēng)洞及風(fēng)洞試驗(yàn)的組成。答：風(fēng)洞（WindTunnel)：在一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的管道內(nèi)，用動(dòng)力設(shè)備產(chǎn)生一股近似真實(shí)大氣情況而又可控制的氣流，以提供進(jìn)行各類空氣動(dòng)力試驗(yàn)所用的一種設(shè)備。風(fēng)洞系統(tǒng)的組成（MainPartsofW.T.)：1）具有一定輪廓的管道（直流、回流）；2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（低速、高速）；3）測(cè)試儀器設(shè)備（測(cè)速、測(cè)壓、測(cè)力、測(cè)振）；4）試驗(yàn)對(duì)象的模型（航空、建筑、汽車、環(huán)境）。2.直流風(fēng)洞與回流風(fēng)洞的優(yōu)劣分析。答：和回流式風(fēng)洞相比，直流式風(fēng)洞占地小，造價(jià)低，但(1)實(shí)驗(yàn)段風(fēng)速的品質(zhì)會(huì)受到風(fēng)洞進(jìn)、出口處外界大氣的干擾以及實(shí)驗(yàn)段的壓強(qiáng)低于洞外大氣壓強(qiáng)等；(2)運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)洞需要較多能量；(3)對(duì)周圍環(huán)境造成噪音污染。3.簡(jiǎn)述測(cè)壓傳感器的種類及基本特性。答：液柱式壓強(qiáng)計(jì)因體積大、反應(yīng)慢、易受環(huán)境條件影響等缺點(diǎn)，其應(yīng)用已逐漸減少。代之以體積小、反應(yīng)快、數(shù)據(jù)量可直接采集和處理的測(cè)壓傳感器。a）應(yīng)變式：測(cè)壓范圍廣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，線性度好，性能穩(wěn)定。但靈敏度低。b）壓阻式：壓阻效應(yīng)。圓形硅膜片上采用集成電路工藝制造了4個(gè)等值電阻，組成平衡電橋。優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，頻率響應(yīng)高。但易受環(huán)境溫度變化的影響。c）電容式：平板電容器的可動(dòng)極發(fā)生移動(dòng)或變形，電容量亦變化。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度和頻率響應(yīng)高。但精度較低。d）壓電式：壓電效應(yīng)。頻率響應(yīng)及靈敏度均很高。但低頻性能不好，不適于測(cè)量變化緩慢的或靜態(tài)壓強(qiáng)。4.簡(jiǎn)述皮托管、熱線風(fēng)速儀的工作原理。答：皮托管，又名“空速管”，“風(fēng)速管”，英文是Pitottube。皮托管是測(cè)量氣流總壓和靜壓以確皮托管定氣流速度的一種管狀裝置，由法國(guó)H.皮托發(fā)明而得名。嚴(yán)格地說(shuō)，皮托管僅測(cè)量氣流總壓，又名總壓管；同時(shí)測(cè)量總壓、靜壓的才稱風(fēng)速管，但習(xí)慣上多把風(fēng)速管稱作皮托管。皮托管的構(gòu)造如圖，頭部為半球形，后為一雙層套管。測(cè)速時(shí)頭部對(duì)準(zhǔn)來(lái)流，頭部中心處小孔（總壓孔）感受來(lái)流總壓p0，經(jīng)內(nèi)管傳送至壓力計(jì)。頭部后約3～8D處的外套管壁上均勻地開有一排孔（靜壓孔），感受來(lái)流靜壓p，經(jīng)外套管也傳至壓力計(jì)。對(duì)于不可壓縮流動(dòng)，根據(jù)伯努利方程和能量方程可求出氣流馬赫數(shù)，進(jìn)而再求速度。但在超聲速流動(dòng)中，皮托管頭部出現(xiàn)離體激波，總壓孔感受的是波后總壓，來(lái)流靜壓也難以測(cè)準(zhǔn)，因而皮托管不再適用?？倝嚎子幸欢娣e，它所感受的是駐點(diǎn)附近的平均壓強(qiáng)，略低于總壓，靜壓孔感受的靜壓也有一定誤差，其他如制造、安裝也會(huì)有誤差，故測(cè)算流速時(shí)應(yīng)加一個(gè)修正系數(shù)ζ。ζ值一般在0.98～1.05范圍內(nèi)，在已知速度之氣流中校正或經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)皮托管校正而確定。皮托管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，用途很廣。如飛機(jī)頭部或機(jī)翼前緣常裝設(shè)皮托管，測(cè)量相對(duì)空氣的飛行速度，又稱空速管。熱線風(fēng)速儀：流速計(jì)的一種，它的作用原理是將感測(cè)元件——一根通以電流而被加熱的細(xì)金屬絲置于通道中，當(dāng)氣體流過(guò)它時(shí)則將帶走一定的熱量，此熱量與流體的速度有關(guān)。其流速的確定，常用的有兩種方法：1）定電流法，即加熱金屬絲的電流不變，氣體帶走一部分熱量后金屬絲的溫度就降低，流速愈大溫度降低得就愈多，測(cè)得金屬絲的溫度則可得知流速的大小。2）定電阻法（即定溫度法），改變加熱的電流使氣體帶走的熱量得以補(bǔ)充，而使金屬絲的溫度保持不變（也稱金屬絲的電阻值不變）。這時(shí)流速愈大則所需加熱的電流也愈大，測(cè)得加熱電流值則可得知流速的大小。與皮托管相比，熱線風(fēng)速儀具有探頭體積小，對(duì)流場(chǎng)干擾??；響應(yīng)快，能測(cè)量非定常流速；能測(cè)量很低速（如低達(dá)0.3m/s)等優(yōu)點(diǎn)。5.風(fēng)場(chǎng)模擬主要參數(shù)及模擬方法。答：風(fēng)場(chǎng)模擬主要參數(shù)有平均風(fēng)速沿高度的變化、紊流度沿高度的變化、脈動(dòng)風(fēng)功率譜、紊流積分尺度等。模擬方法有自然形成法和人工形成法。（1）自然形成法：在均勻粗糙壁上自然形成模擬的大氣邊界層，所需試驗(yàn)段非常長(zhǎng)，一般要求20米以上，而且通常還需加上一定的人工紊流裝置，目前很少采用。（2）人工形成法：當(dāng)前國(guó)際上主要采用的大氣邊界層模擬方法。方法有：曲網(wǎng)法、棍柵法、曲線切面蜂窩法、1/4橢圓尖劈+擋板+粗糙元法、大孔眼格網(wǎng)法、尖塔旋渦發(fā)生器法和孔板速度車法。6.平均風(fēng)速沿高度的變化、紊流度沿高度的變化、脈動(dòng)風(fēng)功率譜、紊流積分尺度等。四、結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)1.什么叫無(wú)損檢測(cè)？常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法有那些？答：無(wú)損檢測(cè)(NDT)：在不破壞工件的前提下，檢查工件宏觀缺陷或測(cè)量工件特征的各種技術(shù)方法的統(tǒng)稱。在不擾動(dòng)介質(zhì)性狀、不損害材料承載能力的條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物體性質(zhì)和相關(guān)參數(shù)的測(cè)定。常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法有超聲檢測(cè)、射線檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢驗(yàn)、渦流檢測(cè)。各類檢測(cè)方法的定義：1）射線檢測(cè)（Radiographic,簡(jiǎn)稱RT）,射線檢測(cè)是指用X射線或r射線穿透試件，以膠片作為記錄信息的檢測(cè)方法.2）超聲波檢測(cè)（UltrasonicTesting,簡(jiǎn)稱UT），在超聲波探傷中，根據(jù)缺陷的回波和底面的回波進(jìn)行判斷的脈沖反射法，目前脈沖發(fā)射法用的最廣泛.3）磁粉檢測(cè)（MagneticTesting,簡(jiǎn)稱MT），鐵磁性材料被磁化后，其內(nèi)部產(chǎn)生很強(qiáng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁力線密度增大幾百倍到幾千倍.如果材料中存在不連續(xù)性（包括缺陷造成的不連續(xù)性和結(jié)構(gòu)、形狀、材質(zhì)等原因造成的不連續(xù)），磁力線會(huì)發(fā)生畸變，部分磁力線有可能逸出材料表面，從空間穿過(guò)，形成漏磁場(chǎng).漏磁場(chǎng)的局部磁極能夠吸引鐵磁物質(zhì).4）滲透檢測(cè)（PenetrantTesting,簡(jiǎn)稱PT），零件表面被施涂含有熒光染料或著色燃料的滲透液以后，在毛細(xì)管作用下，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，滲透液能夠滲透進(jìn)表面開口的缺陷中，經(jīng)過(guò)去除零件表面多余的滲透液后，再在零件表面施涂顯像劑，同樣，在毛細(xì)管作用下，顯相劑將吸引缺陷中保留的滲透液，滲透液回滲到顯相劑中，在一定的光源下，缺陷中滲透液的痕跡被顯示，從而探測(cè)出缺陷的形貌及分布狀態(tài).2.什么是巖體聲波測(cè)試技術(shù)？它的應(yīng)用有那些？答：巖體聲波探測(cè)技術(shù)是以人工的方法，向介質(zhì)(巖石和巖體)輻射聲波，觀察聲波在介質(zhì)中傳播的情況和特性。由于介質(zhì)的物理性質(zhì)不同，其傳播速度等參數(shù)也不相同。應(yīng)用這個(gè)基本原理，作為分析或測(cè)定巖體的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)的依據(jù)。它的應(yīng)用有：1）利用聲波參數(shù)結(jié)合地質(zhì)因素，對(duì)工程巖體進(jìn)行分類、分級(jí)；2）利用聲波探測(cè)技術(shù)評(píng)價(jià)地下工程圍巖的穩(wěn)定性，包括圍巖松弛帶范圍的測(cè)定和圍巖穩(wěn)定性的定期觀測(cè)；3）利用聲波探測(cè)技術(shù)，進(jìn)行工程地質(zhì)勘探鉆孔及孔間地質(zhì)剖面分層，確定風(fēng)化層厚度，為設(shè)計(jì)開挖及處理提供依據(jù)；4）巖石和巖體的物理力學(xué)性質(zhì)的測(cè)定。如動(dòng)彈性模量、泊松比等；5）巖體中存在缺陷，如構(gòu)造斷裂、巖溶洞穴的位置、規(guī)模，張開裂縫的延伸方向和長(zhǎng)度的探測(cè)；6）工程巖體施工及加固措施效果的檢測(cè)，如爆破、噴錨支護(hù)、注漿的質(zhì)量檢查。3.超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度時(shí)為什么不需測(cè)量碳化深度？答：混凝土的齡期和含水率對(duì)回彈值和聲速都有影響?；炷梁蚀?，超聲波的聲速偏高，而回彈值偏低；混凝土的齡期長(zhǎng)，回彈值因混凝土表面碳化深度增加而增加，但超聲波的聲速隨齡期增加的幅度有限。兩者結(jié)合的綜合法可以減少混凝土齡期和含水率的影響?；貜梼x反映混凝土表層（2~3cm）情況，超聲波能反應(yīng)混凝土內(nèi)部情況,綜合采用能由表及里，全面反映混凝土內(nèi)部情況。五、巖土工程（基坑、樁基）檢測(cè)技術(shù)1.低應(yīng)變法檢測(cè)的概念？答：低應(yīng)變法是采用低能量瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振方式在樁頂激振，實(shí)測(cè)樁頂部的速度時(shí)程曲線或速度導(dǎo)納曲線，通過(guò)波動(dòng)理論分析或頻域分析，對(duì)樁身完整性進(jìn)行判定的檢測(cè)方法。2.在工程樁低應(yīng)變檢測(cè)中，對(duì)于長(zhǎng)樁、大樁和嵌巖樁，應(yīng)采取哪幾種測(cè)試技術(shù)并說(shuō)明作用？答：（1）對(duì)于長(zhǎng)樁，應(yīng)采用高能量低頻錘頭錘擊，使應(yīng)力波傳播遠(yuǎn)一些可以反映深部缺陷和突出樁底反射，從而判斷其嵌巖效果。（2）同時(shí)應(yīng)采用低能量高頻錘頭，使提高激振頻率降低激震波長(zhǎng)，提高對(duì)樁淺部的分辨率，使其能突出樁淺部缺陷信號(hào)。（3）應(yīng)將傳感器放置1/2～2/3樁徑處，確保良好藕合，以減少面波和鋼筋籠的影響。3.某橋防洪堤鉆孔灌注樁，樁徑1000mm，樁長(zhǎng)43.5m，護(hù)筒直徑1200mm，長(zhǎng)2.00m，根據(jù)以下實(shí)測(cè)曲線，分析該樁可能存在的問(wèn)題？答：該樁在2.0m處有明顯的同相反射是屬護(hù)筒的擴(kuò)大樁長(zhǎng)影響之故,10.6m處有一甚低頻同相反射,且有多次反射子波,屬離析樁。4.低應(yīng)變檢測(cè)報(bào)告除檢測(cè)報(bào)告統(tǒng)一格式外還應(yīng)包含哪些內(nèi)容？答：（1）樁身波速取值。（2）樁身完整性描述﹑缺陷的位置及樁身完整性類別。（3）時(shí)域信號(hào)時(shí)段所對(duì)應(yīng)的樁身長(zhǎng)度標(biāo)尺﹑指數(shù)或線性放大的發(fā)明為及倍數(shù)；或頻域信號(hào)曲線分析的頻率范圍﹑樁底或樁身缺陷對(duì)應(yīng)的相鄰諧振峰間的頻差。5.某橋鉆孔灌注樁，樁徑800mm，樁長(zhǎng)33.0m樁底嵌入微風(fēng)化基巖，根據(jù)以下實(shí)測(cè)曲線，分析存在的問(wèn)題？答：該樁頭近1.0m左右，存在明顯同相子波，說(shuō)明樁頭該處有明顯縮徑或夾泥現(xiàn)象。6.土壓力傳感器的主要埋設(shè)方法？（1）對(duì)于鋼板或鋼筋砼預(yù)制構(gòu)件擋土結(jié)構(gòu)，多采用打入或振動(dòng)壓入方式埋設(shè)土壓力傳感器。（2）對(duì)于地下連續(xù)墻等現(xiàn)澆擋土結(jié)構(gòu)，可以采用掛布法、活塞壓入法、彈入法或鉆孔法來(lái)埋設(shè)傳感器。7.深基坑工程的土壓力和變形如何檢測(cè)？簡(jiǎn)述測(cè)試方法？

答：深基坑工程常用監(jiān)測(cè)方法：1）基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和地面沉降變形監(jiān)測(cè)—經(jīng)緯儀法：觀測(cè)目的：基坑開挖引起的地表運(yùn)動(dòng)情況，基坑邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

觀測(cè)內(nèi)容：基坑周邊地表的沉降和位移量，基坑邊坡的支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移。觀測(cè)點(diǎn)的布置：基坑周邊典型位置布置地面位移觀測(cè)點(diǎn)，作水平位移、沉降觀測(cè)；護(hù)坡樁頂或聯(lián)梁頂布置位移觀測(cè)點(diǎn)，作水平位移、沉降觀測(cè)。

觀測(cè)方法及精度：采用經(jīng)緯儀投點(diǎn)的方法進(jìn)行變形值觀測(cè)；精度較低，一般采用二級(jí)變形測(cè)量精度要求進(jìn)行水平位移測(cè)量，變形點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差為3mm。每次觀測(cè)均用相同的觀測(cè)方法和觀測(cè)線路；觀測(cè)期間使用一種儀器，一個(gè)人操作，不能更換；加強(qiáng)對(duì)基坑各側(cè)沉降、變形觀測(cè)，特別有建筑物或地下管線的各邊坡進(jìn)行重點(diǎn)觀測(cè)。2）基坑邊坡和支護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)測(cè)斜儀監(jiān)測(cè)：反映邊坡內(nèi)在變形情況。

（1）監(jiān)測(cè)原理：

測(cè)斜儀是一種可精確地測(cè)量沿垂直方向土層或圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部水平位移的工程測(cè)量?jī)x器。

當(dāng)土體產(chǎn)生位移時(shí)，埋入土體中的測(cè)斜管隨土體同步位移，測(cè)斜管的位移量即為土體的位移量。

測(cè)斜方法：測(cè)斜管可以用于測(cè)單向、雙向位移。測(cè)雙向位移時(shí)，由兩個(gè)方向的測(cè)量值求出其矢量和，得