中南大学结构试验课件第四章结构静载试验
《建筑结构试验》课件
试验内容
1 静载试验
详细介绍静载试验的目的、步骤和应用，以 及如何分析试验数据。
2 动载试验
解释动载试验的重要性和应用领域，如振动 试验和地震试验。
3 静力试验
阐述静力试验的原理和技术，以及如何进行 静力测试。
4 大型试验
介绍大型建筑结构试验的挑战和特点，以及 如何应对。
试验过程与操作
1
试验中的操作流程
建筑结构试验
本课程简要介绍建筑结构试验的概述和意义，以及试验方法与设备。还包括 试验内容、过程与操作，结论与应用，典型案例分析，以及对建筑结构试验 的研究前景与发展趋势的探讨。
试验方法与设备
试验方法的分类
介绍建筑结构试验的不同方法分类，例如静载 试验、动载试验、静力试验和大型试验。
常用的试验设备
探讨建筑结构试验中常用的设备和工具，包括 传感器、试验台、负载系统等。
应用领域
探讨建筑结构试验在工程实践中的广泛应用，如建筑设计、结构改进和安全评估。
典型案例分析
Байду номын сангаас
现代建筑中的结构试验
分析现代建筑中常见的结构试验案例，探讨结构改 进和性能优化。
建筑结构失效分析与故障排除
研究建筑结构失效案例，分析失效原因并提出故障 排除方法。
结语
展望建筑结构试验的研究前景与发展趋势，鼓励更多的工程师和研究人员加 入这一领域的探索。 谢谢观看！
2
详细描述建筑结构试验的操作流程，包
括数据记录、加载控制和试验条件控制。
3
试验前的准备工作
列举建筑结构试验前需要进行的准备工 作，如设备检查、资源准备和安全措施。
试验后的数据分析和处理
介绍建筑结构试验后如何分析和处理试 验数据，以提取有用的信息和结论。
建筑结构试验第四章结构动载试验
疲劳试验
❖示例
本章小结
1 概述 2 动载试验仪器仪表 3 结构振动测试 4 结构抗震试验 5 结构疲劳试验
宝山壁画
❖ 宝山壁画是引人注目的昂贵文物。此壁画发现于阿鲁科 尔沁旗东沙布乡境内。1994年列为“全国十大考古新发 现”之一。宝山壁画中最引人注目的是《杨贵妃教鹦鹉 图》。该画高0.7米、宽2.3米，用于笔重彩绘制，最突 出的表现了 晚唐风格。唐代擅长绘贵妇仕女的大师周昉 绘制了《杨贵妃教鹦鹉图》，不仅享誉中原，而且还影 响全国各地。发现于阿旗宝山古墓里的这幅画，就是契 丹人聘请中原画家按照周氏风格绘制的， 技法深得周氏 画风的真传。在唐人真迹稀如星风的今天，能够从中完 整了解唐代人物画的杰出成就，堪称美术史研究的辛事。 这幅壁画现今保存在阿鲁科尔沁旗博物馆，历经千年， 恍如新绘，是该馆的镇馆之宝。
结构抗震试验——伪静力试验
❖常用的三种加载方法 ①控制位移加载法；常以屈服位移或最大层间位移
的某一百分比来控制加载 ②控制荷载加载法； ③控制荷载和位移混合加载法。
结构抗震试验——拟动力试验
❖拟动力试验，其实质就是按照某种确定性的地震 反应进行加载。
❖ 由于结构的恢复力模型未知，运动方程无法求解， 故采用“边试验、边求解”的方法分步得到实测 的结构恢复力模型，然后可完成整个试验加载过 程。
结构抗震试验——伪静力试验
❖结构低周反复加载试验的主要研究内容： ♦ 恢复力模型：相当于结构的物理方程 ♦ 抗震性能判定：强度、刚度、变形、延性、耗能 ♦ 破坏机制研究：为抗震设计提供方法和依据
❖伪静力试验的特点： 试验装置及加载设备简单、观测方便，但加载制 度是人为确定的，与真实情况差异较大，且不能 考虑应变速度及阻尼的影响。试验值偏低，一般 情况下低周反复加载静力试验结果偏于安全。
中南大学结构试验课件 第4章 静载试验
四、结构静载试验
4.3 观测方案设计：局部应变测量的测点布置
（3）开裂应变的测定 • 未出现裂缝时，仪器 读数逐渐变化。
1
P
2
3
4
5
P
• 某载荷下出现裂缝时 ，跨越裂缝的测点仪 器读数突然变大；相 邻的读数突然变小
2#应变片
3#应变片
四、结构静载试验
4.1 试验准备 4.2 加载方案设计 4.3 观测方案设计 4.4 测量数据的整理
4.4 测量数据的整理
（4）曲线、图表
(1)荷载-变形、荷载-应变、荷载-应力曲线等
钢筋混凝土梁跨中弯矩-挠度曲线
试验设计
试验准备
试件设计 加载设计 观测设计 误差控制措施 安全控制措施 试件制作与安装 人员组织分工 仪器检查与标定 辅助性试验 加载、观测 数据采集
试件形状、尺寸 试件数量 设计构造措施 确定实验荷载图式 确定加载装置 确定加载制度 确定观测项目 确定测点数目和位置 选择测试仪器
试验实施
结果分析
4.4 测量数据的整理
（4）曲线、图表 无量纲变化（Normalization）
为了验证钢筋混凝土矩形单筋梁的截面承载力公 式,需要进行大量的试验研究
4.4 测量数据的整理
（4）曲线、图表
4.4 测量数据的整理
（4）曲线、图表
Average drag coefficient for cross-flow over a smooth circular cylinder and a sphere
4.2 加载方案设计
（3）试验荷载计算 研究性试验: 不针对具体工程，无规范给定荷载值
根据材料实测强度和几何参数，计算出构件承载力极 限时的内力：
中南大学结构实验指导书
《结构试验》实验指导书陈友兰编土木工程学院结构实验室二O一二年十月教学实验纪律1．实验前应预习，没有预习者不准参加实验。
对于设计性实验项目，实验方案需经教师检查认可方可参加实验。
2．实验时，需带实验指导书及相关资料，遵守操作规程、爱护仪器设备，严肃认真，积极动手。
对不严肃认真，违规操作不接受教育者不得继续进行实验。
3．实验完毕，应将实验数据交教师审查，教师认可后，方可结束实验，并整理实验场地。
4．按规定或预约的时间参加试验，不得迟到或早退，注意人身安全，与当次实验无关的仪器、设备不准触动。
5．保持实验环境的安静、整洁、不准吸烟、不得随便扔废纸、吐痰。
6．按规定的时间交出实验方案和实验报告。
7．未参加实验、不交实验报告及实验报告经更正仍不合格者，不得参加本课程的考核。
目录实验一静态电阻应变仪单点接桥练习 (4)实验二简支钢桁梁静载试验 (7)实验三钢筋混凝土简支梁静载试验 (13)实验四测定结构动力特性与动力反应 (16)实验五钢筋混凝土结构无损检测 (18)实验六电阻应变片的粘贴及防潮技术 (27)附录一DH3818静态应变测试仪 (30)附录二DH5937动态应变仪 (34)附录三DJUS—05非金属超声波仪 (38)附录四DJGW-2A钢筋位置测定仪 (53)实验一静态电阻应变仪单点接桥练习一、实验目的1．了解电阻应变片、电阻应变仪、百分表的构造。
2．通过等强度梁的加载实验，掌握电阻应变片、电阻应变仪、百分表的使用方法及相应的数据处理方法。
二、仪器和设备1．dh3818静态电阻应变仪一台；2．等强度梁一套（附砝码4个）（梁板弾性模量E＝1.21×105MPa）；3．应变片：（1）工作片4枚，温度片1枚，已贴在梁板上，见布片图1－1，（2）技术指标：阻值R=120Ω，型号L×a=3mm×2mm ，灵敏系数K=2.12。
4．外径千分尺和游标卡尺各一把。
5．百分表及磁性表座三、实验要求1．根据电桥的加减特性公式和图1－1的应变片编号，设计输出正应变值和负应变值的半桥温度片补偿、半桥工作片互为补偿和全桥工作片互为补偿的接线图（即在图1－2各接线方案图中直接标出各桥臂所接入应变片的编号）。
《建筑结构检测》静载试验
2．正式加载（正常使用极限状态检测） (1)加载级距取不大于20％的正常使用极限状态短期荷载检测 值。（至少5级）对于检测抗裂度的试件，当荷载达到计算抗裂 荷载的90％后，应取不大于5％计算抗裂荷载值的级距加载至结 构开裂，以便确定实测开裂荷载值。
13
柱子加载，一般按计算荷载的1∕15—1∕10，接近开裂或破坏 荷载时，应减至原来的1∕3—1∕2施加。 砌体抗压试验，对不需要测变形的，按预期破坏荷载的10 ％分级，每级1—1.5分钟内加完，恒载1—2分钟。加至预期破坏 荷载的80％后，不分级直接加至破坏。 为使结构在荷载作用下的变形得到充分的发挥和达到基本 的稳定，每级荷载加完后应有一定的级间间歇时间，钢结构一般 不少于10分钟，钢筋混凝土和木结构应不少于15分钟，但以观 测仪表的指示情况为准。当观测仪表指示稳定时，表明结构变形 基本停止，此时可以测取各项读数，再加下一级荷载。 应该注意，当试验结构同时还需施加水平荷载时，为保证 每级荷载下竖向荷载和水平荷载的比例不变，试验开始时首先应 施加与试件自重成比例的水平荷载，然后再按规定的比例同步施 加竖向和水平荷载。
2
静载检测过程可以划分为三个阶段： 1、计划与准备阶段； 2、静载与测试阶段； 3、分析与评定阶段。
3
6.1 检测的计划与准备
在检测的计划与准备阶段，应根据检测的目的和要求。考 察对象，研究有关的文字和资料，熟悉设计的意图，进行必要 的核算、理论分析和测试过程的设计计算；选定测试对象。进 行必要的材料性质和部件测试。拟订周密合理的测试方案，做 检测前的各项具体准备工作。 比如：对于成批生产的预制混凝土构件，按同一工艺正常 生产的不超过1000件且不超过3个月的同类型产品为一批．当连 续检测10批且每批的结构性能均符合检测指标要求时，对同一 工艺正常生产的构件，可改为不超过2000件且不超过3个月的同 类型产品为一批。在每批中随机抽取一个构件作为试件进行检 测。
结构静载试验大纲
结构静载试验大纲
结构静力荷载试验的目的是通过对试验结构或构件直接施加荷载作用，采集试验数据，认识并掌握结构的力学性能。
编制试验方案和试验大纲是结构试验的一个关键环节。
试验大纲是控制整个试验进程的纲领性文件，而试验方案则是在试验大纲知道下具体实施结构试验的设计文件。
试验大纲的内容一般包括：1概述
简要介绍为确定实验目的和内容所进行的调查研究，文献综述和已有的试验研究成果，提出试验的目的和意义，试验采用的标准和依据，试验的基本要求等。
2试件设计及制作工艺
说明主要试验参数，列表给出试件的规格和数量，绘制试件制作施工图，给出预埋传感元件的技术要求，提出对材料性能的基本力学指标，说明关键制作及安装的工艺要求
3加载方案和设备
包括荷载种类及数量，加载设备装置，荷载图式及加载制度等。
4 测试方案和内容
本项目也称为观测设计，主要说明观测项目，测点布置，测量所用的仪器仪表的性能指标，数据采集和记录，传感器的标定，测量仪表的补偿措施等等。
5安全从技术措施
包括人身和设备、仪器仪表等方面的安全防护措施。
6试验组织管理
包括试验进度计划，人员组织分工，指挥调度程序，相关技术资料管理等。
7附录
包括所需器材、仪表、设备及原材料清单，观测记录表格及必要的辅助试验说明等。
第6章_结构静载试验
4.2 试验前的准备
1.调查研究，收集资料
1）鉴定性试验：调研对象（设计、施工和使用单位或人 员）；收集资料（设计方面：设计图纸、计算书、原始资料； 施工方面：施工日志、材料性能试验报告、施工记录、隐蔽 工程验收记录等；使用方面：使用过程、超载情况或事故经 过等） 2）科学研究性试验：调研对象（有关科研单位、情报部门、 设计、施工单位）；收集资料（历史：前人有无做过类似试 验，方法及结果；现状：已有的理论、假设和设计施工技术 水平及材料、技术状况等；发展要求：生产、生活和科技发 展的趋势与要求等）
凝土轴压 - 曲线
图 4-2 吊车梁成对卧位试验 1 —试件；2—千斤顶；3—箍架；4—滚动平车
4.2 试验前的准备
7.加载设备和量测仪表安装
加载设备的安装，应根据加载设备的特点按照大纲设 计要求进行。 仪表安装位置按观测设计确定。安装后应及时把仪表 号、测点号、位置和联接仪器上的通道号一并记入记 录表中。
4.2 试验前的准备
3.试件准备
按大纲的要求进行设计和制作。在设计制作时 应考虑试件安装和加载量测的需要，特别是细 部的构造处理。制作工艺必须严格按相应的施 工规范进行，做好记录。留足材料力学性能试 验试件。试验前按图纸复核各部尺寸，构造情 况，存在缺陷，变形和安装质量。4.2 Nhomakorabea试验前的准备
建筑结构试验
Structure Experiment
主讲：张曙光
第4章 结构静载试验
4.1 概述 4.2 试验前的准备 4.3 加载与量测方案的设计 4.4 常见结构构件静载试验 4.5 结构抗震静载试验 4.6 量测数据整理和分析 4.7结构性能的检验与评定
结构的静载实验
结构的静载试验结构的静载试验中只介绍一种最常用也最基本的构件，就是梁的静载试验，在梁的试验当中，只介绍其中的试验观测部分，就是观测它的挠度，应变和裂缝。
另一部分内容为结构静载试验的数据处理与分析。
一、梁的静载试验（一）挠度观测对于一个结构来讲，最主要的是它的整体变形。
对于梁就是挠度，挠度是梁性能当中很重要的一个性质。
同时通过挠度的变化，也能看出梁中间某一部分，局部出现破坏的部分，它在挠度上也有很明显的反应。
因此，对于观测挠度，实际上是观测梁变形当中最基本的观测。
1．最大挠度观测在观测梁的挠度的时候,要充分考虑两个支座的沉陷。
教材图6—2(a)。
在图上表示的是这么一个梁，在没受力之前，当然是直的，而且支座在图上这个位置。
当加上一个力，受力以后，即使这个梁本身不变形，那么它由于支座的沉陷，也会使梁产生一个刚性的位移。
比如说它左边位移一个Y A，右边产生位移是Y B，这个是支座沉陷，而在中点，这个最大挠度位置上，我们测得的这个读数，实际上它不是真正的挠度，而是包括梁的刚性位移。
因此，我们在求最大挠度的时候，要把两个支座的沉陷的影响去除掉，就是Y代表位移的读数，包括刚性位移在内的。
图上的f就是梁真正产生的变形。
根据它的几何关系，我们可以得到，首先减去左边支座，然后再减去这两个之差，然后再乘上一个测量挠度的位置被跨度来除的比例，这是测量梁的最大挠度。
测量完最大挠度以后，实际上要把它描绘成一个荷载和挠度的曲线。
纵坐标用的是荷载，横坐标是它的挠度，然后可以描绘成一条曲线。
这条曲线一般说来就是这样了，在开始阶段接近于一条直线。
在某一个位置，比如说混凝土梁开裂了，当然挠度会突然增大，出现第一个拐点。
以后随着它的开裂的发展，那么它的挠度就越来越大了，就是说它和荷载就不是线性关系了，荷载增加不多，但是挠度增加比较快，一般的混凝土梁的形式，大体上是这么个形式，这是做挠度的荷载关系的曲线。
在测挠度除了做荷载的关系曲线之外，还要做某一级荷载下梁本身的变形，各个点的变形，把这个变形，叫做梁的挠度曲线。
《建筑结构试验》课件
建筑结构试验
破坏性试验与非破坏性试验：
./ 现场试验和长期荷载试验多为非破坏性试验 ./ 试验室试验与短期荷载试验多为破坏性试验
建筑结构试验
思考题：
1、简述结构试验的任务。 2、按试验目的的不同，结构试验可分为哪两类？ 3、简述生产性试验的目的。 4、简述科研性试验的目的。 5、试对比真型试验与模型试验。 6、简述静力试验与动力试验的不同。 7、阐述短期试验与长期试验的区分。 8、说明试验室试验与现场试验的不同。
建筑结构试验
科研性试验：
./ 特点：具有研究、探索、开发的性质，针对试件而不一 定是具体结构。 ./ 应用场合： ♦ 验证结构计算理论及有关假定、推断等； ♦ 为编制有关设计规范提供依据； ♦ 推广应用新结构、新材料、新工艺。
建筑结构试验
建筑结构试验的分类：
./ 按试验对象：真型试验、模型试验； ./ 按荷载性质：静力试验、动力试验； ./ 按试验时间：短期荷载试验、长期荷载试验； ./ 按试验场合：试验室试验、现场试验； ./ 按破坏程度：破坏性试验与非破坏性试验。
建筑结构试验
静力试验与动力试验：
./ 静力试验 ♦ 单调静力试验、低周反复静力试验等 ♦ 优点：加载设备简单，试验观测方便 ♦ 缺点：不能反映结构动力性能 ./ 动力试验 ♦ 振动台试验、疲劳试验、风载试验等 ♦ 优点：能真实反映结构的动力特性和动力响应 ♦ 缺点：加载设备和测试手段复杂
建筑结构试验
建筑结构试验
简支受弯梁试验：（著名的路标试验）
./ 研究简支受弯梁截面应力分布。
建筑结构试验
简支受弯梁试验：（路标试验）
./ 17世纪初，伽利略提出截面应力均匀分布； ./ 17世纪中，有人将其修正为三角形分布； ./ 1713年，巴朗（法国）提出正确的应力分布型式， 但未能进行试验验证； ./ 1767年，容格密理（法国）提出路标试验； ./ 1821年，拿维叶（法国科学院院士）推导了受弯构 件应力分布的计算公式； ./ 1850年，阿莫历思（法国科学院院士）完成了试验 验证。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
§4-2 加荷方案设计
1.预加载 预载目的：
（1）使结构进入正常工作状态，荷载与变形关系趋 于稳定。
（2）检查加荷设备工作是否正常，加荷装置是否安 全可靠。
（3）检查测试仪表是否进入正常工作状态 （4）使试验工作人员熟悉自己担任的任务，掌握调 表、读数等操作技术，保证采集的数据正确无误。
预载试验所用的荷载一般是分级荷载的1～2级，预载 时的加载值不宜超过该试件开裂荷载值计算的70% 。
分级方法应考虑能得到比较准确的承载力试验荷载、开 裂荷载值和正常使用状态的试验荷载值及其相应的变形。
§4-2 加荷方案设计
（2）确定分级加载值的大小 ①依据： 《混凝土结构试验方法标准》
（GB50152-92）。
§4-2 加荷方案设计
②分级加载值的大小：
在达到使用状态短期试验荷载值以前，每级加载不宜大于该荷载 值的20%；超过该荷载后，每级加载不宜大于该荷载值的10%；
卸载时可取使用状态短期试验荷载值的20%～50%。
§4-2 加荷方案设计
（3）荷载作用及空载时间 ①荷载作用时间
一般：t＝10min 在使用状态短期试验荷载值作用下恒载30min。 对科研性试验，要求在开裂试验荷载计算值作用下恒
载30min；生产鉴定性试验应不少于10mim. 对于新结构或跨度大于12m的屋架、桁架及薄腹梁在
（1）概述 （2）试件设计及制作要求 （3）试件安装与就位 （4）加载方法与设备 （5）量测方法和内容 （6）辅助试验 （7）安全措施 （8）试验进度计划 （9）试验组织管理 （10）附录
§4-1 试验准备
3.试件准备 4.材料物理力学性能测定 5.试验设备与试验场地的准备 6.试件安装就位 7.加载设备和量测仪表安装 8.试验控制特征值的计算
§4-2 加荷方案设计
试验加荷方案的决定因素：
研究目的和要求 试验对象的结构形式 结构构件在试验空间位置 加荷图式 加荷程序
§4-2 加荷方案设计
4-2-1 结构类型与搁置位置 1.结构类型
框架结构大梁：集中荷载 板和壳体结构：均布荷载 墙和柱：竖向和水平向的集中荷载
因为结构任何部位的异常变形或局部破坏都能在整体 变形中得到反映，不仅能反映结构的刚度变化，而且 还可以反映结构弹性或非弹性工作性质。
观测项目和测点数量要满足必须满足结构分析和推断结构工作状 态的需要。
§4-3 观测方案设计
4-3-2 测点布置
§4-3 观测方案设计
制定观测方案的决定依据：
结构的变形特征； 控制截面上的变形参数。
测试方案通常包括以下几个内容：
确定观察和测量的项目。 选定观测区域、布置测点。 按量测精度要求选择仪器和设备。
§4-3 观测方案设计
4-3-1 观测项目
结构在静力荷载作用下的变形分成两类：整体变形和局部变形。 确定观测项目时首先应该考虑整体变形
5.3.1 试件安装和加载方法
例：如图简支梁承受均布荷载q kN/m 的作用，梁计算跨度为L 米，不计梁 自重，求四分点二集中力等效荷载的 大小。
q
L
均布荷载作用下弯矩图
F
Байду номын сангаас
F
L
L
L
4
2
4
等效荷载作用图式及弯矩图
解:跨中截面为控制截面
在均布荷载作用下跨中截面弯矩 ：
M
q m
ax
1 8
qL2
在等效荷载作用下跨中截面弯矩：
第四章 结构静载试验 §4-1 试验准备
1.调查研究、收集资料 （1）设计资料：设计图纸、计算书、设计所
依据的原始资料 （2）施工资料：施工日志、材料性能试验报 告、施工记录和隐蔽工程验收记录 （3）使用资料：使用过程、环境、超载情况 或事故过程等 情报调研
§4-1 试验准备
2.编写试验大纲
应注意考虑结构自重的影响，应将其作为试验荷载的 一部分。此外，作用在结构上的加载设备的重力，应 在施加的荷载中扣除，且不宜大于使用状态短期试验 荷载的20%。
§4-2 加荷方案设计
2.荷载分级 （1）分级的目的
①控制加载速度； ②便于观察结构变形随荷载变化的规律，了解结构在各 个阶段的工作性能。 ③为读取各种数据提供所必需的时间。
M 1 FL 4
令
M
Mq max
即 1 FL 1 qL2
48
F 1 qL 2
若采用三分点二集中力加载
F 3 qL 8
注：若计梁的自重，则需扣除自重的影响。
§4-2 加荷方案设计
4-2-4 加载程序设计
确定加荷时间与加荷量的过程称为加载程序设计 下图是一个典型的静力试验加载制度。
2.构件在试验空间位置
（1）正位试验 （2）异位试验（反位、卧位试验）
§4-2 加荷方案设计
4-2-2 试验加荷图式
一、加荷图式
指试验荷载在试件上的布置形式。
二、等效加荷图式应满足的条件
1.等效荷载产生的控制截面上的主要内力应与计算内力值相等。 2.等效荷载产生主要内力图形与计算内力图形相似。 3.由于等效荷载引起的变形差别，应给于适当修正。 4.控制截面上的内力等效时，其次要截面上的内力应与设计值接 近。
加载达到开裂荷载计算值的90%以后，每级加载不宜大于使用状 态短期试验荷载值的5%；试件开裂后恢复正常加载；
对于研究性试验，加载达到承载力试验荷载计算值的90%以后， 每级加载不宜大于使用状态短期试验荷载值的5%；
对于检验性试验，加载接近承载力检验荷载时，每级加载不宜大 于承载力检验荷载设计值的5%。
使用状态短期试验荷载值作用下恒载12h。恒载时间内 应定时连续结构的变形与裂缝发展情况。
§4-2 加荷方案设计
②空载时间
结构受荷载作用后的残余变形是说明结构工作性能的 重要指标。因此在试验过程中还应观测结构卸载后的 变形恢复能力和残余变形的数值。
为了使卸载后结构的变形得到充分的恢复，试验空载 时间一般为恒载时间的1.5倍，对于混凝土构件为45分 钟，对于新结构或跨度大于12m的屋架、桁架及薄腹 梁在使用状态短期试验荷载值作用下恒载18h。空载期 间也需定时观测记录。