土木工程试验

土木工程试验罗维刚兰州理工大学土木工程学院2019年03月01日E-mail:luowglutSCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.第5章常见结构试验类型单调加载静力荷载试验伪静力试验拟动力试验结构动力特性试验结构动力响应试验结构疲劳试验桥梁结构原位荷载试验SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.1单调加载静力试验

荷载图式的选择与设计

SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.单调静力荷载试验是指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标，研究结构受力性能的试验。荷载图式：荷载在构件上的布置形式（类型和分布方式）;设计原则：与理论计算图示一致或内力等效的荷载图示。即试验期间荷载与试件的关系（或称荷载谱），包含荷载程序与荷载大小。

1.荷载程序三阶段图5.1.1静载试验加载程序预载标准荷载（正常使用荷载）破坏荷载5.1单调加载静力试验

荷载制度

SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.2.荷载大小预载预载的目的在于：①使试件各部分接触良好，进入正常工作状态，荷载与变形关系趋于稳定；②检验全部试验装置的可靠性；③检验全部量测仪表工作正常与否；④检查现场组织和人员的情况，起演习作用。一般分三级；三次；每级取标准荷载的20％；脆性材料结构，不宜超过计算开裂荷载的70％(含自重)。

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分级加载

分级加载目的：①加载速度易控制；②变形易观测及分析；③各点加载易协调。图5.1.1静载试验加载程序SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.1单调加载静力试验

正式加载

分级：正常使用荷载之前，每级加载值不应大于正常使用荷载的20％，一般分5级加至正常使用荷载；接近极限或开裂荷载时减小荷载范围增加次数。满载时间：标准短期荷载作用下的持续时问。混凝土及钢30min。空载时间：受载结构卸载后到下一次重新开始受载之间的间歇时间称空载时间。混凝土45分钟；钢30分钟。SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.1单调加载静力试验

卸载卸载一般可按加载级距进行，也可以放大1倍或分2次卸完。SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.1单调加载静力试验

试验装置

5.1单调加载静力试验

SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.受弯构件的试验加载方案(a)(b)(c)图5.1.2简支梁试验等效荷载加载图示SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.1单调加载静力试验

受弯构件的试验量测方案挠度测量布置SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.1单调加载静力试验

受弯构件的试验量测方案应变测量梁正截面应变分布的测点布置（a）截面最大纤维应变；（b）测量中和轴的位置和应变分布规律SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.1单调加载静力试验

受弯构件的试验量测方案裂缝观测混凝土受拉区抗裂测点布置1~7-混凝土应变片测点SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.1单调加载静力试验

受弯构件的试验量测方案裂缝观测（a）（b）图5.1.10混凝土斜截面裂缝测点布置SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.1单调加载静力试验

受压构件的试验测点布置偏压短柱试验测点布置1—试件；2—铰支座；3—应变计；4—应变仪测点；5—挠度计SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.1单调加载静力试验

伪静虑力试俩验又扫称低旨周反脂复荷括载试脱验，骆属于愁工程脂结构燥抗震诉试验日。其学基本馅原理榴是用防低周包往复喉循环忽加载期的方共法对彻结构怖构件闭进行勤静力睡试验鹿，试蔑验中地控制逮结构洁的变校形值察或荷盆载量森，使献结构吼构件熟在正妹反两疑个方宜向反射复加数载和摊卸载漫，用辉以模忆拟结井构在席地震魄作用欲下的间受力愧过程堤。伪窝静扯力僻试歌验ps展eu部do聋-s扯ta封ti雨c知te维st功in职gSCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.2伪静力甲试验（1）变棒形控题制加食载法(位移爹控制)A：变幅走加载：扒恢复力津模型、摧强度、炎变形、君滞回特胁性、破痛坏机理城等；B：等幅净加载：哲强度及怜刚度退卷化等；C：变哥幅等璃幅混劲合加欲载：谱二次借加载静或加父载历鸦史对或性能滤的研克究。图5.2.4变幅加载图5.2.5等幅加载SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.2伪静啦力试蓬验单向雨反复庸加载茂制度(a)(b)图5.2.6混合加载（2）荷载傍控制加盐载法（3）荷载财－变形刃双控制仪加载法讲先控制慈力，屈救服之后闹控制位酬移SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.2伪静百力试物验（1）x、y轴双向军同步加医载（2）x、y轴双向研非同步忌加载图5.坚2.创7双向低伍周反复恋加载制额度SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.2伪静力究试验双向供反复弊加载淡制度(a)弓(b)梁柱节贺点试验装占置与变棕形特征SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.2伪静力藏试验试验装持置SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.2伪静力妻试验以剪切变形星为主洽的构滋件低亲周反色复试奖验装帅置SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.症2伪静姑力试跌验5.2伪静政力试庸验以弯剪变形伙为主处的构绕件低怒周反否复试忆验装复置SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.结2伪静力降试验1．荷载同及支颤座反干力2．荷载－逐变形曲递线3．塑性租铰区梢段曲吩率或镜转角4．节点核陈心区剪衬切角5．梁柱仗纵筋暴应力6．核心屋区箍递筋应景力7．钢筋变滑移8．裂缝SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.2伪静馅力试意验观测方华案梁柱节输点测点虽布置14325322SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.2伪静力烟试验滞回曲勤线是结毒构伪果静力蓝试验烫中，考以试句验荷毙载为忆纵坐挡标，缎以结闯构变握形为冻横坐糊标的制连续犯曲线盼。SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.2伪静惯力试料验几个溜常用筝概念结构荷蹲载（1）开袍裂荷革载（2）屈酒服荷跳载和罪屈服寺变形（3）极限长荷载（4）破坏内荷载和访极限变芽形5.2.10

荷载-变形关系曲线SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.伟2伪静力酸试验几个项常用留概念结构承刚度（1）初次删加载刚姑度（2）卸载狭刚度（3）反冻向加怎载、欠卸载庆刚度势和重眠复加晶载刚拜度（4）等效肉刚度SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.2伪静力刮试验几个贡常用象概念骨架曲先线在伪测静力怖试验虽所得遭荷载-变形盗滞回撞曲线棒中，博取所吉有每幻玉一级熟荷载犬第一箭次循印环的茄峰点职（卸晌载顶决点）齿连接窜的包报络线能作为宰骨架折曲线鲁，它献是每猎次循歇环的路荷载-变形曲构线达到筋最大峰乖点的轨吴迹。SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.2伪静力怒试验几个响常用乎概念延性交系数延性系大数是试宵验结构坝构件塑肢性变形毫能力的竭一个指零标，岁按下式傲计算：---纤--在荷迅载下拒降段锅相应呼于破隶坏荷竟载的材变形乡丰；---挪--相应驶于屈爆服荷彼载的丝式变形右。SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.齐2伪静芒力试寻验退化率强度退绝化率反妈映试验涂结构构桃件抗力浙随反复晶加载次双数增加备而降低日的指标挂。当研究果刚度退倦化时，妹即在位织移不变象条件下西，随反徒复加载日次数的我增加而捆刚度降吃低的情侵况，用察环线刚减度表示壮并按下污式计算到：SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.2伪静力兔试验能量耗伯散结构呢构件速吸收使能量医能力珍的好母坏，慕可由稻滞回吨曲线(结构或罩构件在牙反复荷咽载作用勺下的力济与非弹裕性变形甘间的关题系曲线)所包辆围的尘滞回愈环面绑积和艰它的肿形状线来衡顿量。甲由滞贡回曲辫线的兽面积蒸可以愤求得匪等效籍黏滞杨阻尼父系数：5.风2.追11等效黏遗滞阻尼文系数计语算SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.2伪静力觉试验受弯钢谈筋凝土包构件的博滞回曲圈线SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.做2伪静力膏试验1水平欺集中寄力模污拟地矛震力上，为反等效汪静力客；由缴静力广的方勾法验平证结形构部事分动董力性乏能。2试验滨荷载仰谱人给为设汉计，雅试验路频率聪低；半不能谣体现睬地震钢的动垒力特先性。SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.2伪静力生试验伪静剃力试昨验的箱特点臭与不货足SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.3拟动泻力试笑验拟动葬力试轮验SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.3拟动展力试挑验概念数值能计算遵与拟蚀动力耗试验景之间灶的比喇较SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.3拟动乳力试孙验加载旬装置拟动力轻试验的送加载设输备一般勒由计算翼机、加耗载装置斜与加载玻控制系往统等组酱成。计算孤机是加蜓载过帖程的这控制磨和试涛验数航据采僵集都备由计较算机忠来实保现，作同时受对试忙验结卡构的富其他尾反应班参数辜，如努应变舒、位肯移等溜进行骨演算煎和处姻理。加载勺装置负与加柔载控目制系寸统其功孟能是哑根据蚁该时怎刻由塔计算扔机传唉来的肺位移量指令仰转换咱为电抖压信悄号输蚁入，源用于毛电液返伺服莫系统番，使忙加载轨器按刮指定齿指令与工作但。拟歼动力曾试验饿可采禽用与沉静力芦试验阀或拟葵静力宰试验犬一样霞的加规载装础置。SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.3拟动想力试窜验试验吨步骤（1）在每计算轰机系扩统中肾输入带地震磁加速裙度时茫程曲盘线，暮并按恩一定速的时墓间间缺隔数您字化返。（2）把跨各时车刻的携地震焰加速条度值未代入罢运动与方程咱，解厚出时竭刻的伴地震愚反应击位移更值。（3）由参计算滩机控歇制电疑液伺北服加活载系赛统，员将施茫加到凳结构梁上，飞实现设这一默步的谁地震信反应签。（4）量测只此时试邀验结构命的反力始，并代薯入运动痒方程，巾按地震欢反应过替程的加东速度进众行时刻养的位移锋的计算早，量测浙试验结依构反力隆。（5）重复召上述步赞骤，按犬输入时多刻的地船震加速植度值，冈求解位串移和结仇构反力蹈，连续验进行加乞载试验动，直到心试验结尝束。输入票地震号波的达加速般度时兆程曲栗线SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.垫3拟动力洽试验拟动仙力试辆验的帆特点躲与局常限性特点1）拟动明力试验杀是将地脆震实际径反应所徒产生的投惯性力悟作为荷比载加在汽试验结乱构上；2）加数载过涌程完冰全可敏以看牙成是挪静态移的，恒试验位结构拉重现统地震懂作用览的反屿应也确就可鱼以人漆为的架缓慢胆进行级，特论别是筝破坏浪过程姻，更数利于涌观察糟和研蒙究。局限缴性1）不嫁是实搏时的叶试验负分析胆过程蚊；2）要求怒有一定娱的设备册和技术宪条件；3）拟动验力试验聚是用静身力试验丈方法来哀重现；SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.3拟动穗力试爹验5.楼3.松2地震模敏拟振动窝台试验SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.3拟动力率试验1振动台挡台体结惩构2液压驱裁动和动额力系统3控制槐系统4测试和姻分析系丛统SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.裕3.否2地震模输拟振动龄台试验5.3拟动力蓬试验SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.南3拟动羊力试溪验结构级的动拘力特崇性反姥映结欢构本午身所臂固有眨的动狼力特献性。妈包括犯结构叛的自构振频程率、狡阻尼搅系数五（比扇）、子振型勿等参旋数（樱动力粮参数塔或模鸦态参片数）家。这楼些参绍数决急定于育结构晴的形冒式、雕刚度恭、质粘量分筋布、馆材料隐特性认及构服造连高接等因因素真，而荐与外骨载无际关。澡结构界的动坏力特时性是忘进行宜结构筐抗震残计算侍、解筒决结惠构共庸振问壤题及茂诊断钳结构奸累积叔损伤蛛的基忌本依勾据。5.4结构东动力给特性研试验SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.4结构动谋力特性察试验SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.4检.1频率1自由毙振动柴法2强迫振迟动法（箭共振法宁）3环境随稼机振动稍法(脉动法)图6.2刮.2自由振膛动时间历程协曲线t5.尖4结构动宏力特性读试验SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.自由易振动福法5.4结构柿动力型特性柄试验SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.共振时慢的振动图形和瓶共振曲盟线5.笋4结构和动力姐特性钟试验强迫振简动法由共振借曲线求鼓阻尼辅系数序和阻械尼比AxBxm0.7狼07xmax用共批振法扁测建立筑物增振型5.4结构黑动力爱特性构试验强迫亲振动冤法脉动信秤号记录唐图5.4结构浆动力糟特性固试验环境随矿机振动掩法5.对4结构润动力弱特性玻试验环境包随机兵振动坐法5.4结构动碗力特性慕试验SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.乓4.于2振型5.4结构动领力特性姑试验SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.4拥.3阻尼结构避的动步力响理应试殿验是牵测定竟结构发在实翻际工超作时醋的振字动参蜂数（烛振幅激、频点率）及及性毁状，称例如狭动力朱机器交作用亮下厂添房结朴构的娇振动时、在促移动鸦荷载藏作用察下桥仓梁的穷振动花、地世震时以建筑叉结构盗的动淡力反抓应（酿强震盆观测续）等混。量毫测得深到的店这些驰资料甜，用侨来研罢究结父构的票工作姿是否朵正常王、安轻全，俩存在险何种虏问题声，薄连弱环兼节在乞何处然等。5.会5结构动煤力响应牛试验SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.粮5结构揪动力搅响应厘试验SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.5.5撇.1周期焰性动网力响惩应试雅验5.河5.磨2非周头期性易动力厘响应状试验1强迫振莫动共振羡加载2有控型制的任逐级扣动力遥荷载待测试1地震预模拟嫁振动包台2爆破饥震动3天然地窗震工程结族构中存碎在着许疫多疲劳仗现象，伪如承受召吊车荷衡载作用录的吊车灰梁，直储接承受违悬挂吊胶车作用咽的屋架陪。这些狡结构物流或构件停在重复窃荷载作旷用下达再到破坏甲时的应躁力比其游静力强巾度要低色得多，榆这种现肾象称为确疲劳。发结构疲汗劳试验提的目的武就是要慎了解在肆重复荷帽载作用疑下结构势的性能快及变化关规律。5.6结构疲依劳试验SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.疲劳测唤试项目疲劳测衣试荷载1)抗裂性贡及开裂捉荷载；2)裂缝宽添度及其训发展；3)最大挠雁度及其羡变化幅肠度；4)疲劳极烤限值。5.日6结构疲羽劳试验疲劳委测试缩慧程序疲劳试浸件安装修要求5.蠢7桥梁结挤构原位盟荷载试狡验SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.荷载工戏况为了稻满足净鉴定网桥梁赢承载妹力的达要求稍，试宪验荷做载工度况的敞选择算应反丘映桥笼梁结冈构的泊最不遇利受参力状树态，故简单通结构之可选1～2个工葡况，路复杂重结构躬可适雅当多正选几固个工强况，慌但不衣宜过戒多。覆在进袜行各深荷载测工况羞布置裙时，刚可参应照截厦面内哈力（衰或变叹形）筹影响势线进雕行，购一般暑设两哥三个恢主要黎荷载腐工况泽，同观时可谷根据钢试验钟桥梁群结构盟体系传的具扩体情里况再佛设若递干个卧附加岁荷载辛工况搬。5.7桥梁圣结构设原位卸荷载狐试验SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.荷载锡级别（1）静载躲级别为了桂加载姿安全杨和了队解结代构应田变和碧变位首随试爬验荷冠载增策加的巾变化么关系砍，对编桥梁坐荷载泄试验少各主宾要工宗况的嚼加载椒应分勒级进覆行，对而且东一般历安排老在开抗始的惕几个府加载蜜程序霞中执藏行。求附加靠工况铲一般纤只设懒置最狠大内由力加蚂载程拢序。l）分燥级控汽制的索原则阶。①蓝当加恋载分胳级较昂为方债便时游，可苹按最贸大控垃制截愉面内岗力荷遍载工谋况均皇分为4～5级。②像当使用悲载重车毒加载，葬车辆称菜重有困诵难时也读可分成3级加载敲。2）车辆治荷载加裕载分级陆的方法院。①逐她渐增加恢加载车萍辆数。察②先上庙轻车后候上重车刑。③加袄载车位括于内力沾影响线挑的不同弟部位。5.刷7桥梁结容构原位阿荷载试够验SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.荷载级狼别（2）动查载级扩别在动载苏试验中只，跳车漆、刹车拖、重物绸卸载、谎跑车以愚及脉动甲试验中殊，需对酿跑车的起速度和李重物的纹重量进渴行分级密处理。动载试浸验一般污安排标厕准汽车楚车列（纤对小跨受径桥也荷可用单无车）以王不同车琴速分别疾进行匀暑速跑车抬试验。付跑车速帆度一般系定为每忆小时5k胁m、10k完