结构试验第3章试验荷载与加载装置
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结构静载试验-第3节应变测试技术汇总.
⑵ε:σ=Eε=Mh/2I f=ML2/3EI ε=3hf/2L2 =0.0005 ⑶K: K=△R/R/ε=2.0
① ②
2、电阻应变片的构造
敏感栅：用金属材料或半导体材料制成的单丝或栅状丝。 基底:纸基和胶基 覆盖层 引出线
电阻应变片构造示意图 1.引出线 2.敏感栅 3.覆盖层 4.基底层
3、电阻应变片的种类及分类
按敏感栅所用材料分类：金属电阻应变片（金属 丝式应变片、箔式应变片、薄膜应变片）和半导 体应变片； 按敏感栅结构的形状分类： 单轴和多轴（应变花） 按应变片的工作温度： 低温片（低于-30℃）、常温片（-30～60℃） 中温片（60～350℃）、高温片（350℃以上） 按基底材料：胶基和纸基
三、应变测试技术
为什么要进行结构应变测试
在外力作用下，工程结构内部产生应力，不同部 位的应力值是评定结构工作状态的重要指标，也 是建立结构理论的重要依据。 但是，目前直接测定构件截面的应力值还没有较 好的方法，一般方法是先测定应变，而后通过 σ=Eε的关系间接测定应力，或由已知的σ-ε 关系曲线查得应力。 应变量测在工程结构试验量测中有极其重要的地 位。应变量测往往还是其他物理量量测的基础。
第三章 结构静载试验
结构静载试验是最常规的试验之一。静载试验 中使用的仪器、仪表和设备可分为加载设备、测试 元件和仪表、放大仪和记录仪等仪器设备。试验中 观测的物理量为力、位移、应变、温度、裂缝宽度 与分布、破坏或失稳形态等。 一、静载试验加载设备 二、试验装置的支座设计 三、应变测试技术 四、静载试验用仪器仪表 五、静载试验准备与实施 六、结构静载试验示例
（二）电测法
电测法（非电量的电测技术） 在测量过程中，常将某些物理量（如长度）发生 的变化，先变换为电参量的变化，然后用量电器 进行量测，这种方法称为电测法。 在结构试验中，因结构受外荷载或受温度及约束 等原因而产生应变，应变为机械量（即非电量） ，用量电器量测非电量，首先必须把非电量（应 变）转换成电量的变化，然后才能用量电器量测 。量测由应变引起的电量变化称为应变电测法。
结构静载试验A
输出电压变化与应变变化成线性关系；相邻桥臂的 电阻变化对输出电压变化影响的符号相反，相对桥臂 的则相同。
建筑结构试验
第三章
桥路接法之一——全桥接法（四个应变计）
当进行全桥测量时，一般情况下四个应变计阻值相 同，即R1=R2=R3=R4=R，则有
dU out
1 dR1 dR2 dR3 dR4 U in 4 R1 R2 R3 R4 1 KU in 1 2 3 4 4
敏感栅方向450 (扭转)
应变花(平面应变)
扭转传感器专用
压力传感器专用
建筑结构试验
第三章
(普通)静态电阻应变仪
无线静态电阻应变仪
建筑结构试验
第三章
应变片指标： （a） 敏感栅长度、基底尺寸、使用温度； （b）应变片阻值，最常见的电阻值为120Ω ，对敏 感栅较长的应变片，电阻值常用350Ω ； （c） 应变极限，即电阻应变片的最大工作量程； （d） 灵敏系数K，一般K＝2.0，也可以不等于2.0， 通过调节电阻应变仪的灵敏系数与电阻应变片的灵 敏系数相匹配；
温度导致的附加应变一般可分为两类，一类是温度 变化引起电阻应变片敏感栅电阻变化，因而产生附加 应变；另一类是试件材料和应变片敏感栅材料的线膨 胀系数不同，使应变片产生附加应变。 从理论上分析温度附加应变的大小是很困难的，必 须在应变测试过程中予以消除。 消除温度影响的方法称为温度补偿方法，有桥路补 偿和应变片自补偿两种方法。 桥路补偿法的优点是简单方便，在常温下补偿效果 好。缺点是环境温度变化较大时，不易做到使工作片 和补偿片处在完全一致的温度条件，影响补偿效果。
建筑结构试验
第三章
电测方法种类： 利用振动弦测量原理的振动弦式应变传感器。 利用光干涉现象的光纤式应变传感器。 利用预应力碳纤维导电率的变化测量应变变化。 电阻应变片方法（最常用）。
结构静载实验-3
(1) 概述 (2) 试件设计及制作工艺 (3) 加载方案与设备 (4) 测试方案和内容
(5) 安全技术措施
(6) 试验组织管理 (7) 附录
试件设计
结构试验的试件可以是整体结构或结构的一部 分，或结构中的构件。一般可以将结构试验的对象 通称为试件。 1、试件形状 试件形状设计的基本要求是在规定的荷载条件 下，试件的受力特征可以反映实际结构的受力特征， 实现试验目的。可分为基本构件和结构试件两类。
(1) 确定观测项目。在结构静力荷载试验中，测量 的项目包括荷载、位移、转角、应变、裂缝分布与宽度。
(2) 选择测量范围、布置测点位置。测点的选择必须要 有代表性，所选测点得到的数据能够说明结构的受力性能。
(3) 选择测量仪器仪表，试验中选用的仪器仪表必须能 满足观测所需的精度与量程要求。电测法的适应性不如机测 法。
试件数量与试验参数
结构试验的目的以及试验参数的选取决定了试件的数 量。 在生产性和鉴定性结构试验中，试验目的是检验试验 对象的力学性能是否满足规范要求和设计要求。 在研究型结构试验中，试件的数量由试验目的所规定 的试验参数决定。 全组合方法与正交试验法。
试件构造设计
(1) 对于钢筋混凝土和预应力混凝土试件，在集中荷 载作用点和支座部位预埋钢板，防止局部破坏。 (2) 对于砌体受压试件，上下表面平整度要求。
示例4：桁架结构静载试验
屋架试验挠度测点布置图 桁架滚动支座构造形式
1—桁架端部节点；2—上下钢垫板； 3—半圆形支承板；4—圆钢 •正位加载、侧向支撑 •支座反力中心线对准轴线交汇点 •重物加载和多油缸同步加载 •观测项目
示例4：桁架结构静载试验
屋架试验应变测点布置图
•一部分为复杂应力状态的节点应变测试，另一部分为构件应变测试 •屋架结构内力按各杆件均为铰接计算，上弦杆按连续梁计算次内力 •上弦杆和腹杆的应变测点多于下弦杆件，上弦杆考虑弯矩和轴力， 下弦杆考虑轴力
(5) 安全技术措施
(6) 试验组织管理 (7) 附录
试件设计
结构试验的试件可以是整体结构或结构的一部 分，或结构中的构件。一般可以将结构试验的对象 通称为试件。 1、试件形状 试件形状设计的基本要求是在规定的荷载条件 下，试件的受力特征可以反映实际结构的受力特征， 实现试验目的。可分为基本构件和结构试件两类。
(1) 确定观测项目。在结构静力荷载试验中，测量 的项目包括荷载、位移、转角、应变、裂缝分布与宽度。
(2) 选择测量范围、布置测点位置。测点的选择必须要 有代表性，所选测点得到的数据能够说明结构的受力性能。
(3) 选择测量仪器仪表，试验中选用的仪器仪表必须能 满足观测所需的精度与量程要求。电测法的适应性不如机测 法。
试件数量与试验参数
结构试验的目的以及试验参数的选取决定了试件的数 量。 在生产性和鉴定性结构试验中，试验目的是检验试验 对象的力学性能是否满足规范要求和设计要求。 在研究型结构试验中，试件的数量由试验目的所规定 的试验参数决定。 全组合方法与正交试验法。
试件构造设计
(1) 对于钢筋混凝土和预应力混凝土试件，在集中荷 载作用点和支座部位预埋钢板，防止局部破坏。 (2) 对于砌体受压试件，上下表面平整度要求。
示例4：桁架结构静载试验
屋架试验挠度测点布置图 桁架滚动支座构造形式
1—桁架端部节点；2—上下钢垫板； 3—半圆形支承板；4—圆钢 •正位加载、侧向支撑 •支座反力中心线对准轴线交汇点 •重物加载和多油缸同步加载 •观测项目
示例4：桁架结构静载试验
屋架试验应变测点布置图
•一部分为复杂应力状态的节点应变测试，另一部分为构件应变测试 •屋架结构内力按各杆件均为铰接计算，上弦杆按连续梁计算次内力 •上弦杆和腹杆的应变测点多于下弦杆件，上弦杆考虑弯矩和轴力， 下弦杆考虑轴力
(结构试验)第三章结构试验加载方法与设备
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3.2 静力加载方法
大型结构试验机
大型结构试验机是结构 试验室内进行大型结构 试验的专门设备，比较 典型的是结构长柱试验 机，用以进行柱、墙板 、砌体、节点与梁的受 压与受弯试验。试验机 由液压操纵台、大吨位 的液压加载器和机架三 部分组成。
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3.2 静力加载方法
这类加载装置的优点是试验用的重物容易取得，并可重复使 用，但加载过程中需要花费较大的劳动力。
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利用水作为重力加载用的荷载装置，是一个简易方便而且甚 为经济的方案。对于大面积的平板试验，如楼面、平屋面等 钢筋混凝土结构可以采用特殊的盛水装置作为均布荷载直接 加于结构表面。
在现场试验水塔、水池、油库等特种结构时，水是最为理想 的试验荷载，它不仅附合结构物的实际使用条件，而且还能 检验结构的抗裂抗渗情况。
➢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。
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3.2 静力加载方法
大型结构试验机
大型结构试验机是结构 试验室内进行大型结构 试验的专门设备，比较 典型的是结构长柱试验 机，用以进行柱、墙板 、砌体、节点与梁的受 压与受弯试验。试验机 由液压操纵台、大吨位 的液压加载器和机架三 部分组成。
第三章 结构试验加载方法与 设备
School of Urban Construction and Management
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3.2 静力加载方法 重力直接加载法
重物荷载可直接堆放于结构表面（如板的试验）形成均布荷 载，或置于荷载盘上通过吊杆挂于结构上形成集中荷载。
第三章 加载设备与试验装置
土木工程结构试验与检验—加载设备与试验装置 3.4.3 电液伺服加载系统
√ 组成之三：液压源
液压源为整个实验系统提供液压动力。对于电液
伺服作动器这种高精度加载设备，相应的液压源也有
很高的技术要求，例如要保持液压油的压力和流量工
作稳定，同时对供电也有一定的要求，还要有安全保
护环节及其监测仪表，以保证液压源的安全运行。另 外，电液伺服加载系统所用液压油的洁净程度比一般
从而由作动器推动台面能在垂直轴或水平轴方向上产
生相位受控的正弦运动或随机运动。
土木工程结构试验与检验—加载设备与试验装置 3.4.4 模拟地震振动台
√ 组成之三：控制系统
地震模拟振动台的控制系统主要由模拟控制和数 字控制两部分组成。 模拟控制方法又分为两种。一种是采用位移反馈 控制的PID控制方法，同时利用压差反馈作为提高系
√ 现场激振法：人体激振、人工爆炸激振、环境
随机振动
土木工程结构试验与检验—加载设备与试验装置 3.5.1 惯性力加载法
√ 利用运动物体质量的惯性施加动力荷载 √ 一、冲击力加载法：
特点：荷载作用试件极为短促，在它的作用下被加载结构产生 自由振动，适用于结构动力特性的试验。
（a） （ b）小模型 图3.5.1 用张拉突卸法（初位移加载法）对结构施加冲击力荷载 1-结构物；2-钢丝绳；3-铰车；4-钢拉杆；5-保护索；6-模型；7-钢丝； 8-滑轮；9-支架；10-重物；11-减振垫层
液压设备的高许多，在供油管路和回油管路都装有过
滤器，这主要是为了保证作动器上的电液伺服阀能够
安全可靠地工作。
土木工程结构试验与检验—加载设备与试验装置 3.4.4 模拟地震振动台
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第3章 试验荷载与加载装置
举例：一个体重约70kg的人使其质量中心作频率为1Hz、双振 幅为15cm的前后运动时，将产生大约0.2kN的惯性力。由于在 1％临界阻尼的情况下共振时的动力放大系数高达50，这意味 着作用于建筑物上的有效激振力大约为10kN。
3.3 动力荷载
3.3.6 随机荷载
建筑结构由于受外界的干扰而经常处于不规则的振动中， 其振幅在10μ m以下，称之为脉动。
特点：不依附于结构，力比较小。
3.3 动力荷载
3.3.3 离心力加载
离心力加载图示
3.3.4 直线位移惯性力加载
直线位移惯性 力加载图示
3.3 动力荷载
3.3.5 人力激振加载
人们可以利用自身在结构物上有规律的活动，产生足 够大的人力惯性力，就有可能形成适合作共振试验的振幅。 这对于自振频率比较低的大型结构来说，完全有可能被激 振到足可进行量测的程度。
张拉突卸法特点： 结构自振时荷载已经不再依附适用于刚度不 大的结构，用较小的力使结构产生振动。 注意：加载时在一个平面内，避免在另一个 面内产生振动。
张拉突卸法图示（2）
2．初速度加载法（突加荷载法） 利用摆锤或落重的方法使结构 在瞬时内冲击，产生一个初速度。 3．反冲激振法也称火箭激振。
突加荷载法图示
3.3 动力荷载
3.3.7 车辆动态荷载
车辆以较高速度行驶过桥梁时，由于桥面或轨面的不平整、 车轮不圆，以及发动机的抖动或机车的偏心作用等原因，会引 起桥梁结构的振动，这种动力效应通常称为冲击作用。
（1）跳车荷载； （2）刹车荷载； （3）跑车荷载。
3.4 荷载反力设备
3.4.1 支墩与支座
结构试验中的支座是支承结构，正确传力和模拟实际 荷载图式的设备，通常由支墩和铰支座组成。
3.3 动力荷载
3.3.6 随机荷载
建筑结构由于受外界的干扰而经常处于不规则的振动中， 其振幅在10μ m以下，称之为脉动。
特点：不依附于结构，力比较小。
3.3 动力荷载
3.3.3 离心力加载
离心力加载图示
3.3.4 直线位移惯性力加载
直线位移惯性 力加载图示
3.3 动力荷载
3.3.5 人力激振加载
人们可以利用自身在结构物上有规律的活动，产生足 够大的人力惯性力，就有可能形成适合作共振试验的振幅。 这对于自振频率比较低的大型结构来说，完全有可能被激 振到足可进行量测的程度。
张拉突卸法特点： 结构自振时荷载已经不再依附适用于刚度不 大的结构，用较小的力使结构产生振动。 注意：加载时在一个平面内，避免在另一个 面内产生振动。
张拉突卸法图示（2）
2．初速度加载法（突加荷载法） 利用摆锤或落重的方法使结构 在瞬时内冲击，产生一个初速度。 3．反冲激振法也称火箭激振。
突加荷载法图示
3.3 动力荷载
3.3.7 车辆动态荷载
车辆以较高速度行驶过桥梁时，由于桥面或轨面的不平整、 车轮不圆，以及发动机的抖动或机车的偏心作用等原因，会引 起桥梁结构的振动，这种动力效应通常称为冲击作用。
（1）跳车荷载； （2）刹车荷载； （3）跑车荷载。
3.4 荷载反力设备
3.4.1 支墩与支座
结构试验中的支座是支承结构，正确传力和模拟实际 荷载图式的设备，通常由支墩和铰支座组成。
第3章 结构单调加载静力试验1
College of Civil Science and Engineering
电液伺服液压系统
B.电液伺服液压系统的工作原理：闭环控制
§2 结构单调加载静力试验的加载技术
现代结构试验方法
扬 州 大 学 建 筑 科 学 与 工 程 学 院
College of Civil Science and Engineering
第三章 结构单调加载静力试验
静载试验 —— 利用物理力学方法，测定研究结构在静
荷载作用下的反应，分析、判定结构的工作状态与受力情 况，评定结构的可靠程度。
•特点：加载速度慢，结构变形也很慢，可以不考虑加 速度引起的惯性力。 •工程结构试验中最基本和最大量的试验。 •关键：1.拟订切实可行的加载方案。 2.准确量测反映结构工作状态与受力情况的各 种参数。
试验加载应满足几项要求：
1）选用的试验荷载的图式应与结构设计计算的荷载图式所产 生的内力值相一致或极为接近； 2）荷载传力方式和作用点明确，产生的荷载数值要稳定； 3）荷载分级的分度值要满足试验量测的精度要求，加载设备 要有足够的强度储备； 4）加载装置本身要安全可靠，满足刚度要求。防止对试件产 生卸荷作用而减轻了结构实际承担的荷载； 5）加载设备要操作方便，便于加载和卸载,并能控制加载速 度，又能适应同步加载或先后加载的不同要求； 6）试验加载方法要力求采用现代化先进技术，减轻体力劳动， 提高试验质量。
现代结构试验方法
扬 州 大 学 建 筑 科 学 与 工 程 学 院
College of Civil Science and Engineering
2.3机械力加载
1.绞车、卷扬机、吊链
——用于远距离或对高耸结构施加拉力。
§2 结构单调加载静力试验的加载技术
电液伺服液压系统
B.电液伺服液压系统的工作原理：闭环控制
§2 结构单调加载静力试验的加载技术
现代结构试验方法
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第三章 结构单调加载静力试验
静载试验 —— 利用物理力学方法，测定研究结构在静
荷载作用下的反应，分析、判定结构的工作状态与受力情 况，评定结构的可靠程度。
•特点：加载速度慢，结构变形也很慢，可以不考虑加 速度引起的惯性力。 •工程结构试验中最基本和最大量的试验。 •关键：1.拟订切实可行的加载方案。 2.准确量测反映结构工作状态与受力情况的各 种参数。
试验加载应满足几项要求：
1）选用的试验荷载的图式应与结构设计计算的荷载图式所产 生的内力值相一致或极为接近； 2）荷载传力方式和作用点明确，产生的荷载数值要稳定； 3）荷载分级的分度值要满足试验量测的精度要求，加载设备 要有足够的强度储备； 4）加载装置本身要安全可靠，满足刚度要求。防止对试件产 生卸荷作用而减轻了结构实际承担的荷载； 5）加载设备要操作方便，便于加载和卸载,并能控制加载速 度，又能适应同步加载或先后加载的不同要求； 6）试验加载方法要力求采用现代化先进技术，减轻体力劳动， 提高试验质量。
现代结构试验方法
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2.3机械力加载
1.绞车、卷扬机、吊链
——用于远距离或对高耸结构施加拉力。
§2 结构单调加载静力试验的加载技术
混凝土结构试验作业指导书
混凝土结构试验作业指导书第一章总则第1.0.1条为确保混凝土结构试验的质量，正确评价混凝土结构的基本性能，统一混凝土结构的试验方法，特制定本标准。
第1.0.2条本标准适用于工业与民用建筑和一般构筑物的钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构的荷载试验。
不适用于有特殊要求的研究性试验，以及处于高温、负温、侵蚀性介质等环境条件下的结构试验。
第1.0.3条引用GB50152－92标准。
在执行本标准时，还应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ10－89、《建筑结构荷载规范》GBJ9－87以及其它有关标准、规范的规定。
第二章试验结构构件的制作及材料基本力学性能第2.0.1条试验结构构件的材料、截面几何尺寸和施工质量应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》、《预制混凝土国家质量检验评定标准》及有关标准、规范的要求。
制作研究性试验结构构件时，应保证量测仪表用预埋件和预留孔洞的正确位置和减少截面的削弱，并应采取措施防止施工中损坏预埋传感元件。
在构件承受较大集中荷载的部位应采取钢筋网片或钢板等局部加强。
第2.0.2条试验结构钢筋的钢筋应取设计作屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯等力学性能试验。
钢筋试件的拉力试验应符合现行国家标准《金属拉力试验法》的要求。
当需要确定国家的钢筋应力时，应测定钢筋的弹性模量，并绘制应力－应变曲线。
第2.0.3条对研究性试验，在制作试验结构构件时应采用同批拌和物制作混凝土立方体试件，并与试验结构构件同条件养护。
当需要测定混凝土的应力、弹性模量或轴心抗压强度时，应制作棱柱体试件，并宜绘制混凝土的应力－应变曲线。
当进行抗裂性研究时，应同时制作用来测定抗拉强度的混凝土立方体试件。
立方体试件和棱柱体试件的制作、养护和试验应符合现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》的要求。
第2.0.4条当采用新品种的钢筋或水泥制作试验结构构件时，材料的质量应符合国家现行有关标准、规范的要求。
第2.0.5条对成批生产的预制构件的抽样检验，其试验构件的钢筋和混凝土的力学性能指标，试验前应由送检单位提供。
结构试验加载方法与设备
结构试验加载方法与设备结构试验是一种对构件、结构体系、材料等进行力学性能和安全评估的方法，常用于工程实践中。
为了进行结构试验，需要合适的加载方法和设备来提供所需的力和位移。
本文将介绍一些常见的结构试验加载方法和设备。
一、加载方法：1.静载荷法：静载荷法是最简单和常用的加载方法之一、它是通过在构件上施加恒定的静力来加载构件，如通过重力、螺栓预应力等来提供静力。
此方法适用于强度和刚度的评估。
2.动转法：动转法是利用电机或气动液压系统产生旋转力矩或摩擦力矩来加载构件。
常见的动转法有摩擦力矩法、转轴法和测力矩法。
该方法可用于评估构件的强度、疲劳寿命和动态响应特性。
3.预制压力法：预制压力法是通过预先给定的压力来加载构件，如压力容器试验中的液体或气体压力。
该方法主要用于评估构件的稳定性和密封性能。
4.动力加载法：动力加载法是利用冲击、振动或爆炸等方式对构件进行瞬时或周期性的力加载。
该方法主要用于评估构件的动态响应特性和疲劳寿命。
二、加载设备：1.压力加载设备：压力加载设备用于施加压力加载的试验。
例如，液压机可提供大范围的静态和动态油压加载。
气动系统也可用于提供气体压力加载。
2.弯曲加载设备：弯曲加载设备用于施加弯矩加载的试验。
例如，弯矩加载台可通过应变臂和负荷辊来产生弯矩。
电机驱动的矩形弯矩台可提供多种不同弯矩荷载。
3.拉伸加载设备：拉伸加载设备用于施加拉伸荷载的试验。
例如，拉伸试验机可通过伸缩夹具和负荷传感器来产生拉伸荷载，并测量样品的应变和负荷。
4.冲击加载设备：冲击加载设备用于施加冲击加载的试验。
例如，冲击试验机可通过释放重锤或弹簧装置来产生冲击荷载，以模拟构件在意外冲击或爆炸中的响应。
5.振动加载设备：振动加载设备用于施加振动加载的试验。
例如，振动台可通过振动台面和激振器来产生各种频率和振幅的振动，以模拟构件在地震或机械振动中的响应。
总之，结构试验加载方法和设备的选择取决于试验的目的、要求和试验对象的性质。
工程结构检测- 第三章 结构静载试验
第三章 结构静载试验
4.结构静载试验通用加载程序
第三章 结构静载试验
5.试验测点布置
试验测点布置基本原则： （1）在满足试验目的的前提下，测点不宜过多，使试 验工作重点突出。 （2）测点要具有代表性，便于分析计算。 （3）为了确保测量数据的可靠，应布置一定数量的校 核点。测点的布置要尽量使测量时安全、方便及满足仪器 的一些特殊要求。
2.试验荷载的几个概念
（1）正常使用短期荷载检测值 它是结构在正常工作状态下应能承受的荷载的检测值
QS GK QK
GK
永久性荷载 结构构件装饰重 使用荷载
GK 1
结构构件自重
QS
正常使用短期荷载检测值
GK 2
QK
第三章 结构静载试验
（2）荷载长期效应组合值 它是考虑了可变荷载对结构作用的长期性。
第三章 结构静载试验
1.应变观测 由应变仪观测各测点应变变化 1）观察应变受力状况是否正确； 2）观察应变是否出现突变的现象； 3）观察结构此时所处的工作状态； 4）观察当荷载并不增加，钢筋应变是否仍不断 增大，以判定钢筋是否屈服。
第三章 结构静载试验
2.位移观测 由位移计观测结构或构件的变形情况 1）观察变形得知结构或构件的工作状态； 2）观察位移计是否超出量程，及时调表； 3）试验末期，位移计位移值出现连续加快变化 时，要及时拆卸位移计，以免损坏。
第三章 结构静载试验
3.5 静载试验数据处理及分析 1 试验曲线的绘制 常见的测试曲线有 （1）荷载－变形曲线； （2）荷载－应变曲线； （3）截面应变图； （4）裂缝开展分布图。
第三章 结构静载试验
1）．荷载－变形曲
意义：由结构－变形关系曲线，可 判断结构或构件在荷载作用下的工作 状态。 1结构处于弹性阶段； 2结构处于弹塑性阶段（当混凝 (2)是邻近构件、支架参与工作分担 了荷载； (3)是整体钢筋混凝土结构经多次加载后，也会出现此钟情况； (4)是钢筋混凝土结构在卸载过程中也会出现此种情况。
结构静载试验第节加载设备与支座
电液伺服阀是电液伺服控制中的关键元件，它是一种 接受模拟电信号后，相应输出调制的流量和压力的液压控 制阀。
通常伺服机构是指利用反馈来控制该机构中 运动部件的位置或运动状态的一种闭环系统， 而反馈输入来自机构的运动部件。
电液伺服液压系统的基本闭环回路
1.指令信号 2.调整放大系统 3.油源 4.伺服阀 5.加载器 6.传感器 7.反馈系统
1.直接重力加载（均布荷载，集中荷载） 施加均布荷载：
用重物作均匀加载 1.重物 2.试件 3.支座 4.支墩
一个简单的重物堆载试验
重物堆载试验实例
重物堆载试验实例
施加集中荷载
图３.２
用吊篮－重物作集中加载
图３.３ 用水作均匀加载的试验装置 1.水 2.防水布 3.斜撑 4.试件
液压加载器
单、双向作用液压加载器图
1.端盖 2.进油出油口 3.油封装置 4.活塞杆 5.活塞 6.工作油缸 7.固定环
建筑结构试验
液压加载系统：
组成部分
♦ ♦ ♦ ♦
液压加载器 液压控制台 反力架 台座
适用于各类结构的静载试验（包括拟静力试验）
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建筑结构试验
液压加载系统：
液压千斤顶 竖向反力架
砂，石，砖 —荷载不稳定
重物
1.直接重力加载; 2.利用杠杆进行重力加载
重物加载：在建筑结构试验和检验中是最经常使用的加载 方法之一，是使用容重1.适于长期的建筑结构试验，并能保持荷载值的稳定； 2.荷载重物容易获取，加载方法简单方便，经济可靠。 重物加载的缺点是： 1、试验劳动强度较大； 2、加载精度较低； 3、易受到外界温度、湿度的影响； 4、易受到加载空间的限制； 5、不适宜施加很大的荷载。
通常伺服机构是指利用反馈来控制该机构中 运动部件的位置或运动状态的一种闭环系统， 而反馈输入来自机构的运动部件。
电液伺服液压系统的基本闭环回路
1.指令信号 2.调整放大系统 3.油源 4.伺服阀 5.加载器 6.传感器 7.反馈系统
1.直接重力加载（均布荷载，集中荷载） 施加均布荷载：
用重物作均匀加载 1.重物 2.试件 3.支座 4.支墩
一个简单的重物堆载试验
重物堆载试验实例
重物堆载试验实例
施加集中荷载
图３.２
用吊篮－重物作集中加载
图３.３ 用水作均匀加载的试验装置 1.水 2.防水布 3.斜撑 4.试件
液压加载器
单、双向作用液压加载器图
1.端盖 2.进油出油口 3.油封装置 4.活塞杆 5.活塞 6.工作油缸 7.固定环
建筑结构试验
液压加载系统：
组成部分
♦ ♦ ♦ ♦
液压加载器 液压控制台 反力架 台座
适用于各类结构的静载试验（包括拟静力试验）
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建筑结构试验
液压加载系统：
液压千斤顶 竖向反力架
砂，石，砖 —荷载不稳定
重物
1.直接重力加载; 2.利用杠杆进行重力加载
重物加载：在建筑结构试验和检验中是最经常使用的加载 方法之一，是使用容重1.适于长期的建筑结构试验，并能保持荷载值的稳定； 2.荷载重物容易获取，加载方法简单方便，经济可靠。 重物加载的缺点是： 1、试验劳动强度较大； 2、加载精度较低； 3、易受到外界温度、湿度的影响； 4、易受到加载空间的限制； 5、不适宜施加很大的荷载。
结构试验3
图3-3 杠杆加载方法 1－试件；2－重物；3－支座；4－支墩；5－荷载盘；6－分配梁支座； 7－分配梁；8－加载支点；9－杠杆；10－荷载支架；11－杠杆平衡重
§3.2 重力加载法
二、杠杆加载法：
杠杆加载的放大率，即杠杆总长与加荷点到施力点长度之比 ，常用放大率为3至5倍。过大的放大率保证不了这个荷载比 的准确。在用杠杆加荷的时候要注意两个问题：一是事先必 须把这个杠杆保持水平，如果不水平，那么就会对试件有一
§3.3 液压加载法
液压加载是结构试验中应用比较普遍和理想的一种加载 方法。它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，特别是对于大型结构构件试验当 要求荷载点数多、吨位大时更为合适。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 拟地震荷载等不同特性的动力荷载创造了有力条件,使动力 加载技术发展到了一个新水平。 在用液压加载的装置当中，必须要有一个承力的装置 ，叫做承载架，或者叫做加荷架。它要承受加载器的反力 ，这个加载器一方面给试件加力，同时承受反力，最后传 递到试验台上去。 液压加载法主要包括液压千斤顶，液压加载系统，大型 结构实验机，电液伺服液压加载系统。
图3-4 杠杆加载方法 1－试件；2－重物；3－支座；4－支墩；5－荷载盘；6－分 配梁支座；7－分配梁；8－加载支点；9－杠杆；10－荷载支 架；11－杠杆平衡重
§3.2 重力加载法
水平力的作用，容易失去稳定，发生危险。另外试件变形比 较大的时候，(假如做一个屋架，它的变形就可能倾斜了) 又会产生一个水平的推力，因此，要求后面这个拉杆应该是 可以调节的，可以通过螺旋来调节长度，随着这个试件变形 的增加，需要把拉杆调短，随时的保持这个杠杆的水平，否 则在试验过程中容易出现危险。
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3.1 概述
四、产生荷载的方法与加载设备有很多种类：
静力试验
1. 重物直接加载或通过杠杆作用间接加载的重力加载方法； 2. 液压加载器和液压试验机、电液伺服加载系统的液压加载； 3. 绞车、差动滑轮组、弹簧和螺旋千斤顶等机械加载方法； 4. 利用压缩空气或真空作用的特殊方法等等。
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3.2 静力荷载
二、液压加载系统
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3.1 概述
六、试验荷载和加载方法
1．荷载图式的选择与设计 荷载在试验结构构件上的布置形式（荷载的类型、分布方式 等）称为荷载图式。
2．试验荷载制度 试验荷载制度指的是试验进行期间荷载与时间的关系。 ⑴荷载程序。一般结构静力试验的加载分为预载、标准荷载 （正常使用荷载）、破坏荷载三个阶段。加载分级；卸荷分 级和一次性卸荷两种。 ⑵荷载大小。在试验的不同阶段有不同的试验荷载值。
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3.1 概述
三、荷载的分类：
直接作用：自重、活、雪、灰、施工、风等； 间接作用：温度、收缩、偏差、沉降、地震等；
分布； 短期； 静； 集中； 长期； 动；
由模拟荷载实现
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3.2 静力荷载
3.2.3液压荷载 一、液压加载器（液压千斤顶）
油箱（泵）、阀门、液压加载装置、测力计；
图 3.5 单、双向加载器图示
特点：荷载 大，操作简 单，可实现 低周反复荷 载。需反力 设备，多点 同步加载卸 载比较困难。 单向、双向 作用的液压 加载器.
五、选择试验荷载和加载方法时，应满足下列几 点要求：
⑴试验荷载的图式所产生的内力值完全一致或极为接近； ⑵荷载值准确；荷载传力方式和作用点明确，产生的荷载数值要 稳定； ⑶荷载分级符合要求，同时必须满足试验量测的精度要求； ⑷加载装置要有足够的安全性和可靠性，强度！满足刚度要求； ⑸加载设备的操作要方便，便于加载和卸载，能控制加载速度； ⑹采用现代化先进技术。
土木工程试验
罗维刚
E-mail: luowg@ 兰州理工大学土木工程学院
2010年03月01日
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第3章土木工程试验荷载
进行结构试验时，应在试验结构上再现要求的荷 载，即试验荷载。试验荷载绝大多数是模拟荷载，而 产生这些模拟荷载的方法很多，一般都通过加载设备 和试验装置产生，可用于结构试验的加载设备有重物 气压、机械机具、液压、动力激振以及与它们相匹配 的各种试验装置等。把试验荷载分成了静力荷载、动 力荷载以及荷载反力设备3部分内容，主要对荷载的 原理、方法、特点等方面进行介绍。
图3.1.1 重物堆放作均布荷载试验图 l－重物；2－试验板；3－支座；3－支墩
图3.1.2 重物堆放作集中荷载试验 1－试件；2－重物；3－支座； 3－支墩；5－吊篮
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3.2 静力荷载
（1）试验荷载可就地取材，可重复使用，针对试验结构或试件 的变形而言，可保持恒载，可分级加载，容易控制； （2）但加载过程中需要花费较大的劳动力，占据较大的空间， 安全性差，试验组织难度大； （3）散装或块体材料要注意起拱； （4）注意材料的吸湿性。
3.1 概述
动力试验
1. 惯性力或电磁系统激振; 2. 比较先进的设备是由自动控制、液压装置与计算机相结合而 组成的电液伺服加载系统和由此作为振源的地震模拟振动台加 载设备等； 3. 人工爆炸和利用环境随机激振（脉动法）的方法。
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3.1 概述
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3.2 静力荷载
（2）杠杆加载方法
优点：杠杆原理，将荷载放大作用于结构上。荷载可以保持 恒定，对于持久荷载试验尤为适合，尤其是集中力。
分类：承压式 拉杆式
图 3.3 利用杠杆加载图示
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3.1 概述
一、荷载试验是结构试验的基本方法。 二、荷载的选用原则：
1.试验用的荷载形式、大小、加载方式等都是根据试验的目的 要求，以如何能更好地模拟原有荷载等因素来选择。 2.在决定试验荷载时，还应该根据试验室的设备条件和现场所 具备的试验条件的具体情况进行。
SCHOOL OF CIVIL ENGNI----弹簧加载法常用于构件的持久荷载试验。
1.设备简单，容易实现； 2.通过索具加载时，很容易改变荷载作用方向； 3.应工作在线形范围内； 4.缺点是荷载值不大，荷载作用点产生变形时，会引起荷载值的改变。
3.2 静力荷载
（a）
（b）
图3.1.5 现场试验杠杆加载的支承方法
（a）墙洞支承；（b）桩支承
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3.2 静力荷载 3.2.2机械力荷载
（1）卷扬机、绞车加载----可改变作用力的方向和拉力大小
图 3.4 利用卷扬机加载图示
（2）螺旋千斤顶加载---加载值的大小可用测力计测定。
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3.1 概述
七、荷载系统
荷载 控制装置 产生荷载的设备
荷载系统
配重 荷载架、反力墙 分配梁、支座
承台
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3.2 静力荷载
3.2.1一般重物荷载
重力荷载就是利用物体本身的重量将物体施加于试验结构上 作为荷载的加载方式。重物可以直接加在试验结构或构件上，也 可以通过杠杆间接加在结构或构件上。 （1）重力直接加载方法