结构静载试验

GaoSuGongLu第六章结构静载试验§6-1结结构静载载试验概述述概念：用物理力学的方法法，测定研究结构构在静载作用下的的反应，分析结构构的受力工作状态态，评定结构的可可靠程度。作用：（1）是发展结构构理论的重要途径径开槽试验（2）是发现结构构设计问题的主要要手段§6-1结构静静载试验概述作用：（3）是验证结构构理论的唯一方法法；（4）是建筑结构构质量鉴定的直接接方式；（5）是制定各类类技术规范和技术术标准的基础；§6-1结构静静载试验概述分类：（1）实物试验和和模型试验；（2）静力试验和和动力试验；（3）短期荷载试试验和长期荷载试试验；（4）实验室试验验和现场试验；（5）生产性试验验和科研性试验；；§6-1结构静静载试验概述结构试验的一般过过程：（1）试验规划阶阶段；试验大纲：试验目目的、试件设计与与制作要求、加载载装置与加载方法法、量测要求、试试验进度、参加人人员的组织分工、、安全措施、经费费预算、材料清单单、辅助性试验。。（2）试验准备阶阶段；试件的制作、试件件的安装就位、加加载系统的安装、、加载设备和量测测设备的率定、量量测系统的安装、、记录表格的设计计、对重要数据表表格进行估算。（3）加载试验阶阶段；（4）试验资料整整理和总结阶段；；原始资料的整理和和归档、试验数据据处理和试验结论论§6-2结构静静载试验的荷载系系统1重力荷载系统统：（1）重物直接加加载§6-2结构静静载试验的荷载系系统1重力荷载系统统：（2）杠杆加载法法§6-2结构静静载试验的荷载系系统2液压荷载系统统：（1）液压加载系系统§6-2结构静静载试验的荷载系系统2液压荷载系统统：（1）液压加载系系统的支撑结构①试验台支座支撑撑②反力墙结构§6-2结构静静载试验的荷载系系统2液压荷载系统统：（1）液压加载系系统的支撑结构③非台座支撑§6-2结构静静载试验的荷载系系统2液压荷载系统统：（2）试验机加载载系统刚性压力机（3）特殊加载系系统§6-2结构静静载试验的荷载系系统3电液伺服荷载载系统：液压源、控制系统统、执行系统基本工作原理§6-2结构静静载试验的荷载系系统4机械荷载系统统：§6-2结构静静载试验的荷载系系统5气压荷载系统统：正压加载负压加载§6-2结构静静载试验的荷载系系统6支墩和支座：：支墩保证抗压强度和稳稳定要求支座作用形式不同：滚滚动绞支座、固定定绞支座、球绞支支座和刀口支座§6-3结构静静载试验的量测仪仪器和技术量测技术：量测方法、量测仪仪器、量测误差分分析根据量测的内容选选择量测的方法和和仪器量测的内容：外部作用：荷载和和支座反力机构反映：位移、、应力、应变、曲曲率、裂缝等量测系统的组成感受部分：传感器器放大部分：齿轮、、杠杆、光学、电电子显示记录部分：§6-3结构静静载试验的量测仪仪器和技术量测仪器的指标：：量程：测量量范围最小分度值值：刻度值值精确度灵敏度滞后零位漂移和和满量程热热漂移基本要求：：满足试验具具体要求不影响机构构的工作性性能种类和规格格尽量少对环境适应应性强§6-4一一般结构构的静载试试验方法1试验加加载方法（1）荷载载图式概念：试验荷载在在试验结构构构件上的的布置形式式(包括荷荷载类型和和分布情况况)称为荷荷载图式；；原则:荷载图式应应与理论计计算简图相相一致；如如果无无法或不便便满足，应应采用与计计算简图等等效的荷载载图式。等效荷载：：加在试件上上、使试件件产生的内内力图形与与计算简图图相近、控控制截面的的内力值相相等的荷载载§6-4一一般结构构的静载试试验方法1试验加加载方法等效荷载：：§6-4一一般结构构的静载试试验方法1试验加加载方法（2）加载载程序：加载级距、、加载卸载载、循环次次数、级间间间歇时间间等的有序序安排。§6-4一一般结构构的静载试试验方法1试验加加载方法（2）加载载程序：①预载目的：使试件接触触良好、进进入正常工工作状态，，荷载荷变变形关系趋趋于稳定检验全部试试验装置的的可靠性检测量测的的仪表工作作是否正常常检查现场组组织工作和和人员情况况，起演习习作用要求加载分三级级进行，每每级取标准准值的20%。级间间停歇10分钟卸载分级进进行§6-4一一般结构构的静载试试验方法1试验加加载方法（2）加载载程序：②标准荷载载试验加载要求：：标准加载之之前，每级级加载值不不大于标准准荷载的20%，分分5级标准荷载之之后，每级级加载值不不大于标准准荷载的10%达到计算破破坏荷载90%后，，每级加载载值不大于于标准荷载载的5%具体的试验验按有关规规程处理。。③卸载按加载级距距处理，也也可以放大大1倍，或或是分两次次卸完。§6-4一一般结构构的静载试试验方法2试验观观测方案的的确定（1）确定定观测项目目：说明外部作作用荷结构构变形的相相互关系。。变形：反映映结构整体体工作状况况、局部的的工作状况况（2）测点点的选择和和布置；原则：测点点宜少不宜宜多，突出出重点；必必须有代表表性；布置置一定数量量校核点；；便于安全全测试。（3）仪器器选择与测测读原则；；仪器选择：：精度和量量程要求、、机械和电电测仪器的的比较、测测读时间测读原则：：按一定的的时间间隔隔、恒载、、记录环境境情况、及及时整理数数据强调一下：：全部测点点读数时间间基本一致致。§6-4一一般结构构的静载试试验方法2试验观观测方案的的确定（4）测定定方法。①整体变形形测量：板、梁、屋屋架等受弯弯构件：最最大挠度控控制，消除除支座沉降降等误差柱、框架等等，两个方方向布置测测点仪表设置在在固定不动动点上②局部变形形测量：控制截面的的局部变形形受弯构件：：弯距最大大截面沿高高度方向布布置轴向受力构构件、偏心心受压构件件、受扭构构件§6-4一一般结构构的静载试试验方法2试验观观测方案的的确定（4）测定定方法。③裂缝测量量初裂缝观测测开裂荷载：：构件出现现第一批宽宽度不大于于0.05mm裂缝缝时的荷载载。放大镜观测测法、荷载载—挠度曲曲线法、连连续布置应应变计法放大镜、显显微镜、应应变漆、应应变片:电电阻突变点点光纤传感器器、声发射射、电磁辐辐射：内部部裂隙裂缝宽度观观测受弯构件的的正截面裂裂缝在构件侧面面受拉主筋筋高度处测测量最大裂裂缝宽度；；斜截面的裂裂缝应在斜斜裂缝与箍箍筋交汇处处或斜裂缝缝与弯起钢钢筋交汇处处测量斜裂裂缝宽度。。裂缝分布图图：最大裂缝三三条、裂缝缝的行迹、、荷载、裂裂缝位置和和展开宽度度§6-4一一般结构构的静载试试验方法2试验观观测方案的的确定（4）测定定方法。④承载力确确定：钢筋混凝土土结构破坏坏：(1)在荷荷载不再增增加的情况况下，由设设置在构件件受拉主筋筋处的应变变测点测出出连续变化化的应变，，或受拉主主筋的拉应应变达到104με；(2)跨中中挠度达到到跨度的1/50，，悬臂结构构的挠度达达到悬臂长长的1/25；(3)受拉拉主筋处的的垂直裂缝缝宽度达到到1.5mm；(4)受剪剪斜裂缝宽宽度达到1.5mm，或斜裂裂缝末端受受压区混凝凝土剪压破破坏，或沿沿斜截面混混凝土斜压压破坏；(5)受拉拉主筋在端端部滑脱达达0.2mm，或其其它锚固破破坏；(6)受拉拉主筋拉断断；(7)受压压构件的混混凝土被压压坏。§6-4一一般结构构的静载试试验方法2试验观观测方案的的确定（4）测定定方法。④承载力确确定：钢结构破坏坏：(1)在荷荷载不再增增加的情况况下连续变变化的应变变值；(2)节点点焊缝开裂裂；(3)螺栓栓或铆钉剪剪断脱落；；(4)主要要受力螺栓栓或铆钉松松动，节点点板变形；；(5)受压或受受弯部分屈曲或或整体失稳。极限荷载取值标标准：(1)在加载过过程中出现时，，取前一级荷载载值(2)在规定的的荷载持续时间间内，取本级荷荷载值与前级荷荷载值的平均值值(3)在规定的的荷载持续时间间结束后，取本本级荷载值(4)用试验机机或配有千斤顶顶的液压设备对对受压构件加载载时，取所能达达到的最大荷载载值§6-5结构构抗震性能的静静载试验1拟静力试验验用低周往复循环环加载的方法对对结构构件进行行静载试验，试试验中控制结构构的变形值或荷荷载量，使结构构构件载正反两两个方向反复加加载和卸载，模模拟地震荷载对对结构的受力过过程。加载装置与加载载方法变位移变力变力变位移试验观测项目与与量测要求力、位移、应变变弯矩和曲率剪力和剪切应变变扭矩和扭转角Q低周反复荷载试试验每级控制荷载或或控制变形的条条件下，一般重重复三次。T§6-5结构构抗震性能的静静载试验1拟静力试验验以弯剪变形为主主的构件低周反反复试验装置千斤顶反力架铰荷重传感器位移传感器§6-5结构构抗震性能的静静载试验1拟静力试验验试验数据的确定定原则和方法开裂荷载屈服荷载和屈服服变形极限荷载破损荷载和极限限变形：0.85极限荷载装置简单，试验验加载速度慢，，一次加载最长长不宜超过30分钟，缺点是是不能与地震记记录挂钩，加载载程序由研究者者根据经验和理理论分析主观确确定。§6-5结构构抗震性能的静静载试验2拟动力试验联机试验，用计计算机参与试验验的执行和控制制，模拟实际地地震位移时程曲曲线驱动和控制制电液伺服加载载器对结构施加加荷载；同时量量测结构反应，，得到结构的瞬瞬时非线性变形形和恢复力间的的关系，再由计计算机算出下一一次加载后的变变形，并将之转转化为控制信号号，驱动加载器器强迫结构按实实际地震反应实实现结构的变形形和受力。使结构荷载和变变形与地震作用用下所经历的真真实过程完全一一致。结构运动方程n时刻的地震反应位移值加载控制系统结构或模型量测结构反力n+1时刻§6-6静载载试验的数据处处理1试验数据的处理理借助材料力学、、结构力学、弹弹性力学的知识识（1）挠度计算算；简支梁板：支座座沉降、自重、、设备重力、加加载图式悬臂构件：支座座转角、支座沉沉降支座测点偏移、、结构徐变影响响（2）应力计算算；应力值、主应力力的方向（3）内力计算算；（P161）根据实测的应变变值计算截面内内力拉压构件：轴向向力拉弯构件：轴向向力和弯距双向弯曲：§6-6