长安大学建筑结构试验详解

建筑结构试验冀德学石晶课程主要内容

第一章结构试验概论

第二章结构试验设计

第三章结构静载试验（单调加载实验）

第四章结构动力特性试验

第五章结构抗震试验

第六章结构试验现场检测技术

实验项目实验一常用机械式量测仪表使用技术实验二电阻应变片粘贴与检测技术

实验三静态电阻应变测量技术

实验四钢桁架非破坏试验

实验五结构动力特性的测定试验

实验六混凝土结构非破损检测技术应用第一章结构试验概论

1-1 结构试验任务

《建筑结构试验》是土木专业的一门专业技术课,主要介绍结构试验的方法、程序和基本原理。通过这门课的学习，使学生获得结构试验方面的基础知识和基本技能，并能够进行一般结构试验的设计与实施。

结构试验的任务是：以试验构件或模型为对象，通过使用测试仪器和试验设备，对结构物受作用后的性能进行观测，通过对量测数据的分析（如荷载、应力、变形、应变、温度、振幅、频率、裂缝宽度等），了解并掌握结构的力学性能，并对试验对象的结构性能做出评价，为验证和发展结构计算理论提供试验依据。

结构试验是研究和发展

结构计算理论的重要手段

特别是混凝土结构、钢结构、砌体结构等设计规范所采用的计算理论，几乎全部是以试验研究的直接结果作为基础的。

结构试验是一门综合性很强的课程

√应该具备结构工程专业知识（结构、材料、施工）。

√应该掌握材料力学、结构力学、弹性力学、混凝土结构、钢结构等相关知识。

√应该了解机械、液压、电工、电子及计算机方面的相关内容。

1-2 结构试验目的

根据不同的试验目的，结构试验

一般分为：

★科学研究性试验

★生产鉴定性试验

1-3 结构试验分类

按试验对象尺寸大小分为：真型试验模型试验

按试验对象是否破坏分为：•破坏性试验•非破坏性试验

按试验场地分为：•实验室试验•现场试验

第二章结构试验设计

2-1 结构试验设计概述

一、结构试验的四个阶段

1．试验规划与设计2．试验准备阶段3．试验实施阶段４.试验数据分析与总结

二、试验大纲内容

1．试验的目的与意义2．试验构件设计3．试验装置与加载装置设计4．试验观测方案设计5．试验经费预算6．试验进度计划7. 试验安全措施

三．结构试验运行程序

2-2 试验设计内容

一、试验构件设计1．试件形状设计2．试件尺寸设计3．试件数量设计4. 试验模型设计

（一）试件形状设计

单个构件：梁、板、柱

节点试件：平面节点、空间节点

3. 空间结构模型：缩尺模型、相似模型

a. 对单一构件设计时，一般构件（如梁、板、柱、桁架等）实际形状都能满足试验要求。

b. 对节点形状设计，特别是对于从整体结构中取出部分构件单独进行试验时，必须注意其边界条件的模拟，使其能如实反映该部分结构构件的实际工作状态。

空间模型

（二）试件尺寸设计

1. 静力试验：

单梁、柱或节点试件比例为真型的1/4～1，

整体性试件可取1/10～1/2，

砼构件截面边长应在12cm以上。

2. 动力试验：

振动台试验模型比例为1/50～1/4。

（三）、试件数量设计

生产性试验：按照《预制混凝土构件质量检验评定标准》中结构性能检验规定，确定试件数量。

科研性试验：根据试验对象各参数构成的因子数和水平数来决定试件数目—正交试验法。

如混凝土试件因子有：配筋率、配箍率、剪跨比、混凝土强度等级共4个因子数。

其中混凝土强度等级有3个水平数：C20；C30；C40。由试件参数的因子数和水平数用正交试验法确定试验构件个数。

若4个因子各有3个水平数则选L9(34)正交表。（四）试验模型设计

▲真型试验：规模大、难度大、经费多

▲模型试验：尺寸小、难度小、易实现、经费少

◆模型设计依据：相似理论

★几何相似常数

★材料相似常数

★质量相似常数

★荷载相似常数

下标m与p分别代表模型和真型

静力试验模型设计的相似条件

按相似条件推算真型结构的数据

由模型试验获得的数据

可推算得到真型结构的数据

二、试验加载方案设计

1．试验加载图式设2．试验加载方案设计３．试验加载制度设计

1．试验加载图式设计2．试验加载装置设计3．试验加载制度设计

三、试验测试方案设计

1．观测项目的确定2．测点的选择与布置３．仪器的选择与测试方法

第三章结构静载试验（单调加载试验）

3-1 概述

结构静载试验是结构试验中最基本最常用的一种试验。静载试验又称单调加载静力试验。所谓“静力”是指试验过程中试验结构的反应不包含任何惯性作用和加速度的影响。

结构静载试验主要研究结构在静荷载作用下结构及构件的强度、刚度、抗裂性、稳定性等基本性能和破坏机制。

3-2 静载试验加载设备及加载方法

一、对试验荷载及加载设备的基本要求

1．试验荷载的作用方式必须使被试验结构或构件产生预期的内力和变形方式。2．试验荷载传力方式和作用点明确，设备产生的荷载数值要稳定，且便于进行控制和测量。3．加载设备或装置不应参与结构的工作，不改变结构或构件的受力状态。４．加载设备本身应有足够的强度和刚度。

二、静载试验加载方法

（一）重力加载法

1．直接重力加载法：把符合试验要求的重物按试验加载程序直接放置在结构上。

（二）液压加载法：液压加载设备是结构实验室最常见的加载设备。

液压加载系统由液压泵源、液压管路、控制装置和加载器组成。

1．液压加载装置液压加载装置是由加载反力架、试验台座和液压系统组成。

２．液压加载器（千斤顶）种类：手动千斤顶、电动千斤顶、单向作用千斤顶、双向作用千斤顶。

３．液压试验机种类：万能材料试验机、压力试验机、长柱试验机。

4．电液伺服液压试验系统

（1）组成：液压泵源、液压管路、控制系统、电液伺服加载器。

（2）电液伺服加载工作原理：

1、系统工作时，电液伺服阀根据指令（电流）信号调节压力油的流量，驱动作动器产生荷载。

2、安装在作动器上的力传感器和位移传感器，可检测加载器所产生的压力和位移，并将检测结果（反馈信号）传送至控制系统。

3、控制系统将指令信号和反馈信号进行比较，根据两者之差产生调节指令信号，再送到电液伺服阀，调节作动器的位移和荷载。

4、如此循环，直到指令信号和反馈信号之差满足控制精度要求。

（3）电液伺服加载系统主要特点：

a. 电液伺服阀根据控制器发出的指令，可控制高压油流