土木工程测试课件6 结构静载试验

12§6-1结构静载试验概述概念：用物理力学的方法，测定研究结构在静载作用下的反应，分析结构的受力工作状态，评定结构的可靠程度。（1）发展和验证结构理论的重要途径:路标试验（2）发现结构设计问题的主要手段（3）建筑结构质量鉴定的直接方式（4）制定各类技术规范和技术标准的基础3§6-1结构静载试验概述分类：（1）实物试验和模型试验；（2）静力试验和动力试验；（3）短期荷载试验和长期荷载试验；（4）实验室试验和现场试验；（5）生产性试验和科研性试验；岳阳洞庭湖大桥三塔斜拉桥全桥静动力模型1：304§6-1结构静载试验概述结构试验的一般过程：（1）试验规划阶段：怎么做？试验大纲：试验目的、试件设计与制作要求、加载装置与加载方法、量测要求、试验进度、参加人员的组织分工、安全措施、经费预算、材料清单、辅助性试验。（2）试验准备阶段：准备试件的制作、试件的安装就位、加载系统的安装、加载设备和量测设备的率定、量测系统的安装、记录表格的设计、对重要数据表格进行估算。（3）加载试验阶段：实施（4）试验资料整理和总结阶段，怎么样？原始资料的整理和归档、试验数据处理和试验结论5§6-2结构静载试验的荷载系统1重力荷载系统：(1)加载值满足试验精度并且稳定，不受时间、环境或结构变形的影响；(2)加载能力有一定的储备；(3)能分级加载和卸载；(4)加载设备施加的荷载与实际一致，不应对结构有额外的约束。6§6-2结构静载试验的荷载系统1重力荷载系统：（1）重物直接加载均布载荷集中载荷7§6-2结构静载试验的荷载系统1重力荷载系统：（2）杠杆加载法放大率通常为3-5倍8§6-2结构静载试验的荷载系统2液压荷载系统：9§6-2结构静载试验的荷载系统2液压荷载系统：（1）液压加载系统的支撑结构①试验台支座支撑②反力墙结构10§6-2结构静载试验的荷载系统2液压荷载系统：（1）液压加载系统的支撑结构③非台座支撑11§6-2结构静载试验的荷载系统2液压荷载系统：（2）试验机加载系统刚性压力机12§6-2结构静载试验的荷载系统3电液伺服荷载系统：液压源、控制系统、执行系统基本工作原理13§6-2结构静载试验的荷载系统4机械荷载系统：14§6-2结构静载试验的荷载系统5气压荷载系统：面积加载正压加载负压加载气囊15§6-4一般结构的静载试验方法1试验加载方法（1）荷载图式在试验结构构件上的荷载布置形式(包括荷载类型和分布情况)称为荷载图式；原则:荷载图式应与计算简图相一致；如果无法或不便满足，应采用与计算简图等效的荷载图式。等效荷载：加在试件上、使试件产生的内力图形与计算简图相近、控制截面的内力值相等的荷载16§6-4一般结构的静载试验方法1试验加载方法等效荷载：17§6-4一般结构的静载试验方法1试验加载方法（2）加载程序：加载级距、加载卸载、循环次数、级间间歇时间等的有序安排。18§6-4一般结构的静载试验方法2试验观测方案（1）确定观测项目：说明外部作用荷载与结构变形的相互关系。变形：反映结构整体工作状况、局部的工作状况（2）测点的选择和布置；原则：测点宜少不宜多，突出重点；必须有代表性；布置一定数量校核点；便于安全测试。（3）仪器选择与测读原则；仪器选择：精度和量程要求、机械和电测仪器的比较、测读时间测读原则：按一定的时间间隔、恒载、记录环境情况、及时整理数据强调：全部测点读数时间基本一致。19§6-5结构抗震性能的静载试验1拟静力试验用低周往复循环加载的方法对结构构件进行静载试验，试验中控制结构的变形值或荷载量，使结构构件正反两个方向反复加载和卸载，模拟地震荷载对结构的受力过程。加载装置与加载方法变位移变力变力变位移试验观测项目与量测要求力、位移、应变弯矩和曲率剪力和剪切应变扭矩和扭转角Q低周反复荷载试验每级控制荷载或控制变形的条件下，一般重复三次。T20§6-5结构抗震性能的静载试验1拟静力试验以弯剪变形为主的构件低周反复试验装置千斤顶反力架铰荷重传感器位移传感器21§6-5结构抗震性能的静载试验1拟静力试验试验数据的确定原则和方法开裂荷载屈服荷载和屈服变形极限荷载破损荷载和极限变形：0.85极限荷载装置简单，试验加载速度慢，一次加载最长不宜超过30分钟，缺点是不能与地震记录挂钩，加载程序由研究者根据经验和理论分析主观确定。22§6-5结构抗震性能的静载试验2拟动力试验：联机试验计算机模拟实际地震位移时程曲线电液伺服加载，量测结构反应，计算出加载后结构的变形将结构变形转化为控制信号，驱动加载器强迫结构按实际地震反应，实现结构的变形和受力。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时刻结构荷载和变形与地震作用下所经历的真实过程完全一致。23§6-6静载试验的数据处理1试验数据的处理：自学借助材料力学、结构力学、弹性力学的知识（1）挠度计算；简支梁板：支座沉降、自重、设备重力、加载图式悬臂构件：支座转角、支座沉降支座测点偏移、结构徐变影响（2）应力计算；应力值、主应力的方向（3）内力计算；（P161）根据实测的应变值计算截面内力拉压构件：轴向力拉弯构件：轴向力和弯距双向弯曲：24§6-6静载试验的数据处理2各种曲线图绘制：选择合适的坐标系，使曲线在45°附近①荷载—变形曲线反映结构工作的全过程及基本性质直线1表示结构在弹性范围内工作曲线2表示结构的弹塑性工作状态曲线3一般属于异常现象，源自仪器错误或临近构件参与工作25§6-6静载试验的数据处理2各种曲线图绘制：②荷载—应变曲线反映荷载与应变的关系及应变与荷载增长规律测点1：受压区测点2：受拉区测点3、4：主筋处测点5：靠近截面中部，先受压后受拉26§6-6静载试验的数据处理2各种曲线图绘制：③截面应变图一般选取内力最大的控制截面绘制了解应变沿截面高度方向的分布规律及变化过程，以及中和轴移动情况等可用于推算受压区和受拉区的合力值及作用位置，算出截面弯矩或轴力27§6-6静载试验的数据处理2各种曲线图绘制：④构件裂缝及破坏图绘制时，用坐标纸或方格纸按比例先作一个裂缝开展面的展开图。然后，在展开图上描出裂缝的长短、间距，注明“分级荷载/裂缝宽度”，试件方位、编号等。28§6-6静载试验的数据处理3结构的性能评价承载力评定：vu0≥γ0[vu]挠度评定：Us≤[U]抗裂评定：γcr0≥[γcr]裂缝宽度评定：Ws.max≤[Wmax]