第五章结构单调加载静力试验

1、第五章 结构单调加载静力试验安徽工业大学建工学院一、概述 1. 定义 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续施加荷载一次连续施加荷载，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结构构件破坏； 单调加载静力试验是最普遍最普遍的试验类型； 单调加载静力试验主要用于观测和研究承受承受静荷载静荷载作用下, 结构构件的强度、刚度、抗裂性等基本性能和破坏机制。二、单调静力试验的加载制度试验加载制度试验加载制度： 试验加载制度是指试验实施过程中荷载的施加程序或步骤，从试验实施的进程来看，也可以认为是施加的荷载与时间的关系。 试

2、验加载应与结构的实际受力情况吻合，如三种荷载组合（短期、长期、基本）情况。 试验的加载程序是指试验进行期间荷载与时间的关系，一般分为预载、正常使用荷载、极限荷载三个阶段，每个阶段应分若干级加载。试验的加载程序试验的加载程序：二、单调静力试验的加载制度单调静力试验的加载程序二、单调静力试验的加载制度单调静力试验的加载程序二、单调静力试验的加载制度 1. 预载目的：目的： 三级，每级20，分级卸载，23级卸完，每加(卸)一 级荷载，停歇10min； 使试件各部分接触良好，进入正常工作状态，荷载与变形 关系趋于稳定； 检验全部试验装置的可靠性； 检验全部量测仪表工作正常与否； 检查现场组织工作和人员

3、的工作情况，起演习作用。 预加载荷载值为开裂荷载的70左右，一般为开裂荷载 的30-70。注意：注意：二、单调静力试验的加载制度 2. 正式加载荷载量分级要求：荷载量分级要求： 正常使用荷载之前，每级加载值不应大于正常使用荷载的20， 一般分5级加至正常使用荷载； 之后，每级不宜大于正常使用荷载的10； 当荷载加至计算极限荷载的90后，每级应取不大于极限荷载 的5； 做抗裂检测的结构，加载到计算开裂荷载的90后，应改为不 大于开裂荷载的5施加，直至第一条裂缝出现； 柱子加载，一般按计算极限荷载的 l/151/10分级，接近开裂 或破坏荷载时，应减至原来的1/31/2。注意：注意：结构屈服后，按

4、 y的倍数施加荷载，按2y、3y、4y分级。二、单调静力试验的加载制度 2. 正式加载分级加载级间间歇时间分级加载级间间歇时间 基本原则：变形、应变等基本稳定； 砼、木结构15min，钢结构5min 。恒载持续时间恒载持续时间 钢结构和混凝土结构不应少于30min； 木结构不应少于30min的2倍，拱或砌体为30min的6倍； 新结构和大跨结构12h； 对预应力混凝土构件，满载30min后加至开裂，在开裂 荷载下再持续30min；二、单调静力试验的加载制度 2. 正式加载空载持续时间空载持续时间 空载时间：受载结构卸载后到下一次重新开始受 载之间的间歇时间； 目的：量测结构的残余变形和变形的恢

5、复情况； 相关规定：对于一般的混凝土结构空载时间取 45min；对于较重要的结构构件和跨度大于12m 的结构取18h；对于钢结构不应少于30min。 3. 卸载 可按加载级距进行，也可以放大一倍或分两次卸完。三、基本构件的单调静力试验 1. 受弯构件的试验加载方案加载方案 板和梁是受弯构件中的典型构件； 板一般承受均布荷载,重物直接加载时，板面划 分区格，避免卸荷作用； 梁所受的荷载较大，施加集中荷载时，常用液 压加载器通过分配梁施加或用液压加载系统控 制多台加载器直接加载； 当试验条件受限制时，一般可采用等效荷载的 加载图式（按照所研究的界面位置）。三、基本构件的单调静力试验 1. 受弯构件

6、的试验利用几个集中荷载代替均布荷载利用几个集中荷载代替均布荷载三、基本构件的单调静力试验 1. 受弯构件的试验量测方案量测方案 检验性试验：承载力、挠度、抗裂度、裂缝量测 研究性试验：除此之外，还得测量应变，分析构 件中某些部位的应力大小和分布规律。(1)(1)挠度测量挠度测量 梁的挠度f，Pf曲线、框架的P曲线、节点 的P曲线； 三、基本构件的单调静力试验 1. 受弯构件的试验(1)(1)挠度测量挠度测量 梁的真实挠度fa)剔除支座位移；b)对宽度较大的梁，两 边对称贴片，以消除 扭转的影响；c)挠度的预计大小（选 择仪器的量程）。支座沉陷的影响支座沉陷的影响三、基本构件的单调静力试验 1.

7、 受弯构件的试验测点布置位置测点布置位置： 正负弯矩最大的截面 弯矩有突变的截面 抗弯控制截面（截面较弱而弯矩值较大的截面） 截面突然变化(2)(2)应变测量应变测量变截面梁变截面梁三、基本构件的单调静力试验 1. 受弯构件的试验只要求 max，梁上下边缘布置即可，应变测点布置在对称轴上应变测点沿截面高度的布置可以是等距离的，也可以是不等距而外密里疏；对于布置在靠近中和轴位置处的仪表，由于应变读数值较小，因此相对误差可能很大，以致不起任何效用。但是，在受拉区混凝土开裂以后，可以通过该测点读数值的变化来量测中和轴位置的上升与变动。三、基本构件的单调静力试验 1. 受弯构件的试验a) 单向应力测量

8、：单向片单向应力测量：单向片纯弯曲区域内纯弯曲区域内三、基本构件的单调静力试验 1. 受弯构件的试验b) 平面应力测定：多个单向片平面应力测定：多个单向片 梁截面在荷载作用下存在正应力和剪应力，为了求得该截面上的最大主应力及剪应力的分布规律，需要布置直角应变网络，通过3个方向上应变的测定，求得最大主应力值及作用方向。c)箍筋和弯筋应力测量：预埋式和表面开槽式箍筋和弯筋应力测量：预埋式和表面开槽式为研究梁的抗剪强度，除了混凝土表面需要布置测点外。通常在梁的弯起钢筋和箍筋上布置应变测点三、基本构件的单调静力试验 1. 受弯构件的试验d)翼缘与孔边应力测量：连续贴片（力学分析结果）翼缘与孔边应力测量

9、：连续贴片（力学分析结果）对于翼缘较宽较薄的T型梁，其翼缘部分一般不能全部参加工作，即受力不均匀，这时应该沿翼缘宽度布置测点，测定翼缘上应力分布情况。可确定有效翼缘宽度孔边最大应力e)校核测点：不受力位置，检验系统误差校核测点：不受力位置，检验系统误差为了校核试验量测的正确性，常在梁的端部凸角上的零应力处布置少量测点。三、基本构件的单调静力试验 1. 受弯构件的试验(3)(3)裂缝量测裂缝量测 主要内容：包括测定开裂荷载、裂缝位置，裂 缝的宽度和深度以及描述裂缝的发展和分布； 裂缝类型：弯曲裂缝、剪切裂缝、弯剪裂缝； 基于力学分析，在裂缝位置的垂直方向布置测点； 裂缝永远与 l垂直（事故处理常

10、用原则）。三、基本构件的单调静力试验 1. 受弯构件的试验(3)(3)裂缝量测裂缝量测对于混凝土构件，主要是控制弯矩最大的受拉区及剪力较大且靠近支座部位的斜截面开裂。连续设置测点斜截面上的主拉应力裂缝与水平轴成45；为了进行分析，在测定斜裂缝的同时，也可同时设置测量主应力或剪应力的应变网络三、基本构件的单调静力试验 1. 受弯构件的试验4号和5号测点产生突然转折现象，4号测点的应变减少，而5号测点的应变增加，表明5号测点处混凝土已经开裂；至于裂缝的宽度，则可根据裂缝出现前后5号测点两级荷载间仪器读数差值来计算。荷载应变曲线荷载应变曲线(3)(3)裂缝量测裂缝量测试验完毕后应绘出裂缝展开图结构静

11、力试验结构静力试验此钢筋混凝土梁此钢筋混凝土梁1 1、2 2、3 3、4 4、5 5各曲线特征，各曲线特征，试解释试解释三、基本构件的单调静力试验 2. 受压构件的试验加载方案加载方案 受压试验可以采用正位或卧位试验加载方案； 正位试验（试验机上或大型荷载架上进行）、卧 位试验（大型试件）两端采用可动铰支座； 对受压构件的安装就位，关键在于对中：首先进 行几何对中，再进行物理对中（通过应变测量， 施加20-40试验荷载）。安装、观测费力安装就位复杂、自重三、基本构件的单调静力试验 2. 受压构件的试验量测方案量测方案 主要内容：包括测定破坏荷载、各 级荷载下的侧向挠度值及变形曲线 （P曲线）、控制截面或区域的 应力变化规