《建筑结构检测》静载试验

1、1第六章第六章 静载检测静载检测 静载检测静载检测：指结构或构件在静力荷载作用下，通过专指结构或构件在静力荷载作用下，通过专门仪器设备测得结构或构件的各种变形、内力变化及承门仪器设备测得结构或构件的各种变形、内力变化及承载能力。载能力。在大量的结构检测中大多数为静载检测。在大量的结构检测中大多数为静载检测。例如：建筑工程的质量验收，旧有结构的实际承载能力例如：建筑工程的质量验收，旧有结构的实际承载能力的评定及改建、扩建、加固、补强处理等。另外，对批的评定及改建、扩建、加固、补强处理等。另外，对批量生产的预制构件进行质量鉴定，抽样检测及对新型结量生产的预制构件进行质量鉴定，抽样检测及对新型结构或

2、工艺提供试验佐证等也属于静载检测范围。因此，构或工艺提供试验佐证等也属于静载检测范围。因此，静载检测也是结构检测工作中一项静载检测也是结构检测工作中一项最常见也是最基本最常见也是最基本的的工作。工作。2静载检测中最常见的是单调加载静力试验。静载检测中最常见的是单调加载静力试验。单调加载静力试验单调加载静力试验是指在短时期内对试验对象进行平稳的一次连是指在短时期内对试验对象进行平稳的一次连续施加荷载，荷载从零开始一直加到结构构件破坏，或是在短时续施加荷载，荷载从零开始一直加到结构构件破坏，或是在短时期内平稳地施加若干次预定的重复荷载后，再连续增加荷载直到期内平稳地施加若干次预定的重复荷载后，再连

3、续增加荷载直到结构构件破坏。结构构件破坏。 单调加载静力试验单调加载静力试验主要用于主要用于研究结构承受静荷载作用下构件研究结构承受静荷载作用下构件的的承载力、刚度、抗裂性承载力、刚度、抗裂性等基本性能和破坏机制。土木工程结构等基本性能和破坏机制。土木工程结构中大量的基本构件试验主要承中大量的基本构件试验主要承拉、压、弯、剪、扭拉、压、弯、剪、扭等最基本作用等最基本作用力的梁、板、柱和砌体等系列构件。通过单调加载静力试验可以力的梁、板、柱和砌体等系列构件。通过单调加载静力试验可以研究各种基本作用力单独或组合作用下构件的荷载和变形的关系，研究各种基本作用力单独或组合作用下构件的荷载和变形的关系，

4、对于混凝土构件尚有荷载与开裂的相关关系及反映结构构件变形对于混凝土构件尚有荷载与开裂的相关关系及反映结构构件变形与时间关系的徐变问题与时间关系的徐变问题，对，对于钢结构构件则还有局部或整体失稳于钢结构构件则还有局部或整体失稳的问题的问题。对于整体结构通过单调加载静力试验能揭示结构空间工。对于整体结构通过单调加载静力试验能揭示结构空间工作、整体刚度、非承重构件和某些薄弱环节对结构整体工作的影作、整体刚度、非承重构件和某些薄弱环节对结构整体工作的影响等方面的某些规律。响等方面的某些规律。 3静载检测过程可以划分为三个阶段：静载检测过程可以划分为三个阶段： 1、计划与准备阶段；、计划与准备阶段； 2

5、、静载与测试阶段；、静载与测试阶段； 3、分析与评定阶段。、分析与评定阶段。46.1 检测的计划与准备检测的计划与准备 在检测的计划与准备阶段，应根据检测的目的和要求。考在检测的计划与准备阶段，应根据检测的目的和要求。考察对象，研究有关的文字和资料，熟悉设计的意图，进行必要察对象，研究有关的文字和资料，熟悉设计的意图，进行必要的核算、理论分析和测试过程的设计计算；选定测试对象。进的核算、理论分析和测试过程的设计计算；选定测试对象。进行必要的材料性质和部件测试。拟订周密合理的测试方案，做行必要的材料性质和部件测试。拟订周密合理的测试方案，做检测前的各项具体准备工作。检测前的各项具体准备工作。 比

6、如：比如：对于成批生产的预制混凝土构件，按同一工艺正常生对于成批生产的预制混凝土构件，按同一工艺正常生产的不超过产的不超过1000件且不超过件且不超过3个月的同类型产品为一批当连续个月的同类型产品为一批当连续检测检测10批且每批的结构性能均符合检测指标要求时，对同一工批且每批的结构性能均符合检测指标要求时，对同一工艺正常生产的构件，可改为不超过艺正常生产的构件，可改为不超过2000件且不超过件且不超过3个月的同类个月的同类型产品为一批。在每批中随机抽取一个构件作为试件进行检测。型产品为一批。在每批中随机抽取一个构件作为试件进行检测。5一、检测方案一、检测方案 检测方案是进行检测的检测方案是进行

7、检测的纲领性文件纲领性文件，通常包括必下几方面的，通常包括必下几方面的内容（内容（10方面方面）：）： 1检测目的及技术依据检测目的及技术依据 准备工作首先要把握信息，这就要调查研究，收集资料，准备工作首先要把握信息，这就要调查研究，收集资料，充分了解本项试验的任务和要求，明确目的，使规划试验时心充分了解本项试验的任务和要求，明确目的，使规划试验时心中有数，以便确定试验的性质和规模，试验的形式、数量和种中有数，以便确定试验的性质和规模，试验的形式、数量和种类，正确地进行试验设计。类，正确地进行试验设计。 6 .对于鉴定性检测，调查研究对于鉴定性检测，调查研究主要是向有关设计、施工和使用主要是向

8、有关设计、施工和使用单位或人员收集资料。单位或人员收集资料。设计方面设计方面包括设计图纸、计算书和设计包括设计图纸、计算书和设计所依据的原始资料（如工程地质资料、气象资料和生产工艺资所依据的原始资料（如工程地质资料、气象资料和生产工艺资料等）；料等）；施工方面施工方面包括施工日志、材料性能试验报告、施工记包括施工日志、材料性能试验报告、施工记录和隐蔽工程验收记录等；录和隐蔽工程验收记录等；使用方面使用方面主要是使用过程、超载情主要是使用过程、超载情况或事故经过等。况或事故经过等。.对于研究性检测，调查主要向有关科研单位和情报检索部门对于研究性检测，调查主要向有关科研单位和情报检索部门必要的设计

9、和施工单位，收集与本试验有关的必要的设计和施工单位，收集与本试验有关的历史历史（如国内外（如国内外有无做过类似的试验，采用的方法及结果等）、有无做过类似的试验，采用的方法及结果等）、现状现状（如已有（如已有哪些理论、假设和设计、施工技术水平及材料、技术状况等）哪些理论、假设和设计、施工技术水平及材料、技术状况等）和和将来将来发展的要求（如生产、生活和科学技术发展的趋势与要发展的要求（如生产、生活和科学技术发展的趋势与要求等）求等） 7 2. 2.测试场地的选定和布置。测试场地的选定和布置。 3.3.试件的安装和就位，其中包括就位的形式（正位、卧位或试件的安装和就位，其中包括就位的形式（正位、卧

10、位或反位）、支承装置，保证试件侧向稳定的措施和安装就位的方反位）、支承装置，保证试件侧向稳定的措施和安装就位的方法及机具等。法及机具等。 4.4.加载方法，包括加载设备及装置，荷载数量及种类，加载加载方法，包括加载设备及装置，荷载数量及种类，加载图式，加载程序等。图式，加载程序等。 5.5.测量方法，也称观测设计，主要说明观测项目、测点布置测量方法，也称观测设计，主要说明观测项目、测点布置和量测仪表的选择、仪表标定方法、仪表布置及编号、仪表安和量测仪表的选择、仪表标定方法、仪表布置及编号、仪表安装方法、量测顺序规定和补偿仪表的设置等。装方法、量测顺序规定和补偿仪表的设置等。 6.6.辅助试验。

11、结构试验往往要做一些辅助试验，如材料物理力辅助试验。结构试验往往要做一些辅助试验，如材料物理力学性能的试验和某些探索性小试件或小模型、节点试验等。本学性能的试验和某些探索性小试件或小模型、节点试验等。本项应列出试验内容，阐明试验目的、要求、试验种类、试验个项应列出试验内容，阐明试验目的、要求、试验种类、试验个数、试件尺寸、制作要求和试验方法等。数、试件尺寸、制作要求和试验方法等。 87.7.测试安全措施，包括人员、仪器、试件侧向稳定等的保护技测试安全措施，包括人员、仪器、试件侧向稳定等的保护技术措施。术措施。8.8.进度计划，记录表格制作。进度计划，记录表格制作。9.9.试验组织管理，一个试验

12、，特别是大型试验，参加试验人数试验组织管理，一个试验，特别是大型试验，参加试验人数多，牵涉面广，必须严密组织，加强管理。包括技术档案资多，牵涉面广，必须严密组织，加强管理。包括技术档案资料、原始记录管理、人员组织和分工、任务落实、工作检查、料、原始记录管理、人员组织和分工、任务落实、工作检查、指挥调度以及必要的交底和培训工作。指挥调度以及必要的交底和培训工作。10.10.附录，包括所需器材、仪表、设备及经费清单、观测记录附录，包括所需器材、仪表、设备及经费清单、观测记录表格、量测仪表的率定结果报告和其他必要文件、规定等。表格、量测仪表的率定结果报告和其他必要文件、规定等。总之总之，整个检测方案

13、的准备必须充分，规划必须细致、全面。，整个检测方案的准备必须充分，规划必须细致、全面。每项工作及每个步骤必须十分明确。防止盲目追求试验次数每项工作及每个步骤必须十分明确。防止盲目追求试验次数多，仪表数量多，观测内容多和不切实际的提高测量精度等，多，仪表数量多，观测内容多和不切实际的提高测量精度等，以免给试验带来混乱和造成浪费，甚至使试验失效或发生安以免给试验带来混乱和造成浪费，甚至使试验失效或发生安全事故。全事故。9二、加载图式和加载程序二、加载图式和加载程序 加载图式加载图式:是指检测荷载在试件上的布置形式，包括是指检测荷载在试件上的布置形式，包括荷载类型荷载类型（如重力加载或液压加载）和（

14、如重力加载或液压加载）和荷载分布荷载分布情况（如均布加载或集情况（如均布加载或集中加载）。中加载）。(一一).荷载类型荷载类型:检测时的荷载应该使结构处于某种实际可能出现检测时的荷载应该使结构处于某种实际可能出现的最不利的工作情况。的最不利的工作情况。 1、对于承受均布荷载的简支板类受弯构件，若仅有一种可变荷、对于承受均布荷载的简支板类受弯构件，若仅有一种可变荷载，则载，则正常使用极限状态短期荷载正常使用极限状态短期荷载检测值按下式确定：检测值按下式确定：SKKQGQ式中式中 :分别为永久荷载（结构的自重和装饰重）分别为永久荷载（结构的自重和装饰重）和可变荷载（使用荷载，桌椅等）的标准值。和可

15、变荷载（使用荷载，桌椅等）的标准值。KKGQ、2/kN m10 2、荷载的长期效应荷载的长期效应组合值按下式确定：组合值按下式确定：它是结构针对可变荷载在长期使用期内（设计基准期内），结它是结构针对可变荷载在长期使用期内（设计基准期内），结构应能承受的荷载组合值。构应能承受的荷载组合值。 LKqKQGQ式中式中 :可变荷载的准永久值系数（可变荷载的准永久值系数（0.4）q3、承载力极限状态承载力极限状态荷载检测值按下式确定：荷载检测值按下式确定： 它是结构最大能承受的短期荷载检测值。它是结构最大能承受的短期荷载检测值。GKQKQGQ式中式中 :分别为永久荷载（分别为永久荷载（1.2）和可）和可

16、变荷载（变荷载（1.4）的分项系数。）的分项系数。GQ、 因测试条件所限而采用等效荷载图式时，因测试条件所限而采用等效荷载图式时，原则上应使控制原则上应使控制截面的内力值相等，测试加载内力图形与理论计算时的内力图截面的内力值相等，测试加载内力图形与理论计算时的内力图形相近。形相近。采用等效荷载加载，还要考虑到是否会因最大内力区采用等效荷载加载，还要考虑到是否会因最大内力区域的某些变化影响结构的承载性能。域的某些变化影响结构的承载性能。11（二）（二）加载程序：加载程序：是指对检测进行的加载级距、加载卸载循环是指对检测进行的加载级距、加载卸载循环次数、级间间歇时间等的有序安排次数、级间间歇时间等

17、的有序安排,下图表示一般静载检测的过下图表示一般静载检测的过程。程。分步加载的目的：分步加载的目的：1）控制加载速度；）控制加载速度；2）便于观察变形、）便于观察变形、裂缝；裂缝；3）统一试验加载）统一试验加载步骤。步骤。12 1预载预载 预载的目的在于：预载的目的在于：密实节点或结合部位的间隙，密实节点或结合部位的间隙，使结构进入正常工作状态；使结构进入正常工作状态；检查测试装置是否可靠，观测仪表是否正常；检查测试装置是否可靠，观测仪表是否正常；检查组织工作和人员工作情况检查组织工作和人员工作情况,起演习的作用。起演习的作用。 总之，通过预载试验可以发现一些潜在的问题，并将之解总之，通过预载

18、试验可以发现一些潜在的问题，并将之解决在正式试验之前，对保证试验工作顺利进行具有一定的意义。决在正式试验之前，对保证试验工作顺利进行具有一定的意义。 预载加载的级距取预载加载的级距取20的正常使用极限状态短期荷载检测的正常使用极限状态短期荷载检测值，共加三级，级间间歇时间为值，共加三级，级间间歇时间为10分钟。分钟。 普通钢筋混凝土结构的预载值不宜超过开裂荷载计算值的普通钢筋混凝土结构的预载值不宜超过开裂荷载计算值的70。132正式加载（正式加载（正常使用极限状态检测正常使用极限状态检测） (1)加载级距取不大于加载级距取不大于20的正常使用极限状态短期荷载检测的正常使用极限状态短期荷载检测值

19、。（至少值。（至少5级）对于检测抗裂度的试件，当荷载达到计算抗裂级）对于检测抗裂度的试件，当荷载达到计算抗裂荷载的荷载的90后，应取不大于后，应取不大于5计算抗裂荷载值的级距加载至结计算抗裂荷载值的级距加载至结构开裂，以便确定实测开裂荷载值。构开裂，以便确定实测开裂荷载值。14 柱子加载，一般按计算荷载的柱子加载，一般按计算荷载的115110，接近开裂或破坏，接近开裂或破坏荷载时，应减至原来的荷载时，应减至原来的1312施加。施加。 砌体抗压试验，对不需要测变形的，按预期破坏荷载的砌体抗压试验，对不需要测变形的，按预期破坏荷载的10分级，每级分级，每级11.5分钟内加完，恒载分钟内加完，恒载1

20、2分钟。加至预期破坏分钟。加至预期破坏荷载的荷载的80后，不分级直接加至破坏。后，不分级直接加至破坏。 为使结构在荷载作用下的变形得到充分的发挥和达到基本为使结构在荷载作用下的变形得到充分的发挥和达到基本的稳定，每级荷载加完后应有一定的级间间歇时间，钢结构一般的稳定，每级荷载加完后应有一定的级间间歇时间，钢结构一般不少于不少于10分钟，钢筋混凝土和木结构应不少于分钟，钢筋混凝土和木结构应不少于15分钟，但以观分钟，但以观测仪表的指示情况为准。当观测仪表指示稳定时，表明结构变形测仪表的指示情况为准。当观测仪表指示稳定时，表明结构变形基本停止，此时可以测取各项读数，再加下一级荷载。基本停止，此时可

21、以测取各项读数，再加下一级荷载。 应该注意，当试验结构同时还需施加应该注意，当试验结构同时还需施加水平荷载水平荷载时，为保证时，为保证每级荷载下竖向荷载和水平荷载的比例不变，试验开始时首先应每级荷载下竖向荷载和水平荷载的比例不变，试验开始时首先应施加与试件自重成比例的水平荷载，然后再按规定的比例同步施施加与试件自重成比例的水平荷载，然后再按规定的比例同步施加竖向和水平荷载。加竖向和水平荷载。15 (2)满载时间。加载至正常使用极限状态短期荷载检测值后，满载时间。加载至正常使用极限状态短期荷载检测值后，恒载时间不得少于恒载时间不得少于30分钟，对于钢结构不应少于分钟，对于钢结构不应少于30分钟，

22、钢筋分钟，钢筋混凝土结构不应少于混凝土结构不应少于12小时，木结构不应少于小时，木结构不应少于24小时，拱或砌小时，拱或砌体为体为72小时。要使结构有充分变形的时间，因为此时结构的变小时。要使结构有充分变形的时间，因为此时结构的变形值即为结构的刚度。在观测仪表指示稳定的情况下，测取结形值即为结构的刚度。在观测仪表指示稳定的情况下，测取结构应变、变形和裂缝宽度等项数据，结束恒载。构应变、变形和裂缝宽度等项数据，结束恒载。 (3)恒载后的卸载级距，可取恒载后的卸载级距，可取20一一50的正常使用短期荷的正常使用短期荷载检测值，级间间歇时间为载检测值，级间间歇时间为10分钟。分钟。 16(4)卸载后

23、的空载时间，即受载结构卸载后到下一次重新开始受卸载后的空载时间，即受载结构卸载后到下一次重新开始受载之间的间歇时间。以便观测结构在卸载后的残余变形和变形的载之间的间歇时间。以便观测结构在卸载后的残余变形和变形的恢复情况，受载后的残余变形和变形的恢复情况均可说明结构的恢复情况，受载后的残余变形和变形的恢复情况均可说明结构的工作性能。工作性能。17 3.承载力极限状态检测承载力极限状态检测 先取不大干先取不大干20正常使用极限状态短期荷载检测值的级距正常使用极限状态短期荷载检测值的级距如载至正常使用极限状态短期荷载检测值，如载至正常使用极限状态短期荷载检测值， 然后取不大于然后取不大于10正常使用

24、极限状态短期荷载检测值的级正常使用极限状态短期荷载检测值的级距继续加载，当荷载达到承载力荷载检测值的距继续加载，当荷载达到承载力荷载检测值的90后，以不大后，以不大于于5的承载力荷载检测值的级距加载至结构出现承载力极限状的承载力荷载检测值的级距加载至结构出现承载力极限状态的检测标志，以便确定承载力检测荷载实测值。态的检测标志，以便确定承载力检测荷载实测值。级间间歇时间级间间歇时间取取10分钟，但分钟，但以结构变形稳以结构变形稳定为主。定为主。18三、观测方法三、观测方法（一）对观测点的基本要求（一）对观测点的基本要求: :选择观测点时，应满足下述基本要选择观测点时，应满足下述基本要求：求： (

25、1)(1)测点位置具有代表性，以便测取最关键的数据，便于对试测点位置具有代表性，以便测取最关键的数据，便于对试验结果分析和计算；验结果分析和计算； (2)(2)在满足试验目的的前提下，测点数量在满足试验目的的前提下，测点数量宜宜少不宜多，以简化少不宜多，以简化试验内容，节约经费开支，使测试工作的重点突出；试验内容，节约经费开支，使测试工作的重点突出； (3)(3)为保证量测数据的可靠性，有一定数量的为保证量测数据的可靠性，有一定数量的校核性测点校核性测点。在。在试验过程中，由于偶然因素会有部分仪器或仪表工作不正常或试验过程中，由于偶然因素会有部分仪器或仪表工作不正常或发生故障，影响量测数据的可

26、靠性，因此不仅在需要量测的部发生故障，影响量测数据的可靠性，因此不仅在需要量测的部位设置测点，也应在已知参数的位置上布置校核性测点，以便位设置测点，也应在已知参数的位置上布置校核性测点，以便判别量测数据的可靠程度；判别量测数据的可靠程度； (4)(4)使测读安全、方便，所选用的各类量测仪器的量程应大于使测读安全、方便，所选用的各类量测仪器的量程应大于最大测值的最大测值的l.25l.25倍。倍。19(二二)位移观测位移观测 (1)对于粱、单向板、桁架等受弯构件，若宽度不超过对于粱、单向板、桁架等受弯构件，若宽度不超过0.6m，挠度仪表沿跨度方向单排布置；挠度仪表沿跨度方向单排布置； 若宽度超过若

27、宽度超过0. 6m，挠度仪表沿跨度方向在构件两侧双排，挠度仪表沿跨度方向在构件两侧双排对称布置，以两侧仪表读数的平均值作为观测位移值。对称布置，以两侧仪表读数的平均值作为观测位移值。 具有边肋的单向板，沿跨度方向布置三排观测仪表，量测具有边肋的单向板，沿跨度方向布置三排观测仪表，量测边肋和板宽中心线的最大挠度。边肋和板宽中心线的最大挠度。 跨度不超过跨度不超过6m的构件，沿跨度方向布置三个观测仪表；跨的构件，沿跨度方向布置三个观测仪表；跨度大于度大于6m的构件，沿跨度方向相应增加挠度观测仪表。的构件，沿跨度方向相应增加挠度观测仪表。20 (2)屋架、桁架结构的上、下弦杆受力状态不同。为了测出屋

28、架、桁架结构的上、下弦杆受力状态不同。为了测出上、下弦杆的挠度曲线，应分别布置测定上、下弦杆挠度的仪上、下弦杆的挠度曲线，应分别布置测定上、下弦杆挠度的仪表。表。 (3)对于高跨比较大的桁架对于高跨比较大的桁架(或其他构件或其他构件)，为了保证结构的，为了保证结构的正常工作，除布置测定挠度的仪表外，还应布置测定水平位移正常工作，除布置测定挠度的仪表外，还应布置测定水平位移和出平面的侧向位移的仪表。和出平面的侧向位移的仪表。 (4)对于双向板、空间薄壳结构等双向受力结构，挠度测点对于双向板、空间薄壳结构等双向受力结构，挠度测点应沿两个跨度方向或主曲率方向的跨中或挠度最大的部位布置。应沿两个跨度方

29、向或主曲率方向的跨中或挠度最大的部位布置。 (5)对于柱、框架、杆塔或足房屋屋结构等，为了测定整体对于柱、框架、杆塔或足房屋屋结构等，为了测定整体位移及变形曲线，一般沿与主要轴向力成正交的两个方向布置位移及变形曲线，一般沿与主要轴向力成正交的两个方向布置位移量测仪表。位移量测仪表。 (6)对于高层楼房或其他高耸结构，为了测定在风荷载作用对于高层楼房或其他高耸结构，为了测定在风荷载作用下的顶部位移，可以使用激光经纬仪。下的顶部位移，可以使用激光经纬仪。2122(三三)应变观测应变观测主应力方向已知的情况主应力方向已知的情况主应力方向未知的情况主应力方向未知的情况41 0 23 1主应力方向已知的

30、情况主应力方向已知的情况 (1)对于轴向受力构件对于轴向受力构件，为了消除荷载偏心影响，可，为了消除荷载偏心影响，可在构件在构件两相对侧面两相对侧面内沿平行于杆轴方向内沿平行于杆轴方向布置两个应变片，布置两个应变片，取两应变片取两应变片的的平均应变作为实测应变平均应变作为实测应变。 (2)对于受弯构件对于受弯构件，如果测定，如果测定最大应力最大应力，可在最大，可在最大弯矩作用弯矩作用截面的上、下边缘布置应变片截面的上、下边缘布置应变片；如果；如果测定中和轴位置或验证平测定中和轴位置或验证平截面假定，截面假定，应沿侧面应沿侧面高度方向高度方向布置一定数量的应变测点，布置一定数量的应变测点，测点测

31、点数不宜少于数不宜少于5个个，如图所示，如图所示(图中图中“”表示应变测点位置，表示应变测点位置，“-”表示应变片表示应变片)。24 (3)对于弯矩和轴力共同作用的构件对于弯矩和轴力共同作用的构件，应在最大弯，应在最大弯矩作用截面处沿平行于杆轴方向的两个侧面布置两个矩作用截面处沿平行于杆轴方向的两个侧面布置两个或四个应变片。或四个应变片。 (4)对于开孔薄腹梁或薄壁容器对于开孔薄腹梁或薄壁容器，可沿孔边，可沿孔边切线方切线方向向布置应变片。布置应变片。 (5)对于超静定梁或框架对于超静定梁或框架，可在估计，可在估计反弯点反弯点位置的位置的两旁布置两个应变片，测出应变后按比例求应变为零两旁布置两

32、个应变片，测出应变后按比例求应变为零(即反弯点即反弯点)的位置。的位置。25轴心受力构件应变量测测点布置双向受弯构件应变量测测点布置maxmax.UWs 1 . 1UUs三向应变量测测点布置受纯扭构件应变量测测点布置262.主应力方向未知的情况主应力方向未知的情况 在结构的平面应力状态的某些部位，在结构的平面应力状态的某些部位，主应力和剪主应力和剪应力的方向可能是未知的应力的方向可能是未知的。对于这种情况，可在同一。对于这种情况，可在同一点处点处沿三个不同方向布置应变片或用应变花沿三个不同方向布置应变片或用应变花布置在该布置在该测点处，如图测点处，如图3-3所示。根据相应计算公式，可以求出所示

33、。根据相应计算公式，可以求出主应力的大小、方向及剪力。主应力的大小、方向及剪力。27 (四四)转角观测转角观测 (1)对于高跨度比较大的对于高跨度比较大的桁架桁架(或其它构件或其它构件)，应在，应在支座支座处布置倾角仪，测定倾斜度。处布置倾角仪，测定倾斜度。 (2)对于柱、杆塔对于柱、杆塔等结构，应在等结构，应在支座处支座处布置倾角仪，布置倾角仪，测定基础转角。测定基础转角。四、四、检测安全措施检测安全措施 一般结构检测的试件尺寸、重量、荷载都较大，一般结构检测的试件尺寸、重量、荷载都较大，参加工作人员较多，因此必须采取一定的安全措施。参加工作人员较多，因此必须采取一定的安全措施。28 1.对

34、于钢筋混凝土梁、板类构件对于钢筋混凝土梁、板类构件，吊装吊装时受拉区在下，受时受拉区在下，受压区在上，吊索要靠近构件两端头的部位。平面结构起吊的吊压区在上，吊索要靠近构件两端头的部位。平面结构起吊的吊点要符合设计要求，否则使试件开裂成为废构件甚至造成吊点要符合设计要求，否则使试件开裂成为废构件甚至造成吊装事故。装事故。 2.试件试件就位时就位时，支墩、支座、试件及加载设备要，支墩、支座、试件及加载设备要垫平垫平，严格，严格对中对中，以免在加大荷载量时发生倾覆。，以免在加大荷载量时发生倾覆。 桁架、拱架、刚架等结构只能在本身平面内承受荷载而桁架、拱架、刚架等结构只能在本身平面内承受荷载而出平出平

35、面刚度很小面刚度很小，试验前必须设置，试验前必须设置侧向支承侧向支承。才能保证构件的侧向。才能保证构件的侧向稳定。稳定。 3.预应力结构的端头应设置屏障预应力结构的端头应设置屏障，加载时不要站人，以防锚，加载时不要站人，以防锚头、夹具崩出。头、夹具崩出。 4.检测结构的下面应设安全装置检测结构的下面应设安全装置(如托架、垫板、砖墩等如托架、垫板、砖墩等)，千斤顶、荷重传感器等设备都应在固定点上用绳索栓牢。布置千斤顶、荷重传感器等设备都应在固定点上用绳索栓牢。布置在构件上的各种仪表要用线绳栓紧，以防趺落，测试仪器摆设在构件上的各种仪表要用线绳栓紧，以防趺落，测试仪器摆设位置与试件之间要保持一定的

36、距离。位置与试件之间要保持一定的距离。296.2静载与测试静载与测试 静载与测试阶段是整个检测的中心环节，应按预先静载与测试阶段是整个检测的中心环节，应按预先制定的方案有序的进行。制定的方案有序的进行。 测试项目测试项目: 1、裂缝观测、裂缝观测 2、结构已经达到或超过了承载力极限状态的判定。、结构已经达到或超过了承载力极限状态的判定。 41 0 一、一、裂缝观测裂缝观测:初裂缝观测初裂缝观测裂缝宽度观测裂缝宽度观测41 0 30一、裂缝观测一、裂缝观测: 1、初裂缝观测初裂缝观测 开裂荷载开裂荷载:钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土构件的最大拉应钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土构件的最大拉应力区出现第

37、一条裂缝时的荷载，称为开裂荷载。力区出现第一条裂缝时的荷载，称为开裂荷载。通常将构件出通常将构件出现第一批宽度不大于现第一批宽度不大于0.05mm裂缝时的荷载，定为开裂荷载。裂缝时的荷载，定为开裂荷载。 开裂荷载值开裂荷载值:在加载过程中出现初裂缝时，取前一级荷载值在加载过程中出现初裂缝时，取前一级荷载值作为开裂荷载。在规定的荷载持续时间出现初裂缝时，取本级作为开裂荷载。在规定的荷载持续时间出现初裂缝时，取本级荷载与前一级荷载的平均值作为开裂荷载。在规定的荷载持续荷载与前一级荷载的平均值作为开裂荷载。在规定的荷载持续时间结束后出现初裂缝时，取本级荷载值作为开裂荷载。时间结束后出现初裂缝时，取本

38、级荷载值作为开裂荷载。 初裂缝观测初裂缝观测:初裂缝可用初裂缝可用放大镜放大镜寻找，也可以通过在构件寻找，也可以通过在构件内力最大的受拉区沿受力主筋方向布置应变片内力最大的受拉区沿受力主筋方向布置应变片(连续布置的长度连续布置的长度不小于不小于30倍主筋的直径倍主筋的直径)观测试件开裂。当试件开裂时，跨越裂观测试件开裂。当试件开裂时，跨越裂缝的测点仪表的读数骤增，而相邻仪表的读数可能很小，或出缝的测点仪表的读数骤增，而相邻仪表的读数可能很小，或出现负值。现负值。31 2、裂缝宽度观测裂缝宽度观测 对于对于受弯构件的正截面裂缝受弯构件的正截面裂缝，应在，应在构件侧面受拉主筋高度构件侧面受拉主筋高

39、度处测量最大裂缝宽度；斜截面的裂缝处测量最大裂缝宽度；斜截面的裂缝应在斜裂缝与箍筋应在斜裂缝与箍筋交汇交汇处处或斜裂缝与弯起钢筋交汇处测量斜裂缝宽度。或斜裂缝与弯起钢筋交汇处测量斜裂缝宽度。 每一测区或每一构件测定裂缝宽度的每一测区或每一构件测定裂缝宽度的裂缝数目裂缝数目，一般取，一般取目估目估最大裂缝三条最大裂缝三条，用笔在试件上描出裂缝的行迹，用笔在试件上描出裂缝的行迹，标明标明在每级荷在每级荷载下出现的载下出现的裂缝位置裂缝位置和原有裂缝的和原有裂缝的展开宽度，取其中的最大值展开宽度，取其中的最大值作为最大裂缝宽度。作为最大裂缝宽度。32 二、二、在检测过程中在检测过程中，若观测到下述标

40、志之一，则可判定，若观测到下述标志之一，则可判定 结构已经达到或超过了结构已经达到或超过了承载力极限状态承载力极限状态。1、钢筋混凝土构件钢筋混凝土构件E (2)跨中跨中挠度达到跨度的挠度达到跨度的1/50，悬臂结构的挠度达到，悬臂结构的挠度达到悬臂长的悬臂长的1/25； (3)受拉主筋处的受拉主筋处的垂直裂缝宽度达到垂直裂缝宽度达到1.5mm； (4)受剪受剪斜裂缝宽度达到斜裂缝宽度达到1.5mm，或斜裂缝束端受压区混凝士，或斜裂缝束端受压区混凝士剪剪压破坏压破坏，或沿斜截面混凝土，或沿斜截面混凝土斜压破坏斜压破坏； (5)受拉主筋在端部滑脱达受拉主筋在端部滑脱达0.2mm，或其它，或其它锚

41、固破坏锚固破坏； (6)受拉主筋拉断受拉主筋拉断； (7)受压构件的混凝土被压坏受压构件的混凝土被压坏。 (1)在在荷载不荷载不再再增加增加的情况下，由设置在构件受拉主筋处的的情况下，由设置在构件受拉主筋处的应应变变测点测出连续测点测出连续变化的应变变化的应变，或，或受拉主筋的拉应变达到受拉主筋的拉应变达到 。 332、钢结构构件钢结构构件 (1)在在荷载不再增加荷载不再增加的情况下，由设置在构件最大拉应力测的情况下，由设置在构件最大拉应力测点或最大压应力的点或最大压应力的测点测出连续变化的应变值；测点测出连续变化的应变值； (2)节点焊缝开裂节点焊缝开裂； (3)螺栓或铆钉剪断脱落螺栓或铆钉

42、剪断脱落； (4)主要主要受力螺栓或铆钉松动，节点板变形受力螺栓或铆钉松动，节点板变形； (5)受压或受弯部分屈曲或整体失稳。受压或受弯部分屈曲或整体失稳。 上述标志在加载过程中出现时，取前一级荷载值作为极上述标志在加载过程中出现时，取前一级荷载值作为极限荷载；限荷载；在在规定规定的荷载的荷载持续时间内出现持续时间内出现时，取时，取本级荷载值与前本级荷载值与前一级荷载值的平均值作为极限荷载一级荷载值的平均值作为极限荷载；在规定的荷载；在规定的荷载持续时间结持续时间结束后束后出现时，取出现时，取本级荷载值作为极限荷载。本级荷载值作为极限荷载。用试验机或配有千用试验机或配有千斤顶的液压设备对受压构

43、件加载时，取所能达到的最大荷载值斤顶的液压设备对受压构件加载时，取所能达到的最大荷载值作为极限荷载值。作为极限荷载值。34 当荷载达到承载力荷载检测计算值的当荷载达到承载力荷载检测计算值的85时，时，宜宜拆除可能拆除可能损坏的仪表损坏的仪表，在不妨碍试件变形的前提下，使安全托架或支墩，在不妨碍试件变形的前提下，使安全托架或支墩与试件保持尽可能小的距离，以防止试件和设备的倒塌。与试件保持尽可能小的距离，以防止试件和设备的倒塌。 静载与测试阶段的后期工作是及时在试件上测绘破坏部位及静载与测试阶段的后期工作是及时在试件上测绘破坏部位及裂缝，裂缝，拍照其破坏特征，如钢结构的失稳破坏，钢筋混凝土构拍照其

44、破坏特征，如钢结构的失稳破坏，钢筋混凝土构件的正截面破坏或斜截面破坏件的正截面破坏或斜截面破坏(斜压、斜拉和剪压破坏斜压、斜拉和剪压破坏)，冷拔钢，冷拔钢丝预应力混凝土构件的脆性破坏，墙体恢复力特性检测的交叉丝预应力混凝土构件的脆性破坏，墙体恢复力特性检测的交叉剪切裂缝破坏，等等。然后卸除荷载。剪切裂缝破坏，等等。然后卸除荷载。356.3 整理、分析检测资料，评定结构件性能整理、分析检测资料，评定结构件性能 整理、分析检测资料，评定结构性能是整个检测过程的最整理、分析检测资料，评定结构性能是整个检测过程的最后阶段。后阶段。 在这个阶段，要在这个阶段，要绘制各种测试曲线图绘制各种测试曲线图，要将

45、所有的原始数，要将所有的原始数据进行据进行整理、分析和计算整理、分析和计算，将测试结果与理论值进行，将测试结果与理论值进行比较比较，分分析析产生差异的产生差异的原因原因，对检测得出的规律和一些重要现象作出解，对检测得出的规律和一些重要现象作出解释，释，评定结构的工作性能，验证设计计算理论或导出新的结论，评定结构的工作性能，验证设计计算理论或导出新的结论，写出检测总结报告。写出检测总结报告。36一、测试曲线图的绘制一、测试曲线图的绘制 常用的测试曲线图有常用的测试曲线图有荷载一变形曲线、荷载荷载一变形曲线、荷载-应变应变曲线、截面应变图、裂缝分布图等。曲线、截面应变图、裂缝分布图等。 (1)图（

46、图（1）所示为）所示为荷载一变形曲线荷载一变形曲线。有三种基本形状：。有三种基本形状： 直线直线1表示结构在弹性范围内工作表示结构在弹性范围内工作，钢结构在设计，钢结构在设计荷载内的荷载变形曲线就属此种形状；荷载内的荷载变形曲线就属此种形状；（1）荷载一变形曲线）荷载一变形曲线（2）荷载一应变曲线）荷载一应变曲线37 曲线曲线3一般属于异常现象一般属于异常现象，其原因可能是仪器观测，其原因可能是仪器观测上发生错误，也可能是邻近构件、支架参与了工作，上发生错误，也可能是邻近构件、支架参与了工作，分担了荷载，而到加载后期这一影响越来越严重，但分担了荷载，而到加载后期这一影响越来越严重，但整体式钢筋

47、混凝土结构经受多次加载后，会出现这种整体式钢筋混凝土结构经受多次加载后，会出现这种现象，钢筋混凝土结构在卸载时的恢复过程也是这种现象，钢筋混凝土结构在卸载时的恢复过程也是这种曲线型式。曲线型式。曲线曲线2表示结构的弹塑性工作状态表示结构的弹塑性工作状态，如钢筋混凝土结构在出现裂如钢筋混凝土结构在出现裂缝或局部破坏时，就会在曲线上缝或局部破坏时，就会在曲线上形成转折点形成转折点(A点和点和B点点)，由于结，由于结构内接头和节点的顺从性也会出构内接头和节点的顺从性也会出现转折点的现象；现转折点的现象；（1）荷载一变形曲线）荷载一变形曲线38 (2)图（图（2）所示为钢筋混凝土梁受弯试件的荷载）所示

48、为钢筋混凝土梁受弯试件的荷载-应变曲线。图应变曲线。图中：中： 测点测点1:位于受压区，应变增长基本上呈直线；位于受压区，应变增长基本上呈直线； 测点测点2:位于受拉区，混凝土开裂较早，所以突变点较低；位于受拉区，混凝土开裂较早，所以突变点较低； 测点测点3、4:在主筋处，混凝土开裂稍后，所以突变点稍高；在主筋处，混凝土开裂稍后，所以突变点稍高；主筋测点主筋测点“4”在钢筋应力达到流限时，其曲线发生第二次突变；在钢筋应力达到流限时，其曲线发生第二次突变； 测点测点5:靠近截面中部，先受压力靠近截面中部，先受压力后过渡到受拉力，混凝土受拉区开后过渡到受拉力，混凝土受拉区开裂后，中和轴位置上移引起

49、突变。裂后，中和轴位置上移引起突变。 荷载荷载应变曲线可以显示荷载应变曲线可以显示荷载与应变的内在关系，以及应变随荷与应变的内在关系，以及应变随荷载增长的规律性。载增长的规律性。（2）荷载一应变曲线）荷载一应变曲线39(3)上图为钢筋混凝土梁受弯试件的截面应变图。一般选取内力上图为钢筋混凝土梁受弯试件的截面应变图。一般选取内力最大的控制截面绘制时，用一定的比例将某一级荷载下沿截面最大的控制截面绘制时，用一定的比例将某一级荷载下沿截面高度各测点的应变值连接起来。根据截面应变图，可以了解应高度各测点的应变值连接起来。根据截面应变图，可以了解应变沿截面高度方向的分布规律及变化过程，以及中和轴移动情变

50、沿截面高度方向的分布规律及变化过程，以及中和轴移动情况等，可以在求得应力况等，可以在求得应力(弹性材料根据实侧应变和弹性模量求应弹性材料根据实侧应变和弹性模量求应力，非弹性材料根据应力力，非弹性材料根据应力-应变曲线求应力应变曲线求应力)的条件下，算出受的条件下，算出受压区和受拉区的合力值及其作用位置，算出截面弯矩或轴力。压区和受拉区的合力值及其作用位置，算出截面弯矩或轴力。40 然后，在展开图上描出裂缝的长短、间距，注明然后，在展开图上描出裂缝的长短、间距，注明“ ”，试件方位、编号等。裂缝分布图对于了，试件方位、编号等。裂缝分布图对于了解和分析结构的工作状况、破坏特征等有重要参考价解和分析

51、结构的工作状况、破坏特征等有重要参考价值。值。(4)右图所示为钢筋混右图所示为钢筋混凝土梁受弯试件的裂缝凝土梁受弯试件的裂缝分布图。绘制时，用坐分布图。绘制时，用坐标纸或方格纸按比例先标纸或方格纸按比例先作一个裂缝开展面的展作一个裂缝开展面的展开图，开图，分级荷载裂缝宽度2)()1 ( 2maxyxyxE北侧北侧南侧南侧 东东西西底底41二、挠度的计算二、挠度的计算 计算结构的挠度时，须要进行修正，才能得到真计算结构的挠度时，须要进行修正，才能得到真实挠度。实挠度。LU1支座沉降影响的修正支座沉降影响的修正 如图（如图（3）所示的结构，）所示的结构， 和和 为两端支座沉为两端支座沉降测量值，降

52、测量值， 是与支座是与支座A距离距离x处的挠度测量值，处的挠度测量值，考虑支座沉降影响，实测考虑支座沉降影响，实测挠度值挠度值 。应为。应为:rUmU1SU10( )S mL r LxUUUU UL02xL当当 时，跨中实测时，跨中实测挠度值挠度值 应为应为 :12LrSmUUUU10( )S mL r LxUUUU UL2SU（3）支座沉降影响的修正）支座沉降影响的修正422.结构自重影响的修正结构自重影响的修正 根据弯矩等效的原则，由自重产生的挠度根据弯矩等效的原则，由自重产生的挠度U Ug g可由可由下式近似求得：下式近似求得：2.0式中式中 :自重荷载产生的弯矩；自重荷载产生的弯矩；

53、:裂缝出现前试验荷载产生的弯矩；裂缝出现前试验荷载产生的弯矩； 1M: 在作用下，消除支座沉降影响后的实测跨中挠度。在作用下，消除支座沉降影响后的实测跨中挠度。2 1S S gU U UiU跨中实测挠度值跨中实测挠度值 应为应为:gM43 3.等效荷载图式影响的修正等效荷载图式影响的修正 用等效集中荷载代替设计计算时所用的均布荷载用等效集中荷载代替设计计算时所用的均布荷载进行加载时，由于两种内力包络图不同，造成一定的进行加载时，由于两种内力包络图不同，造成一定的挠度差别。如图所示，挠度差别。如图所示，iM四分点加载挠度四分点加载挠度增增加加9.9，所以，对所以，对于四分点加载挠度于四分点加载挠

54、度值应乘系数加以修值应乘系数加以修正。跨中实测挠度正。跨中实测挠度值应为：值应为：1.00hC若不是使用等效集中荷载加载时，取若不是使用等效集中荷载加载时，取5SU44等效荷载图式影响的修正等效荷载图式影响的修正 45 在有些情况下，由于各种不同的原因不可能直接在有些情况下，由于各种不同的原因不可能直接测得支座的沉降，只能观测偏离支座处结构上某点处测得支座的沉降，只能观测偏离支座处结构上某点处的位移。若偏离距离为的位移。若偏离距离为 ，则跨中实测挠度，则跨中实测挠度 应为应为:32S hSUC U43SSUC UC式中式中 :支座测点偏移影响的修正系数，支座测点偏移影响的修正系数，见表所示。见

55、表所示。 541LSSSSMMUUM4.支座测点偏移影响的修正支座测点偏移影响的修正46 541LSSSSM MUUM47 长期荷载作用下的挠度长期荷载作用下的挠度 ，比短期荷载作用下的，比短期荷载作用下的挠度挠度 要大，其关系式为要大，其关系式为:4SU43SSUC ULM式中式中 :按荷载长期效应组合计算的弯矩标准值按荷载长期效应组合计算的弯矩标准值(kNm)(kNm)； :按荷载短期效应组合计算的弯矩标准值按荷载短期效应组合计算的弯矩标准值(kNm)(kNm)； :考虑荷载长期效应组合对挠度增大的影响系数。考虑荷载长期效应组合对挠度增大的影响系数。(1)钢筋混凝土受弯构件：当钢筋混凝土受

56、弯构件：当 时，时， ； 时，时， ；当当 为中间数值时，为中间数值时， 按直接内插法取用。按直接内插法取用。 此处此处 ，为纵向受压钢筋配筋率，为纵向受压钢筋配筋率 。对于翼缘位于受拉。对于翼缘位于受拉区的区的T形截面，形截面， 应增加应增加20。 为纵向受拉钢筋配筋率，对于钢筋混凝土受弯构件，为纵向受拉钢筋配筋率，对于钢筋混凝土受弯构件，sM02.0 1.6ssAA 、0sAbh0sAbhggiiMUUM5徐变影响的修正徐变影响的修正48式中式中 :受拉区、受压区纵向非预应力钢筋的截面受拉区、受压区纵向非预应力钢筋的截面 面积；面积； b :矩形截面的宽度，矩形截面的宽度，T形、工形截面的

57、腹宽度；形、工形截面的腹宽度； h0:截面的有效高度。截面的有效高度。ggiiMUUM(2)预应力混凝土受弯构件，取预应力混凝土受弯构件，取 。(3)桁架可近似取桁架可近似取 。 假如试验结构上既有均布荷载，又有集中荷载，假如试验结构上既有均布荷载，又有集中荷载，则实测挠度可视为两种荷载单独作用产生的挠度之和。则实测挠度可视为两种荷载单独作用产生的挠度之和。双向板的挠度计算双向板的挠度计算:)(411DCBAmsUUUUUU49三、应力的计算三、应力的计算 1、测点处的主应力方向已知、测点处的主应力方向已知: 属于这种情况的有：柱子各横截面上的各个测点；局部荷属于这种情况的有：柱子各横截面上的

58、各个测点；局部荷载作用下简支梁未与荷载接触的上、下边缘；均布荷载作用下载作用下简支梁未与荷载接触的上、下边缘；均布荷载作用下简支粱跨中截面上的各点；等等。如图所示这种单向应力状简支粱跨中截面上的各点；等等。如图所示这种单向应力状态的应力按下式计算：态的应力按下式计算：平面应力：)(12xyyEE单向应力：),(asAfsfcR50yxy、2测点处的主应力测点处的主应力方向未知方向未知 对于邻近支座处、梁中和层上各单元体的二向受力状态对于邻近支座处、梁中和层上各单元体的二向受力状态(如图如图3-10、3-11)，x甚小单元体上主要有甚小单元体上主要有 存在。存在。将沿与将沿与x轴成轴成45o及角

59、及角135o的方向布置的应变片测值的方向布置的应变片测值1及及2代入下式，便可求得该测点处的主应力代入下式，便可求得该测点处的主应力1,2及其方向。及其方向。 221 21 21 22 122 ( 1)1E 、51 12121121a r c t gyxy、5200uu测点处的主应力方向未知53四、内力计算四、内力计算:1拉压截面内力的测定与计算拉压截面内力的测定与计算:下图所示为常见截面的测点布置方式。下图所示为常见截面的测点布置方式。121222N AA EA EA .对称截面轴向力对称截面轴向力N按下式计按下式计算：算：、式中；式中； 分别为平均分别为平均应力和平均应变；应力和平均应变；

60、 A 被测截面面积。被测截面面积。NNA54 .非对称截面，如下图所示的不等边角钢，测点非对称截面，如下图所示的不等边角钢，测点布置方式相同但它们与断面重心的距离不等，不能布置方式相同但它们与断面重心的距离不等，不能用上式，可用图解法求解。用上式，可用图解法求解。121222N AA EA EA 轴力轴力:552受弯截面内力的测定与计算受弯截面内力的测定与计算xxxxxxJE JJE JMMhhhh下下上上下下上上或 .当中性轴已知时，在弯矩最大的部位布置当中性轴已知时，在弯矩最大的部位布置应变测点，（纯弯曲）如左图所示。弯矩由下式应变测点，（纯弯曲）如左图所示。弯矩由下式计算计算:xxxEJ