建筑结构试验课件第五章-结构单调加载静力试验

第五章结构单调加载静力试验主要内容5.1概述5.2结构单调加载静力试验的加载制度5.3基本构件的单调加载静力试验5.4扩大构件的单调加载静力试验5.5建筑物或其部件的单调加载静力试验5.1概述定义：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，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的试验类型。单调加载静力试验主要用于模拟结构承受静荷载作用下观测和研究结构构件的强度、刚度、抗裂性等基本性能和破坏机制。5.2结构单调加载静力试验的加载制度定义：试验进行期间荷载与时间的关系。试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。典型的单调加载静力试验的加载程序(见后图)。预加载试验♦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％。5.2结构单调加载静力试验的加载制度单调静力试验的加载程序:5.2结构单调加载静力试验的加载制度荷载量分级要求：♦开裂前，在达到开裂荷载计算值的90％以前，按荷载短期效应组合的20％分级；♦开裂前，达到开裂荷载计算值的90％后，按荷载短期效应组合的5％分级；♦开裂后，直至达到荷载短期效应组合值，仍按20％分级；♦超过荷载短期效应组合值后，直到结构屈服前，按10％分级；♦结构屈服后，按Δy的倍数施加荷载，按2Δy、3Δy、4Δy分级。5.2结构单调加载静力试验的加载制度分级加载级间间歇时间t1（卸载级间间歇时间t3）♦砼结构≥10min，钢结构略少；♦基本原则：变形、应变等基本稳定。恒载持续时间t2♦一般科研性试验≥30min♦生产鉴定性试验≥10min♦新结构和大跨结构≥12h空载持续时间t4：1.5t2。5.3基本构件的单调加载静力试验5.3.1受弯构件的试验试件的安装和加载方法♦(1)简支座与固定支座的实现♦(2)应尽量保证加载面与支承面平整（砂浆、垫沙层、橡胶+钢板）♦加载方法：千斤顶+分配梁最常见♦一般采用等效荷载的加载图式（按照所研究的界面位置）5.3基本构件的单调加载静力试验5.3.1受弯构件的试验试验项目和测点布置：(1)挠度测量♦梁的挠度f，P－f曲线、框架的P－Δ曲线、节点的P－γ曲线♦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（支座偏心、加载点偏心）；c)挠度的预计大小（选择仪器的量程）。5.3基本构件的单调加载静力试验5.3.1受弯构件的试验(2)应变测量♦一般在以下几个截面上：M+max、M-max、σl、σy或弯矩突变处；♦贴片的原则：①按应变梯度；②受拉区少、压区密（如采用引伸仪则不用）；③一般情况下多采用不均匀布置的方法。♦a)单向应力测定：单向片♦b)平面应力测定：多个单向片、应变花♦c)箍筋和弯筋应力测量：预埋式和表面开槽式♦d)翼缘与孔边应力测量：连续贴片（力学分析结果）♦e)校核测点：不受力位置，检验系统误差5.3基本构件的单调加载静力试验5.3.1受弯构件的试验（3）裂缝测量♦裂缝包括：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σl垂直（事故处理常用原则）。♦裂缝出现的判别方法：①目测；②P－Δ曲线；③应变值。♦最大裂缝宽度的测量方法：等弯矩段选取3条，在纵筋水平位置处采用读数放大镜或裂缝标尺。♦裂缝的标注方法：试验完毕后绘制裂缝开展图。5.3基本构建的的单调加载载静力试验验5.3.1受弯构件的的试验（3）受弯塑性铰铰测量♦测量内内容：塑性性铰的出现现、长度，，钢筋及砼砼的应变情情况、裂缝缝情况。♦延性系系数♦测量P－Δ曲线的意义义：♦钢筋在在塑性铰区区的连续贴贴片5.3基本构件的的单调加载载静力试验验5.3.2压杆和柱的的试验一、试件安安装和加载载法♦正位试试验（试验验机上或大大型荷载架架上进行））、卧位试试验（大型型试件）两两端采用可可动铰支座座（反弯点点截取试件件模型），，可考虑P－Δ效应。♦对受压压构件的安安装就位，，关键在于于对中：首首先进行几几何对中，，再进行物物理对中（（通过应变变测量，施施加20-40％试验荷载））。5.3基本构件的的单调加载载静力试验验5.3.2压杆和柱的的试验二、试验项目和和测点布置置♦试验项项目：P－Δ曲线、εs、εc、ωmax等，注意需需要成对测测量。♦为研究究混凝土受受压区的实实际应力图图形，可采采用测力板板进行测定定（教材P105，类似自制制传感器））♦(1)将测力板浇浇筑在棱柱柱体试件中中进行标定定；♦(2)将测力板浇浇筑在试件件中进行测测量。5.4扩大构件的的单调加载载静力试验验5.4.1屋架试验1、安装和加加载5.4扩大构件的的单调加载载静力试验验5.4.1屋架试验2、试验项目目和测点布布置5.4扩大构件的的单调加载载静力试验验5.4.1屋架试验屋架杆件应应力应变测测点布置5.4扩大构件的的单调加载载静力试验验5.4.1屋架试验屋架杆件内内力测点布布置5.4扩大构件的的单调加载载静力试验验5.4.1屋架试验屋架端部节节点应变测测点和自锚锚部位测点点布置5.5建筑物或或其部件件的单调调加载静静力试验验5.5.1钢筋混凝凝土平面面楼盖试试验楼盖包括括板、次次梁、主主梁三个个部分，，试验目目的是研研究活荷荷载的作作用。1、试验荷荷载布置置对于连续续梁，活活荷载最最不利布布置的原原则♦跨中中Mmax：该跨布布置，左左右隔跨跨布置♦支座座Mmax：该支座座左、右右跨布置置，左右右隔跨布布置♦支座座最大剪剪力：同同支座Mmax可从弯矩矩图、挠挠曲线来来理解试验中为为简化，，可忽略略较远跨跨的影响响或仅在在荷载数数值上考考虑其影影响5.5建筑物或或其部件件的单调调加载静静力试验验板的试验验：♦确保保为单向向板次梁的试试验：♦当主主梁支承承次梁时♦当柱支承次梁时，将次梁视为固支梁♦实际上结构中均为弹性支座，无绝对意义上的铰支、固支主梁的试验：♦同次梁的试验柱的试验：♦Nmax：柱相邻跨满布♦Mmax：同梁端Mmax时布置方案5.5建筑物或或其部件件的单调调加载静静力试验验5.5.1钢筋混凝凝土平面面楼盖试试验2、试验观观测平面楼盖盖试验一一般为非非破坏性性，这是是由于T形梁（强强度大）），多梁梁式经常常为现场场试验板、梁挠挠度的观观测♦工程程中：精精密水准准仪、引引出法♦消除除支座的的影响混凝土梁梁、板中中混凝土土及钢筋筋的原始始应力测测定♦卸载载法荷载的施施加一般般采用成成袋砂、、石、水水泥5.5建筑物或或其部件件的单调调加载静静力试验验5.5.2单层工业业厂房整整体结构构空间工工作试验验单层工业业厂房由由排架、、屋盖系系统、山山墙等组组成，由由于屋盖盖系统和和山墙对对各榀平平面排架架的约束束作用，，从而形形成空间间结构。。试验目的的：确定定厂房整整体空间间作用性性质及具具体分配配系数。。5.5建筑物或或其部件件的单调调加载静静力试验验5.5.2单层工业业厂房整整体结构构空间1、试验荷载布置采用机械力加载的方式加载方法2、试验观测5.5建筑物或或其部件件的单调调加载静静力试验验5.5.3足尺房屋屋结构的的整体试试验一般花费费巨大，，试验设设备、台台座、荷荷载架等等的要求求都很高高，但能能反映真真实结构构的实际际工作性性能，通通常用作作模拟试试验基础础上的验验证性试试验。五层中型型砌块建建筑足尺尺结构抗抗震静力力试验5.5建筑物或或其部件件的单调调加载静静力试验验5.5.3足尺房屋屋结构的的整体试试验5.5建筑物或或其部件件的单调调加载静静力试验验5.5.3足尺房屋屋结构的的整体试试验第五章结结构单单调加载载静力试试验思考题1、简述单单调加载载静力试试验的定定义。2、绘出阐阐述结构构单调加加载静力力试验的的加载制制度。3、试根据据弯矩和和剪力等等效原则则绘出均均布荷载载下简支支梁的等