结构试验与智能检测 / 普通高等教育“人工智能+X”系列教材
定价：￥79.00
作者： 国巍，刘晓春，宋力
出版时间：2026-08
出版社：科学出版社
- 科学出版社
- 9787030855503
- 1版
- 2026-08
作者简介
内容简介
本书根据《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》中土木类专业的教学要求，结合当前数字化、智能化背景下土木工程结构试验与检测实际需求，依据现行的法律、法规和技术标准编写而成。
全书以土木工程结构试验与智能检测的基本理论、方法和技术为重点，注重理论与实践相结合，各章均有小结和思考题。全书共9章，分为三个部分。第一部分为结构试验与智能检测基本理论和基础知识(第1～3章)，包括绪论、结构试验加载技术、测量仪器与数据采集。第二部分为结构试验(第4～6章)，包括结构模型试验、结构静载试验、结构动载试验。第三部分为工程结构质量检验检测(第7～9章)，包括结构现场检测、结构智能检测和数据处理。
全书以土木工程结构试验与智能检测的基本理论、方法和技术为重点，注重理论与实践相结合，各章均有小结和思考题。全书共9章，分为三个部分。第一部分为结构试验与智能检测基本理论和基础知识(第1～3章)，包括绪论、结构试验加载技术、测量仪器与数据采集。第二部分为结构试验(第4～6章)，包括结构模型试验、结构静载试验、结构动载试验。第三部分为工程结构质量检验检测(第7～9章)，包括结构现场检测、结构智能检测和数据处理。
目录
目录
第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 结构试验的一般程序 2
1.2.1 试验规划阶段 3
1.2.2 试验准备阶段 3
1.2.3 试验实施阶段 3
1.2.4 试验资料整理分析阶段 4
1.3 土木工程结构试验的分类 4
1.3.1 按试验目的分类 4
1.3.2 按试验对象分类 5
1.3.3 按试验荷载性质分类 6
1.3.4 按试验场所分类 6
1.3.5 按结构或构件破坏情况分类 8
1.3.6 按荷载作用时间长短分类 9
1.4 现代结构试验技术 10
1.4.1 现代传感测试技术 11
1.4.2 先进大型试验加载装备 13
1.4.3 现代试验数据处理技术 14
1.5 学习要求及学习方法 15
本章小结 16
思考题 16
第2章 结构试验加载技术 17
2.1 概述 17
2.2 试验加载方法及装备 17
2.2.1 重物加载 17
2.2.2 气压加载 19
2.2.3 液压加载 20
2.2.4 惯性力加载 23
2.2.5 电磁加载 25
2.2.6 爆破加载 26
2.2.7 地震模拟振动台加载 26
2.2.8 风荷载模拟风洞加载 28
2.3 现场动力试验激振方法 28
2.4 试验加载辅助设备 29
2.4.1 支座和支墩 29
2.4.2 反力装置 30
2.4.3 加载框 33
2.4.4 分配梁 33
本章小结 34
思考题 34
第3章 测量仪器与数据采集 35
3.1 概述 35
3.2 测量仪器的基本概念 35
3.2.1 测量仪器的工作原理 35
3.2.2 测量仪器的主要指标 36
3.2.3 仪表的选择 37
3.3 应变测量 38
3.3.1 应变的机械测量方法 38
3.3.2 应变的电测量方法 40
3.3.3 光纤光栅应变传感器 44
3.4 位移测量 45
3.4.1 线位移测量 46
3.4.2 角位移测量 49
3.5 裂缝测量 52
3.5.1 裂缝定义与分类 53
3.5.2 裂缝测量方法 53
3.5.3 裂缝测量仪器与设备 54
3.6 力的测量 56
3.6.1 机械式力传感器 56
3.6.2 电阻应变式力传感器 57
3.7 振动测量 57
3.7.1 机械式拾振器原理 58
3.7.2 振动位移的测量 61
3.7.3 振动速度的测量 62
3.7.4 振动加速度的测量 64
3.8 基于计算机视觉的测量 65
3.8.1 计算机视觉在裂缝检测方面的应用 65
3.8.2 计算机视觉在位移测量方面的应用 68
3.9 数据采集系统 77
3.9.1 数据采集系统的组成 77
3.9.2 数据采集系统的常用类型 78
3.9.3 数据采集系统的维护与故障排除 80
3.9.4 未来发展趋势 80
3.10 自供电传感器的发展 81
本章小结 83
思考题 83
第4章 结构模型试验 85
4.1 概述 85
4.2 模型相似的概念 86
4.3 模型相似设计方法 88
4.3.1 方程式分析法 89
4.3.2 量纲分析法 92
4.3.3 似量纲分析法 93
4.4 静力模型相似 95
4.5 动力模型相似 97
4.6 模型材料与制作 100
4.6.1 模型材料 100
4.6.2 模型制作 103
4.7 典型模型设计实例 104
本章小结 105
思考题 105
第5章 结构静载试验 106
5.1 概述 106
5.2 静载试验步骤 106
5.2.1 静载试验前的准备 106
5.2.2 试验安装及设备调试 108
5.2.3 静载试验加载及测试 109
5.2.4 试验数据整理及分析 109
5.3 加载方案设计 110
5.3.1 单调静载试验 110
5.3.2 拟静力试验 112
5.3.3 拟动力试验 116
5.4 观测方案设计 119
5.4.1 观测方案及观测项目 119
5.4.2 测点布置 120
5.4.3 测量仪表选择及数据测读 122
5.5 数据整理及性能检验 122
5.5.1 数据整理分析 122
5.5.2 结构静载性能检验 127
5.6 典型结构静载试验案例 130
5.6.1 受弯构件的静载试验 130
5.6.2 受压构件的静载试验 135
本章小结 136
思考题 136
第6章 结构动载试验 137
6.1 概述 137
6.2 结构动力特性与响应试验 138
6.2.1 结构动力特性的试验测定 138
6.2.2 结构动力响应的试验测定 141
6.3 结构疲劳试验 143
6.3.1 结构疲劳试验项目 143
6.3.2 结构疲劳试验方法 143
6.4 结构抗震试验 145
6.4.1 地震模拟振动台 146
6.4.2 模型动力相似 149
6.4.3 地震试验工况设计与数据采集 151
6.4.4 振动台混合试验 155
6.5 结构风洞试验 159
6.5.1 强风作用的危害及风洞试验的基本概念 159
6.5.2 风洞类型与原理 160
6.5.3 模型设计与相似性 164
6.5.4 风洞试验技术与方法 165
6.6 典型动载试验案例 167
6.6.1 典型钢混凝土梁-柱节点疲劳性能试验 167
6.6.2 典型高铁客站站厅结构抗震性能的振动台试验 174
6.6.3 典型大跨度斜拉桥全桥气弹模型风洞试验 180
本章小结 185
思考题 185
第7章 结构现场检测 187
7.1 概述 187
7.2 无损检测技术 187
7.2.1 无损检测定义 187
7.2.2 无损检测目的 187
7.3 混凝土强度检测技术 188
7.3.1 回弹法 189
7.3.2 超声检测法 193
7.3.3 超声回弹综合法 195
7.3.4 半无损检测方法 197
7.4 混凝土内部缺陷检测技术 198
7.4.1 超声检测技术 198
7.4.2 声发射检测技术 201
7.5 桥梁现场荷载试验 202
7.5.1 实桥试验的准备工作 202
7.5.2 桥梁结构的现场考察与缺陷检测 203
7.5.3 荷载类型与加载方法实施 204
7.5.4 试验荷载等级的确定 205
7.5.5 静载加载试验工况分级与控制 206
7.5.6 试验数据处理与试验结果分析 207
7.5.7 结构分析与评定标准 210
7.6 典型结构检测案例 212
本章小结 215
思考题 215
第8章 结构智能检测 216
8.1 概述 216
8.2 智能检测技术 216
8.2.1 检测技术与传感器 216
8.2.2 智能和智能检测的基本概念 217
8.2.3 智能检测技术的形成、发展与特点 217
8.2.4 智能检测装置的主要形式 218
8.3 现代智能检测技术 219
8.3.1 图像检测 219
8.3.2 多传感器信息融合 222
8.3.3 大数据与云计算技术 227
8.4 房屋结构检测 229
8.4.1 既有房屋建筑服役现状及出现的问题分析 229
8.4.2 房屋建筑结构既有检测系统 231
8.4.3 房屋建筑损伤智能检测技术 232
8.5 桥梁结构检测 236
8.5.1 桥梁结构特性 236
8.5.2 桥梁结构健康监测系统 237
8.5.3 桥梁智能检测技术 239
8.6 轨道结构检测 242
8.6.1 无砟轨道结构特性 242
8.6.2 轨道结构三维成像测量系统 243
8.6.3 钢轨轮廓测量 245
8.6.4 钢轨表面损伤检测 247
8.6.5 钢轨扣件松紧度检测 249
8.7 典型结构智能检测案例 251
8.7.1 【案例一】无人机结合分割算法识别桥梁裂缝 251
8.7.2 【案例二】多目标实时测量系统测量桥梁挠度 255
本章小结 257
思考题 258
第9章 数据处理 259
9.1 概述 259
9.2 数据的整理与换算 259
9.3 误差分析 259
9.3.1 误差的分类 259
9.3.2 误差的统计分析 260
9.3.3 误差的检验与修正 260
9.4 数据统计分析 262
9.4.1 数据平均值 262
9.4.2 数据标准差 263
9.4.3 数据变异系数 263
9.4.4 随机变量与正态分布 264
9.5 试验结果表达 266
9.5.1 表格方式 266
9.5.2 图像方式 266
9.5.3 函数方式 268
9.6 智能数据及其智能分析方法 275
9.6.1 智能数据获取 276
9.6.2 智能数据处理 277
9.6.3 智能分析方法及其应用 278
本章小结 286
思考题 286
参考文献 287
第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 结构试验的一般程序 2
1.2.1 试验规划阶段 3
1.2.2 试验准备阶段 3
1.2.3 试验实施阶段 3
1.2.4 试验资料整理分析阶段 4
1.3 土木工程结构试验的分类 4
1.3.1 按试验目的分类 4
1.3.2 按试验对象分类 5
1.3.3 按试验荷载性质分类 6
1.3.4 按试验场所分类 6
1.3.5 按结构或构件破坏情况分类 8
1.3.6 按荷载作用时间长短分类 9
1.4 现代结构试验技术 10
1.4.1 现代传感测试技术 11
1.4.2 先进大型试验加载装备 13
1.4.3 现代试验数据处理技术 14
1.5 学习要求及学习方法 15
本章小结 16
思考题 16
第2章 结构试验加载技术 17
2.1 概述 17
2.2 试验加载方法及装备 17
2.2.1 重物加载 17
2.2.2 气压加载 19
2.2.3 液压加载 20
2.2.4 惯性力加载 23
2.2.5 电磁加载 25
2.2.6 爆破加载 26
2.2.7 地震模拟振动台加载 26
2.2.8 风荷载模拟风洞加载 28
2.3 现场动力试验激振方法 28
2.4 试验加载辅助设备 29
2.4.1 支座和支墩 29
2.4.2 反力装置 30
2.4.3 加载框 33
2.4.4 分配梁 33
本章小结 34
思考题 34
第3章 测量仪器与数据采集 35
3.1 概述 35
3.2 测量仪器的基本概念 35
3.2.1 测量仪器的工作原理 35
3.2.2 测量仪器的主要指标 36
3.2.3 仪表的选择 37
3.3 应变测量 38
3.3.1 应变的机械测量方法 38
3.3.2 应变的电测量方法 40
3.3.3 光纤光栅应变传感器 44
3.4 位移测量 45
3.4.1 线位移测量 46
3.4.2 角位移测量 49
3.5 裂缝测量 52
3.5.1 裂缝定义与分类 53
3.5.2 裂缝测量方法 53
3.5.3 裂缝测量仪器与设备 54
3.6 力的测量 56
3.6.1 机械式力传感器 56
3.6.2 电阻应变式力传感器 57
3.7 振动测量 57
3.7.1 机械式拾振器原理 58
3.7.2 振动位移的测量 61
3.7.3 振动速度的测量 62
3.7.4 振动加速度的测量 64
3.8 基于计算机视觉的测量 65
3.8.1 计算机视觉在裂缝检测方面的应用 65
3.8.2 计算机视觉在位移测量方面的应用 68
3.9 数据采集系统 77
3.9.1 数据采集系统的组成 77
3.9.2 数据采集系统的常用类型 78
3.9.3 数据采集系统的维护与故障排除 80
3.9.4 未来发展趋势 80
3.10 自供电传感器的发展 81
本章小结 83
思考题 83
第4章 结构模型试验 85
4.1 概述 85
4.2 模型相似的概念 86
4.3 模型相似设计方法 88
4.3.1 方程式分析法 89
4.3.2 量纲分析法 92
4.3.3 似量纲分析法 93
4.4 静力模型相似 95
4.5 动力模型相似 97
4.6 模型材料与制作 100
4.6.1 模型材料 100
4.6.2 模型制作 103
4.7 典型模型设计实例 104
本章小结 105
思考题 105
第5章 结构静载试验 106
5.1 概述 106
5.2 静载试验步骤 106
5.2.1 静载试验前的准备 106
5.2.2 试验安装及设备调试 108
5.2.3 静载试验加载及测试 109
5.2.4 试验数据整理及分析 109
5.3 加载方案设计 110
5.3.1 单调静载试验 110
5.3.2 拟静力试验 112
5.3.3 拟动力试验 116
5.4 观测方案设计 119
5.4.1 观测方案及观测项目 119
5.4.2 测点布置 120
5.4.3 测量仪表选择及数据测读 122
5.5 数据整理及性能检验 122
5.5.1 数据整理分析 122
5.5.2 结构静载性能检验 127
5.6 典型结构静载试验案例 130
5.6.1 受弯构件的静载试验 130
5.6.2 受压构件的静载试验 135
本章小结 136
思考题 136
第6章 结构动载试验 137
6.1 概述 137
6.2 结构动力特性与响应试验 138
6.2.1 结构动力特性的试验测定 138
6.2.2 结构动力响应的试验测定 141
6.3 结构疲劳试验 143
6.3.1 结构疲劳试验项目 143
6.3.2 结构疲劳试验方法 143
6.4 结构抗震试验 145
6.4.1 地震模拟振动台 146
6.4.2 模型动力相似 149
6.4.3 地震试验工况设计与数据采集 151
6.4.4 振动台混合试验 155
6.5 结构风洞试验 159
6.5.1 强风作用的危害及风洞试验的基本概念 159
6.5.2 风洞类型与原理 160
6.5.3 模型设计与相似性 164
6.5.4 风洞试验技术与方法 165
6.6 典型动载试验案例 167
6.6.1 典型钢混凝土梁-柱节点疲劳性能试验 167
6.6.2 典型高铁客站站厅结构抗震性能的振动台试验 174
6.6.3 典型大跨度斜拉桥全桥气弹模型风洞试验 180
本章小结 185
思考题 185
第7章 结构现场检测 187
7.1 概述 187
7.2 无损检测技术 187
7.2.1 无损检测定义 187
7.2.2 无损检测目的 187
7.3 混凝土强度检测技术 188
7.3.1 回弹法 189
7.3.2 超声检测法 193
7.3.3 超声回弹综合法 195
7.3.4 半无损检测方法 197
7.4 混凝土内部缺陷检测技术 198
7.4.1 超声检测技术 198
7.4.2 声发射检测技术 201
7.5 桥梁现场荷载试验 202
7.5.1 实桥试验的准备工作 202
7.5.2 桥梁结构的现场考察与缺陷检测 203
7.5.3 荷载类型与加载方法实施 204
7.5.4 试验荷载等级的确定 205
7.5.5 静载加载试验工况分级与控制 206
7.5.6 试验数据处理与试验结果分析 207
7.5.7 结构分析与评定标准 210
7.6 典型结构检测案例 212
本章小结 215
思考题 215
第8章 结构智能检测 216
8.1 概述 216
8.2 智能检测技术 216
8.2.1 检测技术与传感器 216
8.2.2 智能和智能检测的基本概念 217
8.2.3 智能检测技术的形成、发展与特点 217
8.2.4 智能检测装置的主要形式 218
8.3 现代智能检测技术 219
8.3.1 图像检测 219
8.3.2 多传感器信息融合 222
8.3.3 大数据与云计算技术 227
8.4 房屋结构检测 229
8.4.1 既有房屋建筑服役现状及出现的问题分析 229
8.4.2 房屋建筑结构既有检测系统 231
8.4.3 房屋建筑损伤智能检测技术 232
8.5 桥梁结构检测 236
8.5.1 桥梁结构特性 236
8.5.2 桥梁结构健康监测系统 237
8.5.3 桥梁智能检测技术 239
8.6 轨道结构检测 242
8.6.1 无砟轨道结构特性 242
8.6.2 轨道结构三维成像测量系统 243
8.6.3 钢轨轮廓测量 245
8.6.4 钢轨表面损伤检测 247
8.6.5 钢轨扣件松紧度检测 249
8.7 典型结构智能检测案例 251
8.7.1 【案例一】无人机结合分割算法识别桥梁裂缝 251
8.7.2 【案例二】多目标实时测量系统测量桥梁挠度 255
本章小结 257
思考题 258
第9章 数据处理 259
9.1 概述 259
9.2 数据的整理与换算 259
9.3 误差分析 259
9.3.1 误差的分类 259
9.3.2 误差的统计分析 260
9.3.3 误差的检验与修正 260
9.4 数据统计分析 262
9.4.1 数据平均值 262
9.4.2 数据标准差 263
9.4.3 数据变异系数 263
9.4.4 随机变量与正态分布 264
9.5 试验结果表达 266
9.5.1 表格方式 266
9.5.2 图像方式 266
9.5.3 函数方式 268
9.6 智能数据及其智能分析方法 275
9.6.1 智能数据获取 276
9.6.2 智能数据处理 277
9.6.3 智能分析方法及其应用 278
本章小结 286
思考题 286
参考文献 287
