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16．对结构进行动力分析的目的是保证结构在整个使用期间，在可能发生的动荷载作用下能够正常工作，并确保其一定的可靠度。
17．动力试验的振源有两大类：一类是自然振源，另一类是人工振源。 18．电磁式激振器比偏心式激振器的激振力范围小，频率范围大。 19．结构疲劳试验机主要由控制系统、脉动发生系统和脉动千斤顶组成。 20．电荷放大器只适用于输出为电荷的传感器；动态电阻应变仪的前仪环节必须为应变式的传感器。
21．动荷载特性的测定方法包括直接测定法和比较测定法。 22．结构自振特性主要包括自振频率、阻尼和振型三个参数。
23．如在特殊情况下，结构必须在共振区工作，则阻尼可大大抑制动力反应。
24．两个频率较接近的合成波形，其波形特征为“拍振”。
25．典型的“拍振”波形中，若l腹?l腰，则频率较高的那个谐量的幅值较小；反之，l腹?l腰，则频率较低的那个谐量的幅值较小。
26．对于由多个简谐频率成分合成在一起的复杂周期振动波形，可采用Fourier分解法进行分解。
三、名词解释（本大题共小题，每小题分，共分） 1．尺寸效应反映结构构件和材料强度随试件尺寸的改变而变化的性质。 2．加荷图式是试验荷载在试件上的布置形式。 3．几何相似就是要求模型与真型结构之间所有对应部分的尺寸成比例。 4．第一相似定理是彼此相似的物理现象，单值条件相同，其相似准数的数值也相同。
5．等效荷载是指加在试件上，使试件产生的内力图形与计算简图相近，控制截面的内力值相等的荷载。
6．单值条件是决定于一个现象的特性并使它从一群现象中区分出来的那些条件。
7．相似准数是联系相似系统中各物理量的一个无量纲组合。 8．相似条件是相似常数之间必须满足的一定的组合关系。 9．量纲是被测物理量的种类。 10．工程结构静力试验是对结构施加静力荷载以模拟结构工作状态的试验。
11．量程指仪器的测量上限值与下限值的代数差。
12．结构动力系数的定义为：在动力荷载作用下，结构动挠度与静挠度之比。
13．相关分析是指研究两个参数之间的相关性，它包括自相关和互相关。 14．频谱分析是研究振动的某个物理量与频率之间的关系。
15．功率谱是纵坐标的某个物理量的均方值与频率之间的关系图谱。
四、问答题（本大题共小题，每小题分，共分）
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1．土木工程结构试验的任务是什么？
答：土木工程结构试验的任务是在结构或试验对象上，以仪器设备为工具，利用各种实验技术为手段，在荷载或其它因素作用下，通过测试与结构工作性能有关的各种参数后进行分析，从而对结构的工作性能作出评价，对结构的承载能力作出正确的估计，并为验证和发展结构的计算理论提供可靠的依据。
2．土木工程结构试验设计中，试件设计的基本要求是什么？ 答：试件设计的基本要求是构造一个与实际受力相一致的应力状态，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，必须要注意其边界条件的模拟，使其能反映该部分结构构件的实际工作状态。
3．在试验前对试件进行预加载的目的是什么？ 答：（1）使试件各部分接触良好，进入正常工作状态。经过若干次预加载，使荷载与变形关系趋于稳定。（2）检查全部试验装置是否可靠。（3）检查全部测试仪器仪表是否正常工作。（4）检查全体试验人员的工作情况，使他们熟悉自己的任务和职责以保证试验工作正常进行。
4．结构模型设计的程序是什么? 答：（1）选择模型类型；（2）确定相似条件；（3）确定模型尺寸；（4）模型构造设计。
5．工程结构静力试验中，试验荷载系统必须满足的基本要求是什么？ 答：（1）符合试件受力方式和边界条件的要求，以确保试验的准确。（2）加载值稳定，不受试验环境或结构变形的影响，相对误差不超过±5%，以保证测试的准确度。（3）加载设备应有足够的强度和刚度，并有足够的安全储备。（4）应能方便调节和分级加（卸）载，以便控制加（卸）载速率。
6．试验前的准备工作包括哪些？ 答：（1）测定材料性能；（2）估算试件特征值；（3）试件准备；（4）设备与场地准备；（5）试验安装。
7．结构动力测试的主要内容有哪些？ 答：（1）动荷载特性的测定；（2）结构自振特性的测定；（3）结构在动荷载作用下反应的测定。
8．回弹法的基本原理是什么？
答：回弹法的基本原理是使用回弹仪的弹击拉簧驱动仪器内的弹击重锤，通过中心导杆，弹击混凝土表面，并测得重锤反弹的距离，以反弹距离与弹簧初始长度之比为回弹值R，由它与混凝土强度的相关关系来推定混凝土强度。
五、计算题（本大题共小题，每小题分，共分）
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1．在静力模型试验中，若几何相似常数SL?数S??Lm1?，线荷载相似常Lp4qm1?，且应变的相似常数S??1，求原型结构和模型结构材料qp10弹性模量的相似常数SE。（提示：S??SES?，S?为应力相似常数）
解：根据量纲分析，弹性模量的相似常数为：
2．在简支梁的挠度测量中，已知支座1和支座2及梁中心处测得的位移分别为0.1mm、0.56mm和6.8mm，求梁中心处的挠度值。
解：根据几何关系，梁中心处的挠度为：
1S2SE?S????10?
1SL54f??1?21??1??2?21?0.1?0.56? 2?6.47mm?6.8?3．某结构在受动力荷载作用后，测得振动记录曲线如下图所示，试根据图示振动曲线所标明的数据，计算该结构的振动频率和阻尼比。（??x2?lnn,??） kxn?k2?
解：（1）如图所示，振动曲线的半周期为
T?0.1s，所以频率 2f?11??5Hz T0.2（2）如图所示，在计算区间中k?4，xn?25，xn?4?19，所以
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??ln4．某结构构件，荷载和电阻应变计布置如图所示，测量时采用全桥桥路，应变仪显示的测量应变值为?r=280??，已知结构材料的泊松比
225?0.14
4190.14???0.02
2?v=0.3。（?r?4UBD??1??2??3??4） EK
（1）画出测量应变桥路图；
（2）计算该测点的弯曲应变?。 解：（1）桥路中电阻的顺序按图中编号的顺序。 （2）若纯弯曲梁的弯曲应变为?，则：
?1??；?2??；?3??v?；?4?v? 所以???r??????????v???v??2?1?v???280??
280280??200??
2?1?v?2?1?0.3?5．简支梁构件受均布荷载q作用产生变形，已知支座1和支座2在荷载作用下的沉降量分别为?1=0.12mm,?2=0.09mm，梁的跨度L=12m，支座1右侧x=4m处A点的挠度测量值?A=2.11mm，求A点的真实挠度f。
解：
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f??A?2??1??2?32?2.11??0.12?0.09?
3?2.11?0.02?2.09mm6．利用回弹法检测混凝土结构某测区的混凝土强度时，该测区16个测点的回弹值分别为38、39、37、37、38、43、39、38、37、41、42、39、35、38、36、35。该测区平均碳化深度dm=7mm。求该测区混凝土的强度
cfcu。
(题中fcu=ARm10m，其中A=0.0250,B=2.0108,C=-0.0358,Rm为该测区平均回弹值)
解：去掉回弹值的三个最高值和三个最低值后，平均回弹值
cBCdRm?1?39?39?37?37?38?39?38?37?39?38??38.1 10cfcu?0.025?38.12.0108?10?0.0358?7?0.025?1509.8157?0.5616
7．构件的截面尺寸如图，在1、2、3、4号测点测得Z方向上的应变
为?Z1=200??,?Z2=300??, ?Z3=200??, ?Z4=100??,已知结构材料的弹性模量为E=200GPa，求该截面的内力N、M。
(图中a=10cm,b=200cm)
?21.2MPa
解：弯矩在1、3测点不会产生轴力，所以轴力
???Z3N?Z1Eab2?200?200??10?6?200?109??10?200??10?4
2?8MN减去又轴力产生的弯矩后，2、4测点由弯矩产生的弯矩分别是
?2??Z2?200?100??；?Z?4??Z4?200??100?? ?Z因为2测点的应力
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《土木工程结构试验》期末考试试卷
