试验结构实验技术讲稿静力部分

结构试验技术StructuralTestingTechnology

陈再现副教授、博士上课了！！！12第三章工程结构静载试验§3.1概述建筑结构作用直接作用间接作用荷载作用温度变化、不均匀沉降等静载作用动载作用拟动力试验单调加载试验低周往复试验3第三章结构静载试验§3.1概述本章主要讲述内容为：静载加载系统：加载设备、装置及加载方法静载量测系统：量测仪器和量测方法常见结构静载试验方法：梁板、柱、桁架、墙体和网架静载试验数据修正与处理方法4§3.2静载试验加载系统重力加载液压加载电液伺服加载机械加载气压加载加载系统附属设备：支座、支墩、分配梁等5§3.2试验加载系统静力加载系统必须满足以下基本要求：符合试件受力方式和边界条件要求荷载值应能保持相对稳定，不会随时间、环境条件的改变和结构的变形而变化，保证荷载量的相对误差不超过5%加载设备应有足够的强度和刚度，并有足够的安全储备能分级加载和卸载，以便控制加载速度和卸载速度。6一、重力加载重力加载：将物体本身的重力施加于结构上作为荷载。实验室试验：常用标准铸铁砝码、混凝土块、水箱现场试验：就地取材，常用砂、石、砖块等建筑材料，或是钢锭、铸铁、废构件等。重物可以直接施加或者通过杠杆间接施加于试验结构或构件上。特点：荷载容易取得，但加载费工费时。§3.2试验加载系统71、荷重块加载可以有规则地放置于结构上，作为均布荷载如图1-1所示。颗粒材料装袋或装箱。§3.2试验加载系统8内拱要求：要求堆放整齐，每堆宽度<跨度的1/6，并且每堆之间有一定的间距。§3.2试验加载系统9§3.2试验加载系统10§3.2试验加载系统112、用水直接用作均布荷载加载

可用水的高度计算控制荷载值，当结构变形过大时，应注意水荷载的不均匀性所产生的影响。§3.2试验加载系统123、荷重盘加载荷重盘是承荷重的吊盘，用于施加集中荷载如下图所示，荷重盘一般用钢筋和角钢焊接而成，其平面尺寸根据测试的需要决定其强度必须是足够保证安全。吊杆与荷重盘的自重应计入第一级荷载。§3.2试验加载系统133、荷重盘加载

1.试件2.支座3.重物4.吊篮5.分配梁

特别适合于现场做屋架试验§3.2试验加载系统144、杠杆加载杠杆加载也属于重力加载的一种。当利用重物作为集中荷载时，经常会受到荷载量的限制，利用杠杆的放大作用，可以减小荷重块的用量。杠杆通常用型钢制成，也可用钢板焊接而成，在加载量不太大的情况下，可以用木制杠杆。§3.2试验加载系统15现场试验杠杆加载的支承方法（a）（b）现场试验杠杆加载的支承方法（a）墙洞支承；（b）桩支承§3.2试验加载系统16二、液压加载

液压加载是目前结构试验中应用比较理想的一种加载方法，也是结构试验中最常用的加载方法，它的最大优点是利用油压使液压加载器产生较大的荷载，试验操作安全方便。尤其是电液伺服系统在试验加载设备中得到广泛应用后，为结构动力试验模拟地震荷载、海浪波动等不同特性的动力荷载创造了有利条件，使动力加载技术发展到了一个新的高度。§3.2试验加载系统17二、液压加载（1）工作原理：是用高压油泵将具有一定压力的液压油压入液压加载器的工作油缸，使之推动活塞，对结构施加荷载。荷载值由油压表示值和加载器活塞受压底面积求得，也可由液压加载器与荷载承力架之间所置的测力计直接测读。（2）常见形式：手动液压加载器；单作用液压加载器；双作用液压加载器。§3.2试验加载系统181、手动液压千斤顶使用时先拧紧放油阀，掀动手动油泵的手柄，使储油缸中的油通过单向阀压入工作油缸，推动活塞上升。最大出力可到5000kN，行程200mm.§3.2试验加载系统19缺点：每台千斤顶必须有专人操作，不能很好实现多点同步加载。§3.2试验加载系统回油供油供油回油202、油泵液压千斤顶油泵液压千斤顶如图所示，由电动油泵提供油压§3.2试验加载系统212、油泵裹液压千税斤顶可以在倚油泵出扭口接上溜分油器决，可组症成多点拣同步加帖载系统个适应多文点同步墓加载要驱求。§3.2试验加叉载系统3、液压鸣加载系隐统千斤顶与却支承系统塞组成液压板加载系统猫，如图所子示是一个雁常用加垂倡直荷载的悔装置形式兰色是液压千叮斤顶，黄色是测力计五，桔黄色是反力架加载架常用钢写制成，横梁可沿加载灾架上下调窃节，试验台座为1米以上肃至几米林厚的劲海性钢筋写砼结构尚。试验台座缘瑞形式有：槽道式、地锚式、孔洞式（台面娇下有地镰下室）§3.芹2试验加载蒙系统22§3.2试验加源载系统23§3.疲2试验加载赖系统24液压水蜂平加载苦装置：（a）（b）图3.6.7水平反力装置1－反力墙；2－试验台座；3－推拉加载器；4－试件；5－反力架；6－千斤顶滚轴连接5631233NNF1F2§3.2试验加载宣系统25大型结虹构试验贤机也是典岸型的液硬压加载漫系统，目前试翅验室中筹应用较跌多是结构长柱梨试验机，不过杨把荷载颜架、机养座、加雨载器等恩组成工疗作单元榨，其余坝部分组托成操纵拴单元，眯二部分经用油管稍连接起倚来。国碧内普遍拌使用的矩长柱试混验机的古是5000狗kN，试件最皱大高度可伙达6m，用以诸进行柱帮、墙板傻、砌体个、节点纠和梁的惯受压与弃受弯试时验。§3.2试验加载蚕系统26§3.吃2试验加份载系统27§3.绘2试验加载聚系统28三、电液冶伺服加载远系统电液伺服视加载系统裙是一种比誓较理想的奋试验设备灾，它可以业较为精确欺地模拟所钞受的实际昼荷载（静申力荷载与伏动力荷载煌），如模拟地震留、海浪等复杂荷洪载。能以一個极小的信号輸入，来控制出力极大的液压輸出，并由实际輸出端茶的反馈信号匀与输入信四号相比较，产生一个误差信号，再以误差信号制作为输出炭状态之修正，屋以达到精确控制的目的。§3.2试验加免载系统2930汽车转碎向系統§3.2试验加句载系统31汽车刹葬车系统§3.显2试验加舌载系统32飞机操控系統§3.2试验加载绩系统33防爆机器人§3.2试验加滔载系统34导弹射控系統§3.户2试验加滴载系统35神七飞鞭行模拟俭器§3.视2试验加载治系统液压源加载器控制系统§3.2试验加铲载系统3637动力系姥统配电爹柜应冷却系齐统动力系盏统§3.中2试验加戏载系统液压源38液压源加载器控制系统§3.2试验加载叹系统1－铰支杀基座;俘2－位移烘传感器;3－电液伺骨服阀;4－活塞杆;5－荷载剩传感器;6－螺旋垫泛圈;7－铰支接迷头1234567电液伺服平加载器§3.2试验加散载系统3940液压源加载器控制系统§3.挪2试验加载杰系统41§3.2试验加载早系统控制系统电液伺服盛加载系统傻的工作原愧理如图所编示是电棍液伺服晴加载系盯统的电线压控制已闭环回届路。VV－V＇V＇1243561－指令信谢号；2－调整床放大系拌统；3－油源坚；4－伺服谅阀；5－作动器滤；6－传感方器§3.即2试验加载宴系统42电液伺舰服加载皇系统的烘特点：可用于不同的慨控制系统球（力、位承移、速度牲、加速度耍、应变等双）以小能量贵的輸入指庄令经放大后而得到很大的輸舒出是一種具俊有反馈（Feed李Bac蠢k）的控制在结构抗秃震试验中仁的地震模篮拟振动台鲁试验、结乱构拟动力叼试验和结另构拟静力掌试验得到负广泛应用阵。§3.2试验加钻载系统43四、机薯械机具伯加载机械力董加载常叠用的机舍具有倒链葫芦描、卷扬机液、绞车、辆花篮螺丝旦、螺旋千继斤顶及弹配簧等。优点仆是设备简铁单，容易凳实现。泄缺点是荷蹦载值不大岸。§3.2试验加托载系统44四、机械诊机具加载葫芦、馅卷扬机趣、绞车拉和花篮盐螺丝等曲主要用糠于远距离束或高耸继结构加载。联百结滑轮组获可以改变剖作用力的始方向和拉茅力大小。颂拉力大小浇通常用拉力测力锣计测定。§3.叠2试验加勉载系统45四、机械荷机具加载弹簧、螺蛛旋千斤顶攀均较适用惭于施加长期试验荷载。螺较旋千斤顶嘴由涡轮蜗常杆等组成袄，使用类晓同普通手批动液压千庄斤顶。弹现簧可直接也旋紧螺帽脏，靠其弹柏力加压，岂用百分表测其压缩饲变形确定荷载值。§3.备2试验加施载系统46五、气射压加载气压加亏载有两染种。一向种是用艰空气压舱缩机对栋气包充气，给试件今加均匀荷侵载。另一冤种是用真坛空泵抽出试件与台烈座围成的淘封闭空间衫的空气，形成缸大气压窄力差对婚试件加宝均匀荷右载。§3.2试验加载饭系统47正压加冶载：用空气迁压缩机着对气囊陈充气，禾给试件花施加荷雷载，压什力可到180赛KPa。§3.础2试验加已载系统48负压加雁载利用真廊空泵抽完出试件宪与台座流形成的译封闭空煮间的空暂气，形粪成大气岂压力差虾对试件闭施加均番布荷载章（可到100罗KPa供)，压力蝇值用真趴空表测篮量。§3.2试验加载攻系统49六、加载钢系统附属格设备试件支撑靠装置：支幅座和支墩荷载传酷递装置照：分配向梁、卧远梁荷载反力干装置：反淋力架和台絮座§3.暮2试验加摘载系统501、试件支伐承装置支承和传然力、模拟顿实际荷载善图式和边肠界条件，魔通常由支座和支馅墩两部分组督成。支座支座的匀型式和瞒构造与试件类袭型、边红界条件等因素聪有关，歪有铰支座和猛固定支座两种。1）铰支迷座：铰支座炼一般用很钢材制镰作，其雅型式有疾滚轴式轻和刀铰硬式两种对。§3.奖2试验加骆载系统51§3.筹2试验加载兔系统5253§3.五2试验加宵载系统常用几种雨支座的形恰式上下垫板朴尺寸应分舌别按试验舒和支墩局荒部承压考床虑，梁类馋构件，上爪垫板宽度摩不应小于默梁的底面乳宽度。垫板长欣度按下然式计算放：式中：——最大支赏座反力兵；b——上垫板徐宽度；fc——试件材槽料抗压钥强度设盈计值MPa铰支座迅设计§3.2试验加烫载系统54上下垫板章要有一定课刚度，厚誉度可按下傻式计算：式中：fc—混凝土画抗压强胞度设计填值MPa；l—板长；f—钢材计算乖强度。§3.晓2试验加禽载系统55滚轴选氧择：滚示轴的长妥度，一挖般取等箱于试件境支承处截面宽似度b，滚轴直室径参照下表沾选用滚轴受力

(kN/mm)<22～44～6直径D(mm)40～6060～8080～100§3.测2试验加载仪系统562）固定支宵座一般采释用螺栓将试件地傻梁固定于定试验台座堆。§3.2试验加雹载系统57§3.稠2试验加载煌系统58§3.2试验加相载系统59支墩现场试翅验的支折墩：多涝用砖块鄙砌筑或娘用混凝挡土浇注桌而成，臣支墩上裤部应足姿够平整并应疫垫钢板。支墩本铺身应有足铁够的强度和刚索度，支承农底面积要要按地诵耐力进构行复核铜验算，磨保证试牧验时各葛支墩不兽发生过散度的变寄形或不伟均匀沉学降。在牧试验荷贡载作用忌下，支辅墩和地尚基的总贪压缩变牧形不应吨超过试魂件挠度化的1／10。若试歇验需要览两个以苦上支墩绩时，各纱支墩的抗刚度均嗽应相同盈。实验室试我验的支墩乏：用钢材或钢唯筋混凝土制成专港用支墩渠，支墩誓的高度秧一般在400～600筛mm，以满殖足仪表激安装、馆观测和饱加卸荷扫载的要请求§3.愁2试验加射载系统602、荷载铜传递装窝置作用：砖将加载矮设备产厚生的荷宜载按试验摇荷载图效式的要蚕求传递到试验的网结构上，国同时满足分配和荷扑载作用形只式转换的要求。仰有分配梁动和卧梁。§3.除2试验加载堆系统61分配梁分配梁是南将集中作统用于一点弄的荷载转耀换为作用居于试件的偏多点分荷逢载的设备衣，如图所辞示，一般跪用型钢制押成。分配梁一药般均为单跨简页支梁形式，不笔能用多跨洗连续梁的磁形式。分配梁是层数不宜大陵于二层，以保辆证荷载草的正确怎分配、饼传递和现试验的嫩安全。鹊分配梁诵本身应垄有足够率的强度吵和刚度§3.理2试验加载倍系统62卧梁卧梁的作庆用：是将浅若干个加兼载点的集猪中荷载转蹈换成均布荷载施加于朵试件的只端面。缓为了保眨证荷载悬的正确煌传递，籍卧梁必美须有足犁够的强度和刚挪度。卧梁安友装时与试药件端面之贯间应平整辅设砂威浆垫层，砂浆暗强度不悬应低于犁试件混递凝土强菜度等级级的50%。对于承受幅集中荷载主作用的卧猎梁表面应勾辅设钢垫板，防止局横部受压破日坏。§3.2试验加鞋载系统63§3.2试验加载产系统643、荷载行反力装肢置反力架提供反力炉的加载装塘置，有竖向和兔水平两种。§3.2