结构试验的教案

结构试验的教案第1页/共49页2

结构试验包括以下主要环节:

试验设计试验准备试验实施试验分析2.1概述全局性、指导性、纲领性重要环节设计与规划形成试验大纲第2页/共49页3

结构试验包括以下主要环节:

试验设计试验准备试验实施试验分析2.1概述试件设计加载设计观测设计误差控制措施试验安全措施………形状与尺寸数量构造荷载图式加载制度加载装置设备观测项目测点布置测试仪器第3页/共49页4结构试验设计的主要内容进行结构试验工作的全面设计与规划制订试验计划与试验大纲确定试验性质与规模、试件设计，选定试验场所，拟定加载与量测方案、设计专用的试验设备、配件和仪表夹具制订技术安全措施。组织试验人员、提出经费预算，消耗器材数量与设备清单

……..第4页/共49页5结构试件－真型实物或结构模型，缩尺构件试件设计－形状的选择、尺寸与数量的确定，构造措施设计试件设计要求满足条件

1)结构与受力的边界条件

2)试件的破坏特征

3)加载和量测的要求2.2结构试验试件设计第5页/共49页62.2.1试件的形状满足与现场或计算模式一致的应力状态静定系统单一构件——试件取实际形状整体结构的部分构件（超静定体系）——注意边界条件的模拟，反映该部分构件的实际工作状态与加载设计综合考虑：构件支承条件、边界约束和受力状态等 第6页/共49页7例

1

抗

震

墙第7页/共49页8例2：墙梁节点第8页/共49页9例3：异型截面钢柱第9页/共49页10例4：钢管混凝土柱第10页/共49页11例5：两层两跨混凝土框架第11页/共49页12例6

带加气砌块填充墙的钢框架第12页/共49页132.2.2试件的尺寸试件尺寸受下列诸因素制约

1）尺寸效应

2）材料性能

3）构造效果

4）设备条件

5）经费可能

……第13页/共49页14上海体育场第14页/共49页15第15页/共49页16上海和广州地铁隧道

衬砌整环试验第16页/共49页17上海M8线地铁隧道

双圆衬砌静载试验第17页/共49页18双圆隧道衬砌

侧向加载装置第18页/共49页192.2.3试件的数量

试件数量——直接决定试验量的大小受制约生产性试验、科研性试验—经费—时间—人员—场地第19页/共49页20试件数量设计要求试件数量要少而精，以质取胜，切忌盲目追求数量尽可能一件多用，以最少试件、最少人力、经费，获得最丰富的资料数据由规定的试件数得到预期效果，反映研究问题的规律第20页/共49页21未加固砼砌块砌体

的对比试验第21页/共49页22

砼砌块砌体

纤维布加固试验第22页/共49页23上海共和新路双层高架桥墩

结构拟动力试验缩尺比1:5预应力钢绞线加载模拟竖向荷载试验技术研究项目获2002年上海市科技进步三等奖第23页/共49页24新型结构—沿竖向耗能钢筋混凝土核心筒伪静力试验规范背景研究课题第24页/共49页252.2.4结构试验对试件设计要求考虑试件制作、运输、安装及加载需要的构造措施，这对科研性试验尤为重要为保证试件在预期部位破坏，获得必要的测试数据必须对其他部位事先进行局部加强采取必要的构造措施，满足试验量测与传感器的安装要求各项要求和具体做法等必须在试件设计图中注明，并现场参与、监督、指导试件施工制作。第25页/共49页262.4结构试验加载设计2.4.1试验加载图式设计原则：1）试验时的荷载应使结构处于某种实际可能的最不利情况2）试验时荷载图式要与结构设计计算的荷载图式一致第26页/共49页27第27页/共49页28第28页/共49页292.4结构试验加载设计试验时也可采用不同于设计的荷载图式

1）对设计采用的荷载图式的合理性有怀疑时，可采用某种更接近于结构实际受力情况的荷载布置方式。

2）由于受试验条件的限制和为了加载的方便，可改变加载图式。但要求不影响结构的工作和试验结果，采用等效荷载进行加载。第29页/共49页30等效荷载等效荷载——满足结构等效条件而换算得到的试验荷载。1）截面应力等效2）构件变形等效3）荷载总值等效4）作用效果等效（短期与长期作用）第30页/共49页31截面应力等效荷载

(集中均布:P=0.5ql)qPll按截面应力等效第31页/共49页32qPll按构件变形等效构件变形等效荷载

(集中均布:P=5/8ql)第32页/共49页33等效荷载的问题上述示例表明，截面应力等效：荷载减少50％；挠度等效：荷载减少37.5％问题：

1）梁跨中等效，其他截面如何？

2）M等效时,Q是否等效？

3）截面应力与构件变形不能同时等效，当截面应力等效时，如何进行挠度修正？

第33页/共49页34截面应力等效时的挠度修正采用多点集中荷载更接近均布荷载第34页/共49页352.4.2试验加载装置设计试验装置必须专门设计，对于现有装置必须按试验要求进行强度、刚度校核1）强度——满足试验最大荷载要求，并有足够的强度储备。注意：受载后构件强度的提高、制作误差和理论计算的偏差，必须事先提高荷载装置的强度与承载力。2）刚度——满足刚度要求，防止有过大的变形，影响试件达到极限荷载后的性能。第35页/共49页36第36页/共49页37上海和广州地铁隧道

衬砌整环试验第37页/共49页38第38页/共49页392.4.2试验加载装置设计边界条件和变形条件——满足受力条件，能模拟结构的边界条件和变形条件(特别是超静定结构)保证受力的真实性要注意和防止加载装置由于加载而对试件产生约束第39页/共49页402.4.3结构试验的加载制度试验加载制度——主要是控制荷载和加载时间的关系加载速度的快慢，加载时间间歇的长短，荷载分级的大小，加载、卸载的循环次数，恒载和空载的时间静力单调加载静力低周反复加载拟动力试验加载周期性动力加载非周期性动力加载第40页/共49页412.5结构试验观测设计试验观测设计要求解决的问题

1）按试验目的要求，确定观测项目

2）按确定量测项目要求选择与布置测点(量测参数的部位)3）选择仪器与量测方法第41页/共49页422.5结构试验观测设计按结构受力状态和各部位的变形-----

选择合适的仪器仪表和传感元件确定仪表和传感元件在试验结构上布置的位置，方向和数量量测结构在荷载作用下的反应和实际工作状态(弹性、开裂、屈服、破坏)第42页/共49页432.5.1观测项目的确定整体变形 反映结构整体工作状况挠度，位移，转角，曲率……局部变形 反映结构局部工作状况应变，裂缝，钢筋滑移……广义变形 结构延性

第43页/共49页442.5.2测点的选择与布置测点宜少不宜多：突出重点、逐步逼近具有代表性：反映结构工作性能与工作状态避开缺陷位置布置校核测点良好的观测条件：减少误差、保证安全。第44页/共49页45上海音乐厅平移顶升全过程监测第45页/共49页462.5.3仪器的选择与测读原则切忌盲目追求仪器精度：相对误差不超过5％仪器量程应满足最大被测值的要求：宜在仪表满量程的20%～80%范围多点和远距离量测宜选用电测仪器计算机数据采集和数据处理动测试验的仪表，尤须注意仪器的线性，频响和相位特性的选择第46页/共49页472.7结构试验大纲试验各过程文件1）试件施工图及制作要求说明2）加载装置及仪器布置图3）试验原始记录4）数