结构试验课件2012版本.ppt

建筑结构试验 湖南城市学院土木工程学院结构实验室 2008.9 教 案 主要试验项目 第一部分 必修试验 必修试验一 预应力混凝土空心板鉴定试验 必修实验二 简支钢桁架非破坏试验 必修实验三 钢筋混凝土短柱偏压破坏试验 第二部分 选修试验 选修实验一 超声回弹综合法测混凝土强度试验 选修实验二 悬臂等强度钢梁的静力特性试验 选修实验三 直线连续箱梁模型试验研究 选修实验四 T形梁桥荷载横向分布试验研究 必修试验一 预应力混凝土空心板鉴定试验 一、试验目的 1.学习预应力混凝土受弯构件产品鉴定性试验的基本原理和 方法。 2.通过测定预应力混凝土空心板的承载力、挠度及裂缝开展 情况，对其结构受力性能进行评价。 二、试验对象及仪器设备 1检验构件：冷拔低碳钢丝预应力空心板(YKB3051) 2加荷设备：铸铁砝码。 3测量设备：百分表、电阻应变片、静态电阻应变仪等。 三、结构性能检验各项要求 1构件挠度检验要求 式中： 在正常使用短期荷载检验值作用下构件跨中的短 期挠度实测值（mm），可查中南标，其数值已包含板的自重 构件短期挠度允许值（mm），其值可查中南标 2构件的抗裂检验要求 式中： 板的抗裂检验系数实测值； 板出现裂缝时的外加荷载； 板自重标准值； 构件的抗裂检验系数的允许值，可查中南标。 3承载力检验要求 板达到极限承载状态时，其承载力检验系数实测值 应符合下列要求： 式中： 达到承载力极限状态时的外加荷载； 承载力检验荷载设计值，见中南标，其数 值已包含板的自重； 承载力检验系数允许值，取值如下： 当裂缝宽度超过1.5mm或挠度达到跨度的1/50 1.35 受压区混凝土破坏 1.45 受拉主筋拉断 1.50 斜裂缝宽达1.5mm或斜裂缝末端混凝土剪压破坏 1.40 图1 预应力空心板鉴定试验装置图（单位：mm） 五、试验步骤 1按图1的试验装置 图安装试件和设备，粘 贴应变片及连接导线。 2用标准砝码预加1级均布荷载，注意观察仪表工作是否正 常，然后卸去荷载，排除故障，仪表重新调零或记录初读数。 3正式加载试验。每级荷载停留5分钟后读取荷载、挠度及 应变值，记入数据原始记录表中。 4当裂缝宽度超过1.5mm或挠度超过1/50跨度（承载力检验 标志）；或受压区混凝土破坏（标志）；或受力主筋拉断 （标志）；或斜裂缝宽达1.5mm或斜裂缝末端混凝土剪压破 坏（标志）；或斜截面混凝土斜压破坏或受拉主筋端部滑移 超过0.2mm（标志）。即认为构件达到承载力极限状态。 1把原始记录中的挠度和应变数据整理后填入相应表格中。 2根据整理的数据，绘制各级荷载下跨中截面荷载挠度关 系曲线，荷载应变关系曲线。 3判定板出现裂缝时的外加荷载和达到承载力极限状态时的 外加荷载。 4计算出 5对构件性能进行评定。 六、试验报告 必修试验二 简支钢桁架非破坏试验 一、试验目的 1.熟悉结构静载试验的全部过程。熟悉测力传感器、位移传感 器、静态电阻应变仪的配套使用方法。 2.通过桁架节点位移、杆件内力的测量对桁架结构的工作性能 作出分析，并验证理论计算的正确性，加深对理论知识的理解 。 3.学习试验方法和试验结果的分析整理。 二、试验对象及仪器设备 1.试件：钢桁架，跨度为4.3m，上下弦采用等边角钢2L505,腹 杆采用等边角钢2L403，节点板厚为4mm。测点布置见图1所 示。 2.加载设备：反力架、油压千斤顶。 3.测量仪器：百分表、磁性表座、电阻应变片、静态电阻应变 仪和测力传感器。 三、试验步骤 图1 试验桁架测点布置图 1.按照图2所示的试验装置图安装好加载和测量设备。电阻应 变片已预先贴好，检查电阻值和连接导线。 2.对桁架进行预载试验。加荷载P=8kN，熟悉各种仪表的测 读，并检查装置、试件、仪表等是否正常工作，然后卸载，把 发现的问题及时排除。确认无问题后，所有仪表重新记录初读 数或调零，作好记录的准备。 3.正式试验。采用油压千斤顶加载，加载点的最大荷载为48kN ，分6级加载，每级8kN，满载后直接卸载至零。每次加载后 停歇5分钟后再读取荷载、挠度和应变值，记入原始数据记录 表中。 图2 试验装置图 -钢支墩；-支座；-钢垫板；-油压千斤顶 -测力传感器；-反力架横梁；-桁架 四、试验结果的整理、分析和试验报告 1数据整理 把原始记录表中的挠度和应变数据整理后填入相应表格中。 2桁架下弦节点挠度的整理与分析 桁架满荷载时，比较下弦各节点挠度实测值与理论值（考 虑支座刚性位移的影响修正）。并绘制满荷载作用下，桁架下 弦的实测与理论挠度曲线。 绘制桁架下弦节点K、M的实测与理论的荷载-挠度曲 线 3桁架杆件的内力分析 对桁架各杆件在各级荷载作用下内力实测值与理论值进行比较 。 一、试验目的 1通过试验初步掌握矩形截面柱静载试验的一般方法。 2观察偏心受压柱的整个破坏过程及其破坏特征。 3通过试验了解偏心受压构件理论计算的依据和分析方法，观 察偏心受压柱的破坏特征及强度变化规律，进一步增强对钢筋 混凝土构件试验的研究和分析能力。加强学生对理论知识的理 解。 二、试验对象及仪器设备 1试件：矩形截面钢筋混凝土短柱，混凝土设计强度为C30， 钢筋为I级，具体尺寸和配筋见图1所示。 2加载设备：5000kN长柱式压力试验机。 3测量仪器：电阻应变片、静态电阻应变仪、位移计、读数显 微镜和放大镜等。 必修试验三 钢筋混凝土短柱偏压破坏试验 图1 试验构件尺寸及配筋图 在柱子的中央截面混凝土受拉面及受压面各布置两个应变测 点。在纵向受力钢筋中部各布置一个应变测点。如图2所示。 在柱背面布置3个位移计，用来测量短柱的侧向位移。具体 位置见图2，偏心距 =40mm。 三、试验方案 图2 试验装置与测点布置图 测试的主要内容有： 测定每级荷载下中央截面混凝土和钢筋的应变值。 测定每级荷载下试验柱的侧向位移值。 用放大镜仔细观察裂缝的出现，并标记裂缝出现的部位及 延伸长度。用读数显微镜测定主要裂缝的宽度，并作详细记录 。 测定柱的开裂荷载及极限承载力。 试件破坏后，绘制偏心受压短柱的破坏形态图。 四、试验步骤 1试验前准备 对混凝土和钢筋做材性试验。根据实测的材料力学性能计算 出预计的开裂荷载和破坏荷载。 2试件就位 (1) 试件就位之前，将混凝土应变测点表面清理干净，粘贴 好应变片并用导线引出。 (2) 试件就位及几何对中后，将加载点移至偏心距处，偏心 距为40mm。加适量的初载，固定好试件，并安装好位移计。 3加载 (1) 预加载试验，预载值应不超过开裂荷载值，并调试仪表。 (2) 加初载，各仪表调零或读取初读数。本试验初载5kN，荷 载分级20kN，每加一级荷载，持荷5分钟后，测读各测点的读数 ，直至破坏。同时注意观测裂缝、观察和记录试件的破坏过程 和破坏特征。 五、试验结果的整理、分析和试验报告 1.记录钢筋及混凝土的材性指标，并计算出预计的开裂荷载和 破坏荷载 2.把原始记录表中的挠度和应变数据整理后填入相应表格中。 3.根据试验整理的数据，计算各级荷载下，靠近纵向力一侧（ 正面）受力钢筋及混凝土应变平均值和离纵向力较远一侧（背 面）受力钢筋及混凝土应变平均值，并绘出荷载混凝土平均 应变关系曲线、荷载钢筋平均应变关系曲线。 4绘出偏心受压构件的破坏形态展开图。 5根据位移实测数据，绘制短柱实测的Pf（中截面侧向位移 ）曲线。 6判定出实际的开裂荷载和极限荷载。并与预计的开裂荷载 和破坏荷载对比。 六、思考题 1偏心受压构件的破坏现象与哪些情况有关? 2大、小偏心受压构件破坏形式有何特点? 第二部分 选修试验 选修试验一 超声回弹综合法测混凝土强度试验 一、试验目的 1学习和掌握混凝土回弹仪的使用方法。 2学习和掌握非金属超声波检测仪的使用方法。 3掌握超声回弹综合法检测及推定混凝土强度的方法。 4掌握压力试验机检测混凝土试块强度的方法。 二、试验对象及仪器设备 1试件：150mm的标准立方体试块一组（3个试件）。 2测试仪器：非金属超声波检测仪、中型混凝土回弹仪、压力 试验机和游标卡尺。 三、试验原理 混凝土强度与超声波在其中传播的速度具有一定的相关性，混 凝土强度越高，其传播速度就愈大。 混凝土回弹值R越大，表明混凝土表面的硬度越大。混凝土表 面的硬度与混凝土强度之间存在相应关系，通常情况下，混凝 土表面硬度越大，混凝土强度越高。因此，通过测量混凝土表 面的硬度可间接推定混凝土强度值。 由于回弹法是根据混凝土表面硬度推定其强度值，只能反映 混凝土表面质量，当混凝土碳化深度较大时，实测出的是碳化 后混凝土表面硬度情况，对混凝土内部情况很难确定。而超声 波可穿过混凝土内部，其纵波波速与混凝土强度有较好的相关 性，受碳化深度影响不大，但是单独应用时由于影响因素较多 ，测试精度较差。采用两种方法综合测试时，可以互相校正， 消除一些不利因素的影响，提高测试精度。 四、试验步骤 1整理试件。将被测试件四个浇筑侧面上的尘土、污物等 擦拭干净。 2在试件测试面上标示超声测点。取试块浇筑方向的一个 侧面为测试面， 在测试面上画出相对应的3个测点（图2）。 图2 测点布置图(单位：mm) 3测量试件的超声测距。采用游 标卡尺或钢卷尺，在超声测试面的 两侧边缘处逐点测量两测试面的垂 直距离，精确到1mm，作为测点的 超声测距值 4测量试件的声时值。换能器直 接耦合，校核仪器的声时初度数to ，精确至0.1s。在试件两个测试面 的对应测点位置涂抹耦合剂， 将一对发射和接收换能器耦合在对应测点上，并始终保持两个 换能器的轴线在同一直线上。逐点测读声时读数 5计算声速值。分别计算 3个测点的声速值v ，取 3 个测点 声速的平均值作为该试件混凝土中声速代表值v，即： 式中： 试件混凝土中声速代表值（km/s）； 第i个测点超声测距(mm)，精确至1mm； 第i个测点混凝土中声时读数（s） 声时初读数（s）。 6测量回弹值。先将试件超声测试面的耦合剂擦拭干净，再 置于压力机上下承压板之间，使另外一对侧面朝向便于回弹测试 的方向，然后加压至3050kN并保持此压力。回弹测试时，应始 终保持回弹仪的轴线垂直于混凝土测试面，分别在试件两个相对 侧面上各测点回弹值（共16个测点），精确至1。回弹测点具体 位置见图2。剔除个最大值和个最小值，取余下10个有效回弹 值的平均值作为该试件的回弹代表值R，计算精确至 0.1。 7抗压强度试验。回弹值测试完毕后，卸去荷载，用游标卡 尺测量回弹面的尺寸，精确到1mm。将回弹测试面放置在压 力机承压板正中，按现行国家标准普通混凝土力学性能试 验方法GB/T50081的规定速度连续均匀加荷至破坏（当混 凝土的强度等级低于C30时，加荷速度应为0.30.5MPa/秒） 。计算抗压强度实测值，精确至 0.1MPa。 五、试验报告要求 1按要求填写超声检测、回弹检测和压力试验的原始记录, 计 算平均声速和平均回弹值。 2根据平均声速和平均回弹值R，推定混凝土的强度。 3把超声回弹综合法测得的混凝土强度与压力机实际测得的强 度进行对比，比较两者的区别并分析原因。 4试验总结和体会。 选修试验二 悬臂等强度钢梁的静力特性试验 一、试验目的 1掌握应变片的粘贴技术。 2了解等强度梁的力学特性。 3认识结构静载试验常用的量测仪器的使用方法。 4加深对课堂所学理论知识的理解，培养试验研究动手能力及 结构计算分析能力。 二、试验对象及仪器设备 1试件：等强度钢悬臂梁。 2加载设备及测试仪器：标准砝码、电阻应变片、静态电阻应 变仪、位移计、钢尺和游标卡尺等。 三、试验方案 在等强度悬臂梁上粘贴电阻应变片，如图1所示。并安装位移计 然后在等强度梁端施加砝码，测量其在不同截面的应变及梁端挠 度值。 图1 悬臂钢梁尺寸及测点布置图(长度单位：mm) 四、试验步骤 1用游标卡尺及钢尺量测等强 度悬臂钢梁的几何尺寸（包括总 长L，根部宽度b，平均厚度h等 ），详见图1所示，每个数据测3 次，取其平均值做为几何尺寸。 2按“电阻应变片粘贴技术”要求粘贴好应变片，引出导线