试验前的准备05次课-23

1土木工程学院结构实验技术

田石柱教授2第一章§1.5试验前的准备调查研究，收集资料试验大纲制定试件准备材料力学性能测定试验设备与试验场地的准备试件安装就位加载设备和量测仪表安装试验控制特征值的计算试验前准备是指正式试验之前的所有工作，包括试验规划和准备两个方面，具体内容包括以下几项：3试验大纲：概述：简要介绍调查研究情况，提出试验的依据及试验的目的意义与要求。试件的设计及制作（数量）要求。试件安装加载方法与设备量法方法和内容辅助试验安全措施试验进度计划试验组织管理附录（列清单）4第一章§1.6试验观测方案的制定

试验观测方案要考虑解决下列问题：

1．确定观测项目

2．布置测点位置

3．选择合适的仪表。5一、确定观测项目

结构在外荷载作用下的变形可以分两大类：一类反映的是结构整体工作状况，如梁的最大挠度及其整体挠曲曲线；拱式结构和框架结构的最大水平位移、竖向位移；杆、塔结构的整体水平位移及基础转动等。另一类的是反映结构的局部工作状况，如局部纤维应变、裂纹以及局部挤压变形等。

在确定试验观测项目时，首先应该考虑整体变形，因为结构的整体变形最能概括其工作的全貌，结构任何部位的异常变形或局部破坏都能在结构整体变形中得到不同程度的反映。其次是局部变形量测，钢筋砼结构的裂缝，控制截面的应变。6二、测点的选择和布置用仪器对结构或构件进行内力和变形等各种参数的量测时，测点选择与布置存在以下几条原则：在满足试验目的的前提下，测点宜少不宜多，以便使试验工作重点突出。测点的位置必须有代表性，便于分析和计算。为了保证量测数据的可靠性，应该布置一定数量的校核性测点。测点的布置对试验工作进行应该是方便的、安全的。7二、测点的选择和布置

结构整体变形的量测：构件的跨中最大挠度，指的是扣除试验时产生的支座沉降后的跨中挠度，因而梁式构件的挠度测点不得少于3个点。8各种受力截面上应变的测点布置9三、仪器选择与测读选用的仪器仪表，必须能满足量测所需的精度与量程要求。现场试验由环境复杂，影响因素较多，电测仪器的适应性就不如机械式。但测点较多时，机械式仪表却不如电测仪器灵活、方便，选用时应作具体分析和技术比较。10试验结构的变形与时间因素有关，测读时间应有一定限制，必须遵守有关试验方法标准的规定。当试验结构进入弹塑性阶段时，变形增加较快，应尽可能使用自动记录装置。为了避免差误和方便工作，量测仪器的型号、规格应尽可能一致。11第一章§1.7典型构件的试验方法

一、板和梁试验

板和梁都是基本承重构件，主要采用与其实际工作状态相一致的正位试验方法。简单的单向板和梁，试验时应一端采用固定铰支座，另一端采用滚动铰支座。安装时两铰支座轴线应彼此平均平行并垂直于试验构件的纵轴线，它们间的距离为构件试验跨度，支承结构的设计和选用应进行强度和刚度验算。12第一章§1.7典型构件的试验方法

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板一般承受均布荷载，故试验荷载的布置应均匀，当用重力加载时，应避免构件因受载弯曲使荷重块产生起拱作用，使板的工作状态发生改变。

14梁的试验荷载一般较大，多采用液压加载方法，试验荷载的布置应与计算图式一致，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等效荷载加载，但应考虑非控制截面或部位上作用效应差异对试验结果造成的影响。15

在观测项目中，对常用的钢筋砼梁，板构件的鉴定性试验，主要测定构件在试验荷载作用下短期挠度值，抗裂检验系数值、正常使用荷载下的最大裂缝宽度和位置以及承载能力检验系数值等。

16在科研试验中，除观测上述内容外，一般要量测控制截面或区段的应力大小和分布变化规律，同时需要将理论计算结果与试验结果进行比较，从而确定出各项指标和校验系数值。有时还需测定钢筋与砼的粘结和锚固性能等。17

对板、梁构件的弯曲应变量测是主要内容之一

特别是正负弯矩控制截面或有突变的截面，为测得截面上应力分布规律和确定中和轴位置，应沿截面高度连续布点，测点可等距布置，也可不等距，不等距采用外密里疏，以便测出较大应变值，获得较好的精度。18

抗剪测点应设在剪应力较大部位或区段，对钢筋砼梁，为研究抗剪强度，通常还要在梁的弯起钢筋和箍筋上布置测点。19

钢筋砼构件中钢筋应变的量测方法，可在混凝土浇注前事先在钢筋上贴电阻应变计，并做好绝缘和防护处理。

在浇注混凝土时在测点处预留孔洞，使钢筋的量测区段外露，以便粘贴电阻应变计。20当选用千分表或手持式应变计时，由于标距较大，可用短钢筋点焊在被测钢筋上，短钢筋长度等混凝土保护层厚度，四周用软橡皮做成防护套，等砼硬化后，即可在短钢筋头上固定千分表或钻手持式应变计插足园孔，借助短钢筋量测受力钢筋的应变。21测点处预留孔洞手持式应变仪测钢筋应变钢筋表面开槽粘贴应变片钢筋内部开槽粘贴应变片22二、柱子试验柱子是建筑物中的基本承重构件。柱子试验的主要目的在于研究轴压比条件下纵向弯曲的影响与柱子破坏的规律，从而找出不同长细比的柱子与极限荷载之间的关系，对于钢结构柱还有局部稳定问题。23二、柱子试验柱子试验可采用正位或卧位方案，正位试验主要在长柱试验机或大型承力架配合液压千斤顶加载系统进行。卧位试验比较方便，安全，但自重影响难于有效消除。铰支座是柱子试验中的一个重要设备，多数试验表明，采用刀口支座比较灵活可靠。24二、柱子试验

柱子试验可采用正位方案卧位方案，25柱子试验加载一般按估算破坏荷载的1/10~1/15分级施加，接近开裂荷载及破坏荷载时，加载值应减为原分级值的1/2~1/3。柱子试验的观测项目有各级试验荷载下的侧向挠度值或变形曲线，各级试验荷载下控制截面或区段的应力及变化规律，裂缝的发生与发展，破坏特征及破坏荷载值等。26柱子的侧向位移一般用位移传感器、挠度计等观测。控制部位的变形量测最好用采集仪器绘制荷载－变形曲线27

试件(柱子)的安装与调整试验前，应将柱轴线对准作用力的中心线。柱几何尺寸对中后，若有可能再进行力学对中，即加载约达到正常使用荷载的20％～40％时，量测其中央截面的两侧应变或四角应变，并调整作用力的轴线，使各点的应变均匀。28在柱构件力学对中后即可进行轴心受压构件试验。若需进行偏心受压构件试验，应在力学对中后，沿加力中心线量出偏心距离，再把加力点移至偏心距上，进行偏心受压构件试验。对砼和砌体结构柱子讲，由于材料离散性，力学对中一般难于做到，仅需保证几何对中即可。29三、桁架试验

桁架、拱架、屋架等结构是最常用的承重结构形式，主要承受节点荷载。其特点是只能在自身平面内承受荷载作用而出平面刚度很小，在建筑物中要依靠支撑体系将它们相互联系起来，才具有足够的空间刚度。30试验方案：桁架试验一般多采用正位方案，试验加载前必须采用专门措施，设置侧向支撑，保证侧向稳定。侧向支撑点的位置应根据结构设计确定。支撑立杆与上