第二章土木工程结构的试验设计

1、第二章 结构试验设计 土木工程结构试验的主要环节 土木工程结构试验包括结构试验设计、试验准备、试验实施和试验分析等主要环节。结构试验总体设计结构试验总体设计： 根据试验目的对试验工作进行全面规划与设计根据试验目的对试验工作进行全面规划与设计v以求用最小的耗费以求用最小的耗费v达到预期的要求达到预期的要求v取得最大的成果取得最大的成果 2.1 概述概述设计阶段准备阶段实施阶段总结阶段试件设计加载方案量测方案试验安全试件制作试件安装仪器调试材料性能试验加载观察记录数据采集变形裂缝数据处理试验分析结构参数承载力分析试验报告试验目的 2.1 概述概述 - 研究性试验的一般过程研究性试验的一般过程 查阅

2、文献 收集资料 试件形状试件尺寸试件数量构造措施荷载设计加载装置试验方法加载制度观测项目布点位置布点数量测量仪器初步调查初步调查目的、任务目的、任务 详细调查详细调查 鉴定评级鉴定评级 结论结论 专门机构专门机构 补充调查补充调查 2.1 概述概述 - 鉴定性试验的工作程序鉴定性试验的工作程序 鉴定性试验具有明确的试验对象。但是要对检验的部件和部位进行选择确定，按最不利的部位测试或受按最不利的部位测试或受灾最重的部位测试灾最重的部位测试。 真实模拟结构所处环境和所受荷载真实模拟结构所处环境和所受荷载v 环境：地震，风，火灾环境：地震，风，火灾 边界条件（简支梁，简支板）边界条件（简支梁，简支板

3、）v 荷载：排架，框架荷载：排架，框架 消除次要因素影响消除次要因素影响v 受弯破坏受弯破坏or受剪破坏受剪破坏 结构反应视为随机变量结构反应视为随机变量v 材料强度，试件尺寸，加载性能材料强度，试件尺寸，加载性能2.1 概述概述 - 结构试验设计的基本原则结构试验设计的基本原则 合理选择试验参数合理选择试验参数v根据试验目的、试验装置能力选择根据试验目的、试验装置能力选择 统一测试方法和评价标准统一测试方法和评价标准v 与他人试验选用相同与他人试验选用相同 降低试验成本和提高试验效率降低试验成本和提高试验效率v 计划好，节约时间计划好，节约时间v 避免盲目高精度避免盲目高精度v 注意安全注意

4、安全2.1 概述概述 - 结构试验设计的基本原则结构试验设计的基本原则 2.2 结构试验的试件设计结构试验的试件设计 2.2.1 试件形状试件形状 2.2.2 试件尺寸试件尺寸 2.2.3 试件数量试件数量 2.2.4 试件制作与安装试件制作与安装 试件设计要注意试件的形状试件设计要注意试件的形状 主要是要满足在试验时形成和实际工作相一致的应力状态。 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，使其能如实地反映该部分构件的实际工作状态。2.2.1 试件试件的形状的形状 框架弯矩图框架弯矩图2.2.1 试件试件的形状的形状 柱头柱脚

5、试件柱弯矩为0试件框架节点试件框架梁端试件框架梁端1/4处试件柱挠曲破坏试件柱剪切破坏试件框架节点试件空间框架节点试件粱板柱体系试件砌块填充墙试件纵墙窗间墙试件试件的尺寸的影响因素： 尺寸效应：尺寸愈小，相对强度影响愈大，强度的离：尺寸愈小，相对强度影响愈大，强度的离散性愈大。散性愈大。 构造要求：尺寸小难以满足构造要求，浇筑困难，选：尺寸小难以满足构造要求，浇筑困难，选材困难。材困难。 试验设备：净空尺寸；起重能力；加载设备：净空尺寸；起重能力；加载设备 经费条件：大试件，消耗材料多。：大试件，消耗材料多。 综合各方面因素，确定合理的试件尺寸，以满足多综合各方面因素，确定合理的试件尺寸，以满

6、足多方面的要求。方面的要求。2.2.2 试件的尺寸试件的尺寸(原型、模型原型、模型) 常用的试件比例常用的试件比例静力试验：静力试验：v框架整体结构中的截面尺寸：框架整体结构中的截面尺寸：1/41/2v框架框架节点节点: 1/21（须反映配筋）（须反映配筋）v剪力墙剪力墙: 1/101/3v砌体砌体: 1/41/2v局部试件局部试件: 1/41v整体整体性性结构结构试件试件: 1/101/2动力试验：动力试验：v疲劳试验可采用足尺构件（实验室内）疲劳试验可采用足尺构件（实验室内）v振动台试验：振动台试验： 1/501/4 现场检测现场检测:（竣工验收）按建筑结构检测技术标准（竣工验收）按建筑结

7、构检测技术标准GB/T50344-2004进行抽样及规定的检测内容进行检测。进行抽样及规定的检测内容进行检测。 对于预制构件的质量检验和评定按预制构件质量检验对于预制构件的质量检验和评定按预制构件质量检验评定标准（评定标准（GBJ321-90）的规定随机抽样检验。）的规定随机抽样检验。 检查数量检查数量：对于成批生产构件，应按同一工艺正常生产的不对于成批生产构件，应按同一工艺正常生产的不超过超过1000件且不超过件且不超过3个月的个月的同类型产品为一批，当连续检验为一批，当连续检验10批且每批结构性能均符合标准规定的要求时，对同一批且每批结构性能均符合标准规定的要求时，对同一工艺正常生产的构件

8、可改为不超过工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个月的同个月的同类型产品为一批。类型产品为一批。 在每批中应随机抽取一个构件作为试件进行检验。在每批中应随机抽取一个构件作为试件进行检验。（同（同类型产品是指：同一钢种、同一混凝土强度等级、同一工艺类型产品是指：同一钢种、同一混凝土强度等级、同一工艺和同一结构形式的构件。试件抽样时宜从设计荷载最大、受和同一结构形式的构件。试件抽样时宜从设计荷载最大、受力最不利或生产数量最多的构件抽取。）力最不利或生产数量最多的构件抽取。） 2.2.3 试件试件数量数量 研究性试件的数量直接关系到能否研究性试件的数量直接关系到能否满足试验目

9、的满足试验目的以及以及整个试验的工作量整个试验的工作量问题，同时也受问题，同时也受试验研究试验研究、经经费预算费预算和和时间期限时间期限的限制。的限制。 因子设计法（全面试验法因子设计法（全面试验法 - 遍历）：遍历）： 因子数因子数是是对试验研究内容有对试验研究内容有影响因素的个数影响因素的个数，比，比如抗压强度、配筋率、轴压比、偏心矩等如抗压强度、配筋率、轴压比、偏心矩等，水平数水平数则则为为因子因子可改变的试验档次数可改变的试验档次数，比如混凝土的不同强度，比如混凝土的不同强度等级等级，二者，二者决定试件数量决定试件数量： 试验数试验数=水平数水平数因子数因子数 2.2.3 试件试件数量

10、数量 因子法计算的试件组合数目表 试验数试验数=水平数水平数因子数因子数2.2.3 试件试件数量数量 例如：例如： 对于砌体强度，砌体截面、砂浆强度和垂直应力对于砌体强度，砌体截面、砂浆强度和垂直应力是是3个主要参数（分析因子），如果上述每个参数都有个主要参数（分析因子），如果上述每个参数都有2个工作状态（水平数），则考虑个工作状态（水平数），则考虑3个因子和个因子和2个水平数个水平数之间的组合则需要之间的组合则需要8个试件（个试件（23）。）。 2.2.3 试件试件数量数量 砖砌体抗剪强度试验数据 抗剪强度随砌体截面的增大而降低，随砂浆强度提高而增大，并随垂直应力抗剪强度随砌体截面的增大而降

11、低，随砂浆强度提高而增大，并随垂直应力的增加而提高的增加而提高 若所研究的试验参数较多，因子数和水平数增加若所研究的试验参数较多，因子数和水平数增加将将导致导致试件个数剧增，因此因子法在结构试验中不常采用，试件个数剧增，因此因子法在结构试验中不常采用，需要采用需要采用“正交设计法正交设计法”确定试件个数。确定试件个数。 例如，对于钢筋砼柱剪切性能试验中，例如，对于钢筋砼柱剪切性能试验中， 因子数因子数有有5个：个：混凝土混凝土强度、配筋率、强度、配筋率、配箍率、轴向应力配箍率、轴向应力、剪跨比剪跨比 若若水平数水平数为为2，则采用因子法有，则采用因子法有32个试件；若个试件；若水平数为水平数为

12、3，则试件总数将增为则试件总数将增为243个个 假定混凝土强度不变，则有假定混凝土强度不变，则有4个因子，个因子，34试件总数仍为试件总数仍为81个个。 正交设计正交设计将将参数组合与试验结果合并考虑参数组合与试验结果合并考虑，减少组，减少组合出的试件数量，同时能提供丰富的试验数据和有用信合出的试件数量，同时能提供丰富的试验数据和有用信息。因此通过息。因此通过正交表这一工具正交表这一工具进行整体设计，解决了少进行整体设计，解决了少量做试验与要求全面掌握内在规律之间的矛盾，把试验量做试验与要求全面掌握内在规律之间的矛盾，把试验结果和试件数量联系在一起分析，合理安排试验。结果和试件数量联系在一起分

13、析，合理安排试验。2.2.3 试件试件数量数量 正交法描述为：正交法描述为： L试验数试验数（水平数（水平数1因子数因子数1*水平数水平数1因子数因子数2*.） L16（42*29）：）：共计共计2+9=11个影响因素，其中水平数为个影响因素，其中水平数为4的有的有2个，水平数为个，水平数为2的有的有9个，正交法的试验数为个，正交法的试验数为16 。 对于试验数：对于试验数：（1）如果各个因子的水平数相等：）如果各个因子的水平数相等：试验数试验数 =（水平数）（水平数）2 （2）如果各个因子的水平数不等：）如果各个因子的水平数不等：试验数试验数 =（ 最大水平数）最大水平数）2 ！ 仍以钢筋砼

14、柱剪切性能试验为例，仍以钢筋砼柱剪切性能试验为例， 因子数有因子数有5个：混凝土强度、配个：混凝土强度、配筋率、配箍率、轴向应力、剪跨比，若混凝土强度不变，为筋率、配箍率、轴向应力、剪跨比，若混凝土强度不变，为C20，则因子，则因子数为数为4，每个因子有，每个因子有3个档次（即：水平数个档次（即：水平数=3），则正交法设计结果：），则正交法设计结果： L试验数试验数（34） 对于正交设计法：试验数为对于正交设计法：试验数为 32=9。 对于因子设计法，试验数为对于因子设计法，试验数为 34=812.2.3 试件试件数量数量 -正交法正交法正交设计【4个影响因子，3个水平数】组合表-正交表9L利

15、用正交表设计的砖砌体抗剪强度试件利用正交表设计的砖砌体抗剪强度试件 抗剪强度随砌体截面的增大而降低抗剪强度随砌体截面的增大而降低同理：同理： B1相同的值相同的值（0.5） 平均为平均为0.125MPa. B2相同的值相同的值（2.5） 平均为平均为0.259MPa. 砂浆强度高，抗剪强度高。砂浆强度高，抗剪强度高。 C1相同的值（相同的值（0.064） 平均为平均为0.101MPa. C2相同的值相同的值（0.302） 平均为平均为0.284MPa. 垂直应力大，抗剪强度高。垂直应力大，抗剪强度高。对于前例的砖砌体抗剪强度试验，用正交法设计：对于前例的砖砌体抗剪强度试验，用正交法设计： L试

16、验数试验数（23），则试验数），则试验数=22=4 试件设计中，在确定了试件的形状、尺寸和数量后，试件设计中，在确定了试件的形状、尺寸和数量后，在试件的构造上还必须考虑试件的在试件的构造上还必须考虑试件的安装、加载和测量安装、加载和测量的需要的需要，防止局部承压破坏和后来安装测点的不便。，防止局部承压破坏和后来安装测点的不便。如：如： 坡屋面加载，预埋垫板在试件中，使其成平面，便于坡屋面加载，预埋垫板在试件中，使其成平面，便于加载。加载。 砌体上下浇垫梁；剪力墙下有底座。砌体上下浇垫梁；剪力墙下有底座。 反复荷载放置预埋垫板与加载传感器相连。反复荷载放置预埋垫板与加载传感器相连。 柱子的柱头加

17、固。为增加附加偏心距柱头作成牛腿状。柱子的柱头加固。为增加附加偏心距柱头作成牛腿状。 梁端加垫板。梁端加垫板。 柱底端加大底座，便于与承台固定。柱底端加大底座，便于与承台固定。2.2.4 结构试验对试件设计的要求结构试验对试件设计的要求 混凝土试件支撑点预埋钢垫板混凝土试件支撑点预埋钢垫板坡屋面加载，坡屋面加载，预埋垫板预埋垫板在试件中，在试件中，使其成平使其成平面，便于面，便于加载加载钢混框架加载，钢混框架加载，反复荷载反复荷载放置预埋放置预埋构件与加构件与加载装置或载装置或传感器相传感器相连连在砖石或砌体在砖石或砌体试件中预试件中预先浇入混先浇入混凝土垫块凝土垫块保证竖向保证竖向荷载均匀荷

18、载均匀传递传递墙体时间应在墙墙体时间应在墙体上下加入体上下加入钢混垫梁，钢混垫梁，下边垫梁便下边垫梁便于与试验台于与试验台座固定，上座固定，上边垫梁模拟边垫梁模拟过梁，传递过梁，传递竖向荷载竖向荷载偏心受压试件，偏心受压试件，端部牛腿端部牛腿可增大端可增大端部承压面、部承压面、便于施加便于施加偏心荷载偏心荷载注意 试件正常设计时，加载后会破坏（强柱弱梁），要研究节点破试件正常设计时，加载后会破坏（强柱弱梁），要研究节点破坏就要加固这部分，防止没有结果就破坏。坏就要加固这部分，防止没有结果就破坏。 对测试仪表的安装要心中有数，放置埋件，方便。对测试仪表的安装要心中有数，放置埋件，方便。 钢筋应力

19、或混凝土内部应力预埋应变片，应事先做好防潮处理、钢筋应力或混凝土内部应力预埋应变片，应事先做好防潮处理、编号等，浇注时注意，保证其可靠性。编号等，浇注时注意，保证其可靠性。 在制作试件过程中，应作施工日志，注明试件日期、原材料情在制作试件过程中，应作施工日志，注明试件日期、原材料情况。试件尺寸要保证有足够的精度，材性试件必须按试验方案况。试件尺寸要保证有足够的精度，材性试件必须按试验方案上设计的试件编号进行编号，避免不同组的试件混淆；留取的上设计的试件编号进行编号，避免不同组的试件混淆；留取的试样必须能真正代表试验结构的材性。以混凝土结构试验为例，试样必须能真正代表试验结构的材性。以混凝土结构

20、试验为例，在制作试验结构构件时应采用同批拌合物制作混凝土立方体试在制作试验结构构件时应采用同批拌合物制作混凝土立方体试件，并与试验结构构件同条件养护。件，并与试验结构构件同条件养护。 留足测混凝土应力、弹性模量、轴心抗压强度用棱柱体试件。留足测混凝土应力、弹性模量、轴心抗压强度用棱柱体试件。 试验荷载设计试验荷载设计主要取决于：于：试验的目的要求、结构形式、荷载类型、性质、具有的加载条件。 试验荷载应使结构处于某一种实际可能的最不利工作试验荷载应使结构处于某一种实际可能的最不利工作状况。状况。2.3 土木工程结构试验的荷载设计土木工程结构试验的荷载设计 1、正位试验、正位试验 - 符合实际受力

21、状况符合实际受力状况 2.3.1 试件的就位形式试件的就位形式 1试件；2承力架；3加载器；4分配梁；5支墩；8反弯大梁 一般结构试验均采用正位试验，对于梁、板和屋架等简支一般结构试验均采用正位试验，对于梁、板和屋架等简支的静定构件，正位试验时结构构件的受压区在上，受拉区在下，的静定构件，正位试验时结构构件的受压区在上，受拉区在下，结构自重和它所承受的外荷载作用在同一垂直平面内，符合实结构自重和它所承受的外荷载作用在同一垂直平面内，符合实际受力状态。际受力状态。 因此，在结构试验中应优先采用正位试验。因此，在结构试验中应优先采用正位试验。2、卧位试验 自重较大的柱、梁，跨度大的屋架、桁架等重自

22、重较大的柱、梁，跨度大的屋架、桁架等重型构件型构件不便吊装和测量不便吊装和测量时可以在现场就地采用卧位时可以在现场就地采用卧位试验。一般会试验。一般会成对进行成对进行。 吊车梁成对卧位试验1-试件；2-千斤顶；3-支承反力架；4-滚动平车 在采用卧位试验时，为减少构件变形及支承面间的摩擦阻力和自重弯矩，应将试件平卧在滚轴上或平台车上，使其保持水平状态。3、反位试验、反位试验 为了便于观察裂缝、读为了便于观察裂缝、读取裂缝宽度值，可以将试取裂缝宽度值，可以将试件倒过来安装。件倒过来安装。 4、原位试验、原位试验 对已经建成的结构进行对已经建成的结构进行现场试验时，均采用原位现场试验时，均采用原位

23、试验。与实际的工作状况试验。与实际的工作状况一致。一致。1-1-承压板；承压板；2-2-千斤顶；千斤顶；3-3-木垛；木垛；4-4-钢梁；钢梁；5-5-钢锭；钢锭；6-6-百分表；百分表；锚桩法反力装置 （a） 俯视图 （b） 侧面图1-锚梁；2-试桩；3-横梁；4-锚桩；5-千斤顶；6-百分表压重法反力装置1-试桩；2-千斤顶；3-百分表；4-基准桩；5-钢板；6-主梁；7-枕木；8-堆放的荷载；9-次梁1、试验加载图式 试验荷载在试验结构构件上的布置（包括荷载类型和分布情况）称为加载图式。 试验结构构件宜采用与其实际工作状态相一致的正位试验。 试验时，荷载的加载图式要与结构设计计算的荷载图

24、式相一致，这样结构的工作和其实际情况最为接近。 例如，在混凝土楼盖中支撑楼板的次梁的试验荷载应该是均匀分布的，支承次梁的主梁应该是承受按次梁间距作用的集中荷载，工业厂房的屋面大梁承受间距为屋面板宽度或檩条间距的等距集中荷载。 当一种加载图式不能反映试验要求的几种极限状态时，应采用几种不同的加载图式，分别在几个试验结构构件上进行试验。2.3.2 试验荷载图示的选择与设计试验荷载图示的选择与设计 试验结构构件的加载图式应符合计算简图 当试验条件受限制时，可采用控制截面（或部位）上产生当试验条件受限制时，可采用控制截面（或部位）上产生与某一相同作用效应的与某一相同作用效应的等效荷载进行加载，但应考虑

25、等效荷载进行加载，但应考虑等效荷载对结构构件试验结果的影响。例如，当试验承受均布荷载的梁对结构构件试验结果的影响。例如，当试验承受均布荷载的梁时，为了试验方便和减少加载用的荷载量，常用几个集中荷载时，为了试验方便和减少加载用的荷载量，常用几个集中荷载来代替均布荷载。但是，集中荷载的数量和位置使结构所产生来代替均布荷载。但是，集中荷载的数量和位置使结构所产生的内力值应尽量与均布荷载所产生的内力值相符合。集中荷载的内力值应尽量与均布荷载所产生的内力值相符合。集中荷载可以很方便地用少数液压加载器或杠杆产生，这样不仅简化了可以很方便地用少数液压加载器或杠杆产生，这样不仅简化了试验装置，还可以大大减轻试

26、验加载的劳动量。试验装置，还可以大大减轻试验加载的劳动量。2.3.2 试验荷载图示的选择与设计试验荷载图示的选择与设计 采用等效荷载时，必须全面验算由于荷载图式的改变对结构构件造成的各种影响。必要时应对结构构件做局部加强，或对某些参数进行修正。 如当构件满足强度等效，而整体变形（如挠度）如当构件满足强度等效，而整体变形（如挠度）条件不等效时，则需对所测变形进行修正。取弯矩等条件不等效时，则需对所测变形进行修正。取弯矩等效时，尚需验算剪力对构件的影响，同时要把采用等效时，尚需验算剪力对构件的影响，同时要把采用等效荷载的试验结果所产生的误差控制在试验允许的范效荷载的试验结果所产生的误差控制在试验允

27、许的范围内。围内。2.3.2 试验荷载图示的选择与设计试验荷载图示的选择与设计 等效荷载示意图 2.3.2 试验荷载图示的选择与设计试验荷载图示的选择与设计 例题：一简支梁受均布荷载作用。现在改用三分点、两集例题：一简支梁受均布荷载作用。现在改用三分点、两集中力加载，代替均布荷载时，试问：当跨中截面最大弯矩中力加载，代替均布荷载时，试问：当跨中截面最大弯矩Mmax等效时，该等效荷载是多少？当弯矩等效时，挠度应如等效时，该等效荷载是多少？当弯矩等效时，挠度应如何修正？（两个集中力、三分点集中荷载作用时，梁的最大挠何修正？（两个集中力、三分点集中荷载作用时，梁的最大挠度为度为 均布荷载作用下梁的最

28、大挠度为均布荷载作用下梁的最大挠度为 PlfEI323648qqlfEI45384；）2个集中力个集中力 4分点加荷分点加荷 挠度修正系数挠度修正系数 0.914个集中力个集中力 5分点加荷分点加荷 挠度修正系数挠度修正系数 0.998个集中力个集中力 16分点加荷分点加荷 挠度修正系数挠度修正系数 1.00 为保证试验工作的正常进行，试验装置必须进行专门设计。具体为保证试验工作的正常进行，试验装置必须进行专门设计。具体要求如下：要求如下： 1）试验装置应有足够强度储备）试验装置应有足够强度储备 在最大试验荷载作用下，应在最大试验荷载作用下，应 有足够承载力（包括疲劳强度）有足够承载力（包括疲

29、劳强度）和稳定性；和稳定性； 构件的实际强度可能比设计强度高很多，构件的实际强度可能比设计强度高很多，7080%；防止试验无；防止试验无结果。结果。 2）试验装置应有足够刚度）试验装置应有足够刚度装置自身可靠、稳定；装置自身可靠、稳定；避免试件临近破坏时，受到大的冲击；避免试件临近破坏时，受到大的冲击；做出做出P曲线。曲线。2.3.2 试验荷载图示的选择与设计试验荷载图示的选择与设计 2、试验加载装置的设计、试验加载装置的设计 3）试验装置要满足构件的边界条件和受力变形）试验装置要满足构件的边界条件和受力变形；且；且不应不应分担试验结构构件承受的试验荷载分担试验结构构件承受的试验荷载，且，且不

30、应阻碍结构不应阻碍结构构件变形的自由发展构件变形的自由发展；支承方式、支撑等条件和受力；支承方式、支撑等条件和受力状态应符合真实状态或设计计算简图，且在整个试验状态应符合真实状态或设计计算简图，且在整个试验过程中保持不变；过程中保持不变； （防止次应力的发生）（防止次应力的发生）4）应方便满足试件就位支承、荷载设备安装、试验荷载）应方便满足试件就位支承、荷载设备安装、试验荷载传递和试验过程的正常工作要求。传递和试验过程的正常工作要求。2、试验加载装置的设计、试验加载装置的设计自平衡加载系统自平衡加载系统 建筑结构可靠度设计统一标准建筑结构可靠度设计统一标准（GB 500682001）和各种结构

31、设计规范规定，结构的极限状）和各种结构设计规范规定，结构的极限状态分为两大类：态分为两大类：承载力极限状态和正常使用极限状态。结构构件在满足承载力要求的前提下，还应对。结构构件在满足承载力要求的前提下，还应对其进行稳定、变形、抗裂和裂缝宽度的验算。其进行稳定、变形、抗裂和裂缝宽度的验算。对承载力极限状态： 对正常使用极限状态： S荷载效应组合值 永久荷载的分项系数 可变荷载分项系数 按永久荷载标准值计算的荷载效应值 按可变荷载标准值计算的荷载效应值对频遇组合 还应乘以可变荷载的频遇值系数 GGKQQKSSSG KQ KS SSGQGKSQKSGKSf2.3.3 试验荷载确定试验荷载确定 当按设

32、计规范规定进行检验时，结构构件达到承载当按设计规范规定进行检验时，结构构件达到承载 力极限状态时的内力计算值，也可称为承载力检验值（包括力极限状态时的内力计算值，也可称为承载力检验值（包括自重产生的内力）自重产生的内力） 结构构件的重要性系数结构构件的重要性系数 结构构件承载力检验系数允许值结构构件承载力检验系数允许值 荷载效应组合的设计值荷载效应组合的设计值 SSuu00101uS0Su1、检验性试验检验性试验2.3.3 试验荷载确定试验荷载确定 2.3.3 试验荷载确定试验荷载确定 结构构件达到承载力极限状态时的内力计算值结构构件达到承载力极限状态时的内力计算值 按材料的实测强度、构件的实

33、测几何参数确定的构件承按材料的实测强度、构件的实测几何参数确定的构件承载力计算值载力计算值 对于混凝土结构，试验荷载值确定时一般应考虑下列情况对于混凝土结构，试验荷载值确定时一般应考虑下列情况： 1）对结构构件的刚度、裂缝宽度进行试验时，应确定正常使用极限状态的试验）对结构构件的刚度、裂缝宽度进行试验时，应确定正常使用极限状态的试验荷载值；荷载值； 2）对结构构件的抗裂性进行试验时，应确定开裂试验荷载值；）对结构构件的抗裂性进行试验时，应确定开裂试验荷载值； 3）对结构构件进行承载能力试验时，应确定极限承载能力试验荷载值；）对结构构件进行承载能力试验时，应确定极限承载能力试验荷载值； 4）按荷

34、载作用时间的不同，正常使用极限状态的试验荷载值可分为短期试验荷）按荷载作用时间的不同，正常使用极限状态的试验荷载值可分为短期试验荷载值和长期试验荷载值。由于大部分试验是在短时间内进行，故应按规范载值和长期试验荷载值。由于大部分试验是在短时间内进行，故应按规范要求，考虑长期效应组合影响进行修正。要求，考虑长期效应组合影响进行修正。 5）在进行结构动力试验时，试验荷载值确定还应考虑动力荷载的动力系数。）在进行结构动力试验时，试验荷载值确定还应考虑动力荷载的动力系数。 ),(00003affRSscu03uS)(R2、科研性试验科研性试验2.3.3 试验荷载确定试验荷载确定 试验加载制度是指试验进行

35、期间荷载与时间的关系。它包括：它包括：加载速度的快慢、加载时间间歇的长短、分级荷载的大小和加卸载循环的次数等。结构构件的承载力和变形性质与其所。结构构件的承载力和变形性质与其所受荷载作用的时间特征有关。不同性质的试验受荷载作用的时间特征有关。不同性质的试验必须根据试验的要求制定不同的加载制度。必须根据试验的要求制定不同的加载制度。 对对静力结构试验，一般采用包括预加载、标，一般采用包括预加载、标准荷载和破坏荷载等三个阶段的一次单调静力准荷载和破坏荷载等三个阶段的一次单调静力加载试验加载试验 拟静力试验采用控制荷载或变形的低周反复加采用控制荷载或变形的低周反复加载试验载试验2.3.4 加载制度加

36、载制度 结构拟动力试验则由计算机控制，则由计算机控制，按结构受按结构受地震地面运动加速度作用后的位移反应时程曲线地震地面运动加速度作用后的位移反应时程曲线进行加载试验进行加载试验。有位移时程曲线、加速度时程曲。有位移时程曲线、加速度时程曲线、力的时程曲线。线、力的时程曲线。 一般一般结构动力反应试验是采用正弦激振的加是采用正弦激振的加载试验；载试验； 而模拟地震的而模拟地震的振动台试验是采用模拟地震地是采用模拟地震地面加速度的随机激振试验。面加速度的随机激振试验。 2.3.4 加载制度加载制度 对试件在荷载作用下的实际工作状态有全面的了对试件在荷载作用下的实际工作状态有全面的了解，就要用仪器和

37、各种手段量测其反应。以了解结解，就要用仪器和各种手段量测其反应。以了解结构的整体变形和局部变形。构的整体变形和局部变形。 我们要拟订的量测方案有：我们要拟订的量测方案有： 检测什么？ 测点在哪？ 怎样检测？ 2.4 结构试验的观测设计结构试验的观测设计 2.4.1 观测项目的确定荷载、变形、应变 结构在荷载作用下的各种变形可以分成两类：一类是反映结构的整体工作状况（如梁的挠度、位移、转角、支座偏移等），叫做整体变形；另一类是反映结构的局部工作状况（如应变、裂缝、钢筋滑移等），叫做局部变形。 在确定试验的量测项目时，试验者应首先考虑整体变形，因为整体变形能够概括出结构的工作全貌，可以基本上反映出

38、结构的工作状况。因此在所有量测项目中，整体变形的量测往往是最基本的。对于某些构件，局部变形的量测也是很重要的，例如，混凝土结构的裂缝出现，能直接说明其抗裂性能。因此只要条件许可，根据试验目的，经常需要测定一些局部变形的项目。1. 结构静力试验的观测项目结构静力试验的观测项目2. 结构低周反复荷载的观测项目结构低周反复荷载的观测项目 各种荷载及与之相对应的变化各种荷载及与之相对应的变化 延性系数（极限变形与屈服变形的比）延性系数（极限变形与屈服变形的比） 荷载荷载变形滞回曲线变形滞回曲线 位移、转角、曲率位移、转角、曲率 剪切变形、黏结滑移、应变等剪切变形、黏结滑移、应变等 2.4.1 观测项目

39、的确定3. 拟动力试验的观测项目拟动力试验的观测项目 各种荷载及与之相对应的变化各种荷载及与之相对应的变化 延性系数（极限变形与屈服变形的比）延性系数（极限变形与屈服变形的比） 荷载荷载变形滞回曲线变形滞回曲线 位移、转角、曲率位移、转角、曲率 剪切变形、黏结滑移、应变等剪切变形、黏结滑移、应变等 以上与以上与结构低周反复荷载的观测项目结构低周反复荷载的观测项目相同，相同， 还必须有还必须有主要部位的主要部位的位移反应时程曲线 2.4.1 观测项目的确定 周期、振动频率、振幅、振型、阻尼、加速度、动应周期、振动频率、振幅、振型、阻尼、加速度、动应变等变等 4. 结构动力试验的观测项目结构动力试

40、验的观测项目2.4.1 观测项目的确定 位移、速度、加速度、动应变等。研究地震作用、位移、速度、加速度、动应变等。研究地震作用、层间位移、构件受力情况，评定抗震能力。层间位移、构件受力情况，评定抗震能力。5. 结构抗震试验的观测项目结构抗震试验的观测项目2.4.1 观测项目的确定 (1) 在满足试验目的的前提下，测点宜少不宜多，节在满足试验目的的前提下，测点宜少不宜多，节 约经费，并使重点观测项目突出约经费，并使重点观测项目突出 (2) 测点的位置必须有代表性，以便能测取最关键的测点的位置必须有代表性，以便能测取最关键的数据；便于分析、计算数据；便于分析、计算 (3) 测点的布置应有利于试验时

41、方便操作和测读测点的布置应有利于试验时方便操作和测读 (4) 应布置一定量校核性测点，校核量测数据的准确应布置一定量校核性测点，校核量测数据的准确性。在试验过程中部分测量仪器可能会工作不正常性。在试验过程中部分测量仪器可能会工作不正常或发生故障，偶然因素也会影响量测数据的可靠性或发生故障，偶然因素也会影响量测数据的可靠性 2.4.2 测点的选择与布置1. 结构静载试验的布点原则结构静载试验的布点原则 测点布置在测点布置在被测结构反应最大的部位被测结构反应最大的部位；测量振型时，测量振型时，要在结构上连续布点，至少要在结构上连续布点，至少5个个，由各点动位移连线，由各点动位移连线求得；（位移有正负，注意仪器相位）求得；（位移有正负，注意仪器相位） 振动台试验时，一般在各楼层处布置加速度传感器，振动台试验时，一般在各楼层处布置加速度传感器，求该处的地震作用。求该处的地震作用。 2.4.2 测点的选择与布置2. 结构动载试验的布点原则结构动载试验的布点原则 选择仪器选择仪器要求：1、符合测量精度要求（一般、符合测量精度要求（一般2%，不超过，不超过吊件重）。吊件重）。钢丝绳或尼龙绳与吊环连接应可靠，应采取连接用的专用吊环，钢丝绳或尼龙绳与吊环连接应可靠，应采取连接用的专用吊环，不得随意捆绑。不得随意捆绑。任