杨晓明-建筑结构试验-第三章-结构静载试验

建筑工程学院辽宁工程技术大学建筑结构试验结构静载试验主讲教师：杨晓明2020/2/122主要内容1静载试验的加载设备2试验装置的支座设计3应变测试技术4静载试验的测试仪器5静载试验实例2020/2/123静载试验的加载设备重力加载液压加载机械加载气压加载2020/2/124砝码、混凝土立方块、水箱、铁锭、废构件、水、汽车等砂，石，砖—荷载稳定—荷载不稳定重物静载试验的加载设备——重力加载≥50mm≤l/5构件标志长度l加载重物试件支座保护块2020/2/125静载试验的加载设备——重力加载2020/2/126静载试验的加载设备——重力加载荷载传感器索杠杆钢梁2020/2/127静载试验的加载设备——重力加载重力加载的特点：取材容易，加载设备简单，荷载值不随结构变形而变化；用于长期试验和现场试验。一般来说加载劳动强度大，安全性差；对于破坏性试验，应采取措施降低重物块坠落距离，以防试件破坏时剧烈垮塌，出安全事故。2020/2/128静载试验的加载设备——液压加载液压加载法是利用油泵将液体压力升高，通过液压加载器对结构施加作用力的一种方法。液压加载法是目前结构试验中应用较为普通的一种加载方法。它最大的优点是输出力大，操作安全方便，与计算机连接可实现自动控制。最理想、最普遍的加载方式2020/2/129静载试验的加载设备——液压加载一、液压加载器—千斤顶原理：用压油泵将具有一定压力的液压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。单向or双向活塞储油缸工作油缸油泵油缸油压表进油阀回油阀手柄(电动)试件承力台2020/2/1210静载试验的加载设备——液压加载2020/2/1211静载试验的加载设备——液压加载二、液压加载系统(同步液压加载设备)：试验台座和支座、反力架传感器等设备配套组成液压加载系统。承力架试件液压加载器操作台管路系统试验台座2020/2/1212静载试验的加载设备——液压加载三、液压试验机：2020/2/1213静载试验的加载设备——液压加载四、电液伺服液压加载系统位移控制荷载控制应变控制控制柜伺服阀作动器液压源荷载传感器位移传感器应变传感器控制指令减法器伺服阀控制信号反馈信号放大器函数发生器计算机—双闭环，数字化，可以输入各种复杂波形，边计算边控制。位移控制荷载控制应变控制伺服阀位移传感器双向作动器球铰荷载传感器试件应变片放大器2020/2/1214静载试验的加载设备——液压加载2020/2/1215静载试验的加载设备——机械加载吊链、卷扬机、绞车、花篮螺丝等配合对结构施加拉力，还可以与滑轮组联合使用改变力的作用方向和大小。拉力的大小通常有拉力测力计测定，根据测力计的量程有两种安装方式。2020/2/1216静载试验的加载设备——气压加载由于气压加载产生的是均布荷载，所以尤其适用于平板和壳体试验。气压加载法有两种：一种是正压加载，另一种是负压加载。正压加载是用空气压缩机对气囊充气，给试件加均匀荷载。储气室的作用是储气和调节气囊的空气压力，空气压力由气压计测量。对于某些封闭结构，可以利用真空泵抽气的方法，形成大气压力差对试件施加荷载。负压加载方法主要用于模型试验中。2020/2/1217主要内容1静载试验的加载设备2试验装置的支座设计3应变测试技术4静载试验的测试仪器5静载试验实例2020/2/1218试验装置的支座设计铰支座2020/2/1219试验装置的支座设计固定边界2020/2/1220试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架自平衡式台座2020/2/1221试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架板式试验台座2020/2/1222试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架箱式试验台座2020/2/1223试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架反力刚架2020/2/1224试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架反力墙2020/2/1225主要内容1静载试验的加载设备2试验装置的支座设计3应变测试技术4静载试验的测试仪器5静载试验实例2020/2/1226应变测试技术——电阻应变片电阻应变片工作原理利用电阻应变片作为传感元件，将应变片贴在被测物体上，会随被测物体的变形而拉长或收缩，从而改变电阻值，反映被测物体应变的大小。2020/2/1227应变测试技术——电阻应变片应变仪工作原理构件的应变值一般均很小，当材料处于弹性阶段时应变约为10-6—10-2，故应变片的电阻变化率很小,需用专门仪器进行测量,测量应变片的电阻变化率并能自动转化为应变的仪器称为电阻应变仪。其基本测量电路为惠斯登电桥。R3R42020/2/1228应变测试技术——电阻应变片惠斯登电桥：当它的桥臂上的四个电阻满足关系时，其输出端的输出电压为零,此时,称为“电桥平衡”。电阻改变了△R1，△R2，△R3和△R4时，电桥就有可能不平衡，其输出端将有电压输出。当电阻改变量与阻值相比很小时，输出的电压与电阻的改变量的关系为：4231RRRR)()(4433221122121RRRRRRRRRRRRUU2020/2/1229应变测试技术——电阻应变片实验时通常将粘贴在构件上的四个相同规格的应变片作为桥臂上的四个电阻)(444332211RRRRRRRRUU43214KUU“邻臂相减，对臂相加”2020/2/1230应变测试技术——电阻应变片有时只在电桥的AB和BC端接应变片，而在AD和DC端接应变仪内部的两个阻值相等的标准电阻。这种接线法称为半桥接线法。43214KUU2020/2/1231应变测试技术——电阻应变片温度补偿技术粘贴在试件测点上的应变计所反映的应变值，除了试件受力的变形外，还包含试件与应变计受温度影响而产生的变形和由于试件材料与应变计的温度线膨胀系数不同而产生的变形等。这种变形不是荷载效应，一般采用温度补偿方法加以消除。LΔLCΔLF2020/2/1232应变测试技术——电阻应变片2020/2/1233应变测试技术——电阻应变片2020/2/1234应变测试技术——电阻应变片主应力方向已知的平面应力测量1222212111EE主应力方向未知的平面应力测量应变花贴片σ2ε1ε22020/2/1235应变测试技术——电阻应变片应变片种类1，2，3，7，9.箔式电阻应变片4.半导体应变片5.丝绕式电阻应变片6.短接式电阻应变片8.焊接电阻应变片2020/2/1236应变测试技术——电阻应变片应变片选用工作环境：温度保证、地下工程中防潮特性好被测物材料性质:弹模高,基长小;粗晶粒岩石混凝土选用基长长按被测试件受力状态和应变性质：应变花变化大选用基长小，变化小选用基长按测量精度：标距、电阻值、灵敏度2020/2/1237应变测试技术——电阻应变片应变片粘结工艺应变片检查：外观检查、电阻值检查表面处理：刮刀除锈、砂布打磨、脱脂棉擦洗、吹风机烘干贴片与固化：画线、涂胶、用玻璃纸压、调整、补胶粘贴质量检查：外观检查、电阻值检查、绝缘电阻检查、连接电阻应变仪检查连接导线：导线固定、导线焊接防潮处理：凡士林、石蜡等2020/2/1238应变测试技术——电阻应变片•检查应变片质量•挑选能组成温度补偿的应变片（阻值相差小于±0.1Ω)••2020/2/1239•在选定贴应变片的位置划出十字线•划线深度要适中2020/2/1240•先用粗砂纸打磨结构表面•再用细砂纸精磨(45º交叉纹)2020/2/1241•用棉纱或脱脂棉花沾丙酮清洁结构表面•擦洗2~3遍后，表面不可再用手接触！2020/2/1242•用透明胶带将应变片与构件临时固定•移动胶带位置使应变片达到正确定位2020/2/1243•在应变片反面涂上一滴胶水(大小视应变片面积而定)•胶水量不宜过多2020/2/1244•将塑料薄膜盖在应变片上，用母指按压挤出多余胶水•按压时间一般1分钟，室温低时适当延长2020/2/1245•将应变片引线拉起至根部(引线如粘在构件上需小心操作!)•在紧连应变片的下部用胶水粘接一片连接片(焊片)2020/2/1246•为了使胶水快速固化，可用电吹风加热处理（注意距离）•用万用表测量应变片绝缘电阻值，应大于20MΩ2020/2/1247•将应变片引线焊接在接线片上，焊点要光滑牢固。•引线需形成弧线与接线片相连2020/2/1248•将连接应变仪的导线焊接在接线片上（注意焊接质量）•把导线用绝缘胶带固定在构件上，再一次检查应变片质量2020/2/1249•在应变片周围涂上单分子硅胶或石蜡（防潮需要）•涂胶或石蜡前也要清洁表面2020/2/1250•硅胶固化后应变片粘贴工作完毕•在连接应变仪前再次检查应变片的阻值和绝缘情况2020/2/1251主要内容1静载试验的加载设备2试验装置的支座设计3应变测试技术4静载试验的测试仪器5静载试验实例2020/2/1252静载试验的量测仪器试验仪器仪表的主要技术性能指标⑴精度：准确程度。⑵量程：量测物理量范围、工作频率范围⑶灵敏度:输出变化与输入变化比值⑷分辨率：能测量的最小变化⑸线性度：与理想线性接近程度⑹稳定性(漂移)2020/2/1253静载试验的量测仪器线位移传感器2020/2/1254静载试验的量测仪器倾角传感器2020/2/1255静载试验的量测仪器测力传感器2020/2/1256静载试验的量测仪器裂缝量测仪器电阻应变突变点；放大镜观测法2020/2/1257主要内容1静载试验的加载设备2试验装置的支座设计3应变测试技术4静载试验的测试仪器5静载试验实例2020/2/1258静载试验实例实例一：简支钢筋混凝土梁受弯破坏试验实例二：钢桁架非破坏静载试验2020/2/1259本章小结1静载试验的加载设备重力加载、液压加载2试验装置的支座设计铰支座、固定边界、台座、反力架3应变测试技术电阻应变片、电阻应变仪、温度补偿、应变片粘结4静载试验的测试仪器位移、转角、力、裂缝5静载试验实例