工程结构静载实验介绍

结构试试验模拟结结构在在实际受受力工工作状状态下的反应对试验验对象象施加荷荷载量测应变、、力、、裂缝缝、位位移、、速度度、加加速度度等荷载与与加载载设备备量测技技术与与设备备Isitenough?结构试试验的的一般般程序序结构试试验设计结构试试验准备结构试试验实施试验结结果分析试验目目的结论论为什什么么要要做做菜菜做什什么么菜菜买什什么么料料该怎怎么么做做味道道如如何何是否否成成功功结构构试试验验设设计计(第二二章章)钢筋筋混混凝凝土土受受弯弯构构件件正正截截面面性性能能试试验验试件件设设计计加载载方方案设设计计量测测方方案案设设计计目的的：1.初步步掌掌握握钢钢筋筋混混凝凝土土受受弯弯构构件件正正截截面面试试验验的的方方法法和和操操作作程程序序；；2.验证证钢钢筋筋混混凝凝土土受受弯弯构构件件平均均应应变变平截截面面假假定定的正正确确性性；；3.理解解适适筋筋钢钢筋筋混混凝凝土土受受弯弯构构件件正正截截面面受力力特特点点、变形形性性能能和裂缝缝开开展展规规律律。试件件的的选选择择：试件件形形状状、试件件尺尺寸寸与与数数量量以及及构造造措措施施；试件件形形状状试件件尺尺寸寸（原原型型与与模模型型，，尺尺寸寸效效应应））试件件数数量量生产产鉴鉴定定性性试试验验：：抽抽样样检检验验科学学研研究究性性试试验验：：e.g.正交交试试验验构造造措措施施结构构试试验验的的试试件件设设计计试件件设设计计应满满足足：：a.边界界条条件件（（必必须须同同时时满满足足结结构构与与受受力力的的边界界条条件件））；b.试件件的的破坏坏特特征征；c.试验验加载载条条件件的要要求求。。结构构试试验验的的试试件件设设计计1、加加载载方方案案2、量量测测方方案案3、安安全全保保护护方方案案结构构试试验验的的方方案案设设计计结果果分分析析:检验验的的原因因和和目目的的试验验前前后后存存在在的的主要要问问题题、结结构构的的工作作状状态态采用用的的检验验方方案案或调查查方方法法试验验数据据的的整整理理和分析析结结果果结论论或建议议:试验验计计划划、原始始记记录录、有有关关情情况况的的调查查报报告告结构构试试验验的的结结果果分分析析与与结结论论第五五章章工工程程结结构构静静载载试试验验概述述试验验前前的的准准备备加载载与与量量测测方方案案设设计计常见见结结构构构构件件静静载载试试验验概述述静载载试试验验对对精度度的的要要求求一一般般较较高高。结构构静静载载试试验验最最常常用用的的是是单调调加加载载静静力力试试验验。进行行结结构构静静载载试试验验首首先先是是因因为为在在结结构构所所受受到到的的直直接接作作用用中中，，静荷荷载载起起主主导导作作用用，其其次次是是因因为为相相对对于于动动载载试试验验而而言言，，结结构构静载载试试验验所所需需的的技技术术和和设设备备比比较较简简单单。单调调加加载载静静力力试试验验主要要用用于于研研究究结结构构承承受受静静荷荷载载作作用用下下构件件的的承承载载力力、、刚刚度度、、抗抗裂裂性性等基基本本性性能能和和破破坏坏机机制制。。第五五章章工工程程结结构构静静载载试试验验概述述试验验前前的的准准备备加载载方方案案设设计计量测测方方案案设设计计常见见结结构构构构件件静静载载试试验验试验验前前的的准准备备调查查研研究究、、收收集集资资料料试验验大大纲纲的的制制定定试件件的的准准备备材料料物物理理力力学学性性能能的的测测定定试验验设设备备与与试试验验场场地地的的准准备备试件件安安装装就就位位加载载设设备备和和量量测测仪仪表表安安装装试验验控控制制特特征征值值的的计计算算确定定试试验验的的性性质质、、规规模模、、试试验验的的形形式式、、数数量量和和种种类类。。对鉴鉴定定性性试试验验：：应收收集集设设计计图图纸纸、、计计算算书书、、设设计计依依据据（（i.e.,设计计方方面面）、、施施工工情情况况、、材材料料性性能能、、施施工工记记录录（（i.e.,施工工方方面面）、、使使用用过过程程、、超超载载情情况况、、事事故故经经过过（（i.e.,使用用方方面面）等等。。对科科研研性性试试验验：：收集集与与本本试试验验有有关关的的历历史史、、现现状状、、发发展展、、存存在在问问题题等等。。1.调查研究究、收集集资料试验前的的准备1、概述：：提出试验验的依据据、目的的、意义义、要求求等；2、试件的的设计和和制作要要求：如设计依依据、理理论分析析、试件件规格、、数量、、施工图图、原材材料；3、试件安安装与就就位方法法：试件就就位的形形式、支支承、边边界条件件、安全全措施、、安装方方法；4、加载方方法与设设备：加载设备备、加载载方式、、加载能能力；5、量测方方法与内内容：观测项目目、测点点布置、、量测仪仪表及标标定、安安装方法法、编号号；6、辅助试试验计划划：例如混凝凝土强度度、钢材材强度等等；7、安全措措施：包括人身身和设备备、仪表表的安全全；8、试验进进度计划划；9、试验组组织管理理：人员组织织、分工工、原始始记录管管理等；；10、附录：：列出所需需器材、、仪表、、设备及及经费预预算。2.试验大纲纲制定试验前的的准备按试验大大纲的要要求制作作试件，，应考虑虑试验方方便作构造处理理、留有足足够的材材料性能能试验的的试件，，试验前前检查、、测量各各部分实实际尺寸寸、构造造情况、、施工质质量。3.试件准备备与制作作试验前的的准备材料强度度变形性能能弹性模量量泊松比应力~应变关系系4.材料力学学性能测测定试验前的的准备对试验的的加载设设备的检检查量测仪表表的检查查、修整整和标定定试验场地地的清理理5.试验设备备与试验验场地准准备试验前的的准备保证试件件在试验验全过程程中都能能按计划划模拟条件件工作，避避免因安装错误误而产生附加应力力或出现安全事故故。6.试件安装装就位试验前的的准备注意在安安装时将将仪表和设设备编号号、测点号和联接到到测量仪仪器上的的通道号一并记录录在表格格中。应记录各各仪表号号、测点点号、通通道号与与安装位置置的一一对对应关系系。接触式仪仪表还应有保保护措施施，如加加带悬挂挂，以防防振动掉掉落损坏坏。7.加载设备备和量测测仪表安安装试验前的的准备混凝土试试件的开裂荷载载、极限荷载载计算值，，用以指导试验工作作的进行行，保证证试验的的准确，，避免盲盲目试验验。8.试验控制制特征值值计算试验前的的准备第五章工工程结构构静载试试验概述试验前的的准备加载方案案设计量测方案案设计常见结构构构件静静载试验验确定加载的方方法确定需要要的加载设备备（第三章章）荷载的量测方法（第第四章））加载方案案设计不同性质质的试验验采用不不同的加加载方案案。正位试验验：与实实际工作作状态一一致；反位试验验：便于于裂缝观观察；卧位试验验：降低低试验装装置高度度，便于于仪表安安装、读读数；原位试验验：支撑撑、边界界条件与与实际一一致。荷载图式式试验荷载载在试件件上的布布置形式式称为加荷图式式（荷载图图式）。。荷载图式式应与结结构设计计计算图式式相一致，或采用用与计算算简图相相似的等效荷载图式式。加载方案案设计等效加荷荷图式应应满足：：等效荷载载产生的的控制截面面上的主要要内力应与设计计内力值值相等；；等效荷载载产生的的主要内内力图形与设计内内力图形形相似。。由于等效效荷载引引起的变形差别别，应给予予适当的的修正。控制截面面内力等等效时，，其次要要截面上上的内力力应与设计值接近。确定好荷载图式式之后，下下一步，，确定时间间与加荷荷量的过过程称为为试验加载载程序设设计。结构的承承载力及及其变形形性能，，均与受荷量值值、受荷速度度及荷载在在构件上上的持续时间间等时间特征征有关。加载方案案设计加载的一一般程序序标准荷载载试验阶阶段破坏荷载载试验阶阶段预载荷载分级级的目的的：1.分级便于于控制加载速度度。2.便于观察察荷载与与变形的的关系及及协调加加载步骤骤。3.为观察与与读数提提供必要要时间。加载方案案－预载载预载一般般分为1~3级；每级级荷载取取标准荷荷载的20%；每加一级级荷载稳稳定10分钟。对混凝土土结构，，预载值值应小于于开裂荷荷载。预载的目目的:(1)使试件件各部部位接接触良良好，，进行入入工作作状态态，荷载-变形关关系趋趋于稳稳定；；(2)检验全全部试试验装装置的的可靠靠性；；(3)检验全全部观观测仪仪表工工作正正常与与否；；(4)检查现现场组组织工工作和和人员员的工工作情情况，，起演演习作作用。标准荷荷载及破坏坏荷载载试验验阶段段标准荷荷载前前，每每级荷荷载不应大大于标标准荷荷载的的20%；标准荷荷载后后，每每级加加载量量不大于于标准准荷载载的10%；当加载载至计计算破破坏荷荷载的的90%后，每每级加加载量量不大大于标标准荷荷载的的5%，逐级级加荷荷至结结构破破坏。。对混凝凝土结结构，，加载载至计计算开开裂荷荷载的的90%后，每每级加加载值值也应应不大大于标标准荷荷载的的5%。柱子加加载，，一般般按计计算破破坏荷荷载的的1/15～1/10分级，，接近近开裂裂或破破坏荷荷载时时，应应减至至原来来的1/3～1/2施加。。1.每级荷荷载加加完后后的级间停停留时时间：：钢结构构不少少于10分钟；；钢筋筋混凝凝土结结构和和木结结构不不少于于15分钟；；加载的的时间间要求求2.满载时时间（结构构在标标准荷荷载作作用下下的恒恒载时时间））：钢结构构不小小于30分钟；；3.空载时时间（卸载载后到到下一一次重重新开开始受受载之之间的的时间间间歇歇）：：一般钢钢筋混混凝土土结构构45分钟；；钢结结构不不少于于30分钟；；卸载卸载一一般可可按加加载级级差，，也可可取两两倍加加载级级差。。如需量量测结结构残残余变变形，，在全全部卸卸载后后应空空载一一定时时间。。在即将将进行行的桁桁架静静载试试验中中请大大家注注意卸卸载问问题。。荷载实实测值值的确确定原原则在持荷时时间完完成后后出现现试验验标志志时，取取该级级荷载载值作作为试试验荷荷载实实测值值。在加载过过程中中出现现试验验标志志时，取取前一一级荷荷载值值作为为试验验荷载载实测测值；；在持荷过过程中中出现现试验验标志志时，取取该级级荷载载和前前一级级荷载载的平平均值值作为为试验验荷载载实测测值。。《混凝土土结构构试验验方法法标准准》GB/T50152-2012第五章章工工程结结构静静载试试验概述试验前前的准准备加载方方案设设计量测方方案设设计常见结结构构构件静静载试试验量测方方案通通常包包括有有以下下几个个内容容：1、按整个个试验验目的的要求求，确确定试试验测试的的项目目；2、按确定定的量量测项项目要要求，，选择择测点位位置；3、选择测试仪仪器和测定方方法。测什么么，在在哪里里测，，用什什么测测，怎怎么测测？量测方方案（课本本2.4节）拟定的的测试试方案案要与与加载载程序序密切切配合合。在拟定定测试试方案案时应应该把把结构构在加加载过过程中中可能能出现现的变变形等等数据据计算算出来来，以以便在在试验验时能能随时时与实实际观观测读读数比比较，，及时时发现现问题题。例如：：结构构的开开裂荷荷载、、极限限荷载载、最最大位位移等等同时，，这些些计算算的数数据对对确定定仪器器的型型号，，选择择仪器器的量量程和和精度度等也也是完完全必必要的的。测试方案观测项目的的确定在确定试验验的观测项项目时，首首先应该考考虑反映结结构整体工工作和全貌貌的整体变形，如结构挠挠度、转角角和支座偏偏移等。其次，考虑虑反应结构构局部工作作状况的局部变形，如应变、、裂缝和钢钢筋滑移等等。测点选择和和布置原则则1.在满足试验验目的前提提下，测点宜少不不宜多。测点的布置置都应该是是有目的的的，服从于于结构分析析的需要，，不应错误误地为了追追求数量而而不切实际际地盲目设设置测点。。2.测点的位置置必须要有有代表性，以便于分分析和计算算。最大值出现的部位位上必须布布置测点（（结构物的的最大挠度度和最大应应力的数据据）。测点选择和和布置原则则3.在测量工作作中，为了了保证测量量数据的可可靠性，还还应该布置置一定数量量的校核性测点。测点选择和和布置原则则4.测点的布置置应有利于试试验时操作作和测读，不便于观观测读数的的测点，往往往不能提提供可靠的的结果。测点选择和和布置原则则观测仪器选选择原则选择的仪器器仪表，必必须能满足足试验所需需的精度与量程要求。在选择仪器器时，要防防止盲目选选用高准确确度和高灵灵敏度的精精密仪器。。这是因为仪仪器的量程和灵敏敏度是矛盾的两两个方面。。一般的试验验，要求测测定结果的的相对误差差不超过5%，量程为最最大被测值值的1.25至2倍。选择仪表时时必须考虑虑测读方便便省时，优优先采用自动量测记录装置。对于附着于于结构上的的仪器，要要求其自重轻、体体积小，不影响结结构的工作作。量测仪器的的型号规格应尽可能一一致，种类类愈少愈好好。观测仪器选选择原则观测误差控控制试件制作误误差材料性能误误差试件安装误误差荷载和量测测设备误差差结构试验方方法非标准准误差1.试件制作误误差为减少试件件制作误差差产生的影影响，试验验前，必须须量测试件件的一些参参数。主要要有：(1)受力区的实际外形尺寸；；(2)试验后，打打开混凝土土实测主筋位置，，实测保护层厚度度。(3)采用试件的的实测尺寸进行理论计计算，可以以大大减小小误差。观测误差控控制2.材料性能误误差要求确定材材料强度的的试块和结结构试件具具有同一性。如，相同强强度等级的的混凝土、、相同的模模板成型、、相同的振振捣和养护护条件、相相同时间拆拆模和同时时进行试验验。材料试验必必须按标准准方法进行行。注意试块尺寸效应和试验加载速率对材料强度度的影响和和可能产生生的误差。。观测误差控控制3.试件安装误误差试件安装就就位前，要要正确仔细细地定出支支座位置、、荷载作用用点位置和和方向，注注意试件安安装就位的的正确性，，防止构件的计算跨跨度、柱或压压杆的计算长长度等与计算简图不不一致。支座约束条件要严严格与计算假假定一致，防止因支座座变形而增大大摩擦力、产产生次弯矩或或局部应力集集中，防止因因支承面不平平整而引起试试件扭转。观测误差控制制4.荷载和量测设设备误差按规定要求的的精度等级和误差范围选用加载设备备和量测仪表表进行试验。。为控制试验验的误差，应应对量测仪器器进行系统的的计量标定。例：国家专业业标准《电阻应变计》（ZBY117-82）把电阻应变变计的单项工工作特性的精精度划分为A、B、C、D四级。《混凝土结构试试验方法标准准》（GB50152-92）规定混凝土土结构实验中中允许使用C级和C级以上的电阻阻应变计。观测误差控制制5.结构试验方法法非标准误差差在有试验方法法标准的情况况下，结构试试验应严格按按“标准”的规定进行试试验。有些试验没有有试验标准或或规程，应在在充分论证的的基础上选择择合适的试验验方法。应注意尺寸效应对试件强度产产生的影响。。构件在临近破破坏时，强度度随时间变化化的非线性关关系非常突出出，加载时间间愈长，强度度愈低，为此此，对同批、、同类试件的的试验方法、、加载时间历历程应加以统统一，防止产产生差异，以以致无法对比。观测误差控制制第五章工工程结构静静载试验概述试验前的准备备加载方案设计计量测方案设计计一般结构的静静载试验一般结构的静静载试验受弯构件的试试验压杆和柱的试试验屋架试验薄壳和网架结结构试验对于受弯构件，应在跨中或或挠度最大部部位截面处的的中轴线上量量测结构最大挠度。还应同时量测测支座的沉降或或压缩变形。量测挠度曲线线时，测点不不应少于5点，沿跨度方方向布置。对于跨度大于于6m的梁，测点应应适当增多。。受弯构件的试试验整体变形的量量测应首先在弯矩最大的截面沿截面面高度布置测测点，不宜少少于2个。当需要量测沿沿截面高度的的应变分布时时，布置测点点数不宜少于于5个，e.g.钢筋混凝土。。受弯构件的试试验局部变形的量量测由于受弯构件件正截面承载载力计算不考考虑混凝土的的抗拉强度，，为探求混凝凝土开裂后受受拉区的受力力性能，应同同时量测截面受拉拉区主筋的应应变。受弯构件的试试验局部变形的量量测为研究受弯构构件弯剪区的的抗剪强度，宜在构件的的箍筋和弯起钢筋上布置测点。。受弯构件的试试验局部变形的量量测箍筋强度的试试验量测对于受弯构件件中同时受弯矩和和剪力作用的截面需要量量测主应力大大小和方向及及剪应力分布布时，应在该该截面布置三向应变测点点组成的450或600的应变测点。。受弯构件的试试验局部变形的量量测主应力和剪应应力的测量梁的三分点加加载试验对于宽度大于于600mm的受弯构件，应应增加测点，，挠度测点应应沿构件中轴轴线两侧对称称布置。B>600mm宽度较大试件件的变形的量量测对具有边肋的单向板，除除应量测构件件边肋挠度外，还应量测测板宽度中央的最大挠度。B具有边肋的单单向板的变形形量测对于悬臂式结构构构件，应量测自由端的位移和支座沉降及支座截面处转动所产生生的角位移，量测支座沉沉降及转动的的测点应布置置在支座截面面的位置。对于有固端联联结的悬臂式式结构柱和压杆试验验柱试验装置图图对于柱和压杆杆试验可以采采用正位或卧位试验的安装和和加载方案。。卧位试验方案案比较安全，，但安装就位位和加载装置置往往又比较较复杂，同时时在试验中要要考虑卧位时时结构自重所产生的影响响。支墩试验柱柱偏心受压试试验装置图刀口铰支座支座垫板千斤顶构件两端均应应采用比较灵灵活的可动铰支座形式。反力梁与龙门门架压杆与柱的试试验一般观测测其破坏荷载；各级荷载下下的侧向挠度度值及变形曲曲线；控制截截面或区域的的应力变化规规律以及裂缝缝开展情况。。试件的挠度是是由布置在受受拉边的百分分表或挠度计计进行量测，，与受弯构件件相似，除了了量测中点最最大的挠度值值外，可用侧向五点布置置法量测挠度度曲线。对于双肢柱试验，除了测测量肢体各截截面的应变外外，尚须测量量腹杆的应变变，以确定各各杆件的受力力情况。柱和压杆试验验－试验项目目和测点布置置柱偏心受压试试验试件尺寸柱偏心受压试试验位移传感器和和应变计布置置柱偏心受压试试验试验进行中试验前试验后屋架静载试验验当单榀屋架正正位试验时，，为保证它在在平面外的侧侧向稳定，必必须设置侧向支撑。目前主要采用用同步液压加载载系统，由高压压油泵同时控控制多台液压压加载器按荷荷载作用点在在屋架上弦或上、下下弦节点同时加载。屋架静载试验验屋架只承受节节点荷载时，，测定上下挠挠度的测点布布置在相应的的节点之下。。薄壳结构静载载试验试件安装和加加载方法支承方式可类类似双向板一一样，有四角支承或四四边支承。壳体结构由于于具有较大的的平面尺寸，，所以单位面面积上荷载量量不会太大，，一般情况下下可以用重力直接加加载，将荷载分垛垛铺设于壳体体表面；也可可以通过壳面预留的洞洞孔直接悬吊吊荷载，并可在壳面面上用分配梁系统施施加多点集中中荷载。工程结构静载载试验总结1、静载试验的的特点2、静载试验主主要量测的内内容3、静载试验前前的准备工作作4、预载的意义义及原则5、测点布置的的原则6、仪器选择的的原则7、掌握受弯构构件的试验方方法桥梁静载试验验桥梁静载试验验上部试验下部试验梁桥、刚构桥桥桥梁静载试验验拱桥斜拉桥、悬索索桥桥墩桥台基础分类：桥梁静载试验验探测桥梁在静载作用下的反应(作用效应)对试验对象施加荷载量测应变、力、