土木工程试验
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活荷载的作用。 1. 试验荷载布置 ❖ 对于连续梁，活荷载最不利布置的原则 ❖♦ 跨中Mmax：该跨布置，左右隔跨布置 ❖♦ 支座Mmax：该支座左、右跨布置，左右隔跨布置 ❖♦ 支座最大剪力：同支座Mmax ❖ 可从弯矩图、挠曲线来理解 ❖ 试验中为简化，可忽略较远跨的影响或仅在荷载数值 上考虑其影响
16
1.3.3 屋架试验
2.试验项目和测点布置
屋架试验挠度测点布置
屋架杆件应力应变测点布置
17
1.3.3 屋架试验
2.试验项目和测点布置 屋架杆件应力应变测点布置
屋架杆件内力测点布置
屋架端部节点应变测点和自锚部位测点布置
18
1.4 建筑物或其部件的单调加载静力试验
1.4.1 钢筋混凝土平面楼盖试验 ❖ 楼盖包括板、次梁、主梁三个部分，试验目的是研究
静载试验 动载试验 抗震试验
2
1.1 概述
❖ 定义：单调加载静力试验是指在短时期内对试验对 象进行平稳的一次连续施加荷载，荷载从“零”开 始一直加到结构构件破坏，或是在短时期内平稳地 施加若干次预定的重复荷载后，再连续增加荷载直 到结构构件破坏
❖ 单调加载静力试验是最普遍的试验类型。 ❖ 单调加载静力试验主要用于模拟结构承受静荷载作
位置）
10
1.3.1 受弯构件的试验
2. 试验项目和测点布置： 1) 挠度测量
❖ 梁的挠度f，P－f曲线、框架的P－Δ曲线、节点的P－γ曲线 ❖ 梁的真实挠度f ❖ a) 剔除支座位移； ❖ b) 对宽度较大的梁，两边对称贴片，以消除扭转的影响（支座偏心、加载点
偏心）； ❖ c) 挠度的预计大小（选择仪器的量程）。
偏压短柱试验测点布置 1—试件；2—铰支座；3—应变计；
4—应变仪测点；5—挠度计
14
1.3.2 受压构件的试验
2.试验项目和测点布置 ❖ 试验项目：P－Δ曲线、εs、εc、
ωmax等，注意需要成对测量。 ❖ 为研究混凝土受压区的实际应
力图形，可采用测力板进行测 定（右图所示） (1)将测力板浇筑在棱柱体试件 中进行标定； (2)将测力板浇筑在试件中进行 测量。
20
1.4 建筑物或其部件的单调加载静力试验
2. 试验观测 ❖ 平面楼盖试验一般为非破坏性，这是由于T形梁
（强度大），多梁式经常为现场试验 ❖ 板、梁挠度的观测 ❖♦ 工程中：精密水准仪、引出法 ❖♦ 消除支座的影响 ❖ 混凝土梁、板中混凝土及钢筋的原始应力测定 ❖♦ 卸载法 ❖ 荷载的施加一般采用成袋砂、石、水泥
11
1.3.1 受弯构件的试验
2) 应变测量
❖ 一般在以下几个截面上：M+max、M-max、σl、σy 或弯矩突变处； ❖ 贴片的原则：①按应变梯度；②受拉区少、压区密（如采用引伸仪则不用）；
③一般情况下多采用不均匀布置的方法。 ❖ a)单向应力测定：单向片 ❖ b)平面应力测定：多个单向片、应变花 ❖ c)箍筋和弯筋应力测量：预埋式和表面开槽式 ❖ d)翼缘与孔边应力测量：连续贴片（力学分析结果） ❖ e)校核测点：不受力位置，检验系统误差
21
1.4 建筑物或其部件的单调加载静力试验
1.4.2 单层工业厂房整体结构空间工作试验 ❖ 单层工业厂房由排架、屋盖系统、山墙等组成，由
于屋盖系统和山墙对各榀平面排架的约束作用，从 而形成空间结构。 ❖ 试验目的：确定厂房整体空间作用性质及具体分配 系数。
22
1.4 建筑物或其部件的单调加载静力试验
15
1-测力板; 2-测力块; 3-贴有应变计的铅板; 4-填充块;
5-水泥砂浆; 6-应变计引出线 图6-12 量测区压应力图形的测力板
1.3.3 屋架试验
1.安装和加载
屋架试验一般采用正 位试验，即在正常安装位 置情况下支承及加载。由 于屋架平面外刚度较弱， 安装时必须采取专门措施， 设置侧向支撑，以保证屋 架上弦的侧向稳定；侧向 支撑的位置应根据设计要 求确定，支撑点的间距应 不大于上弦杆平面外的设 计计算长度，同时侧向支 撑应不妨碍屋架在其平面 内的竖向位移。
12
1.3.1 受弯构件的试验
3）裂缝测量
❖ 裂缝包括：弯曲裂缝、剪切裂缝、弯 剪裂缝。
❖ 基于力学分析，在裂缝位置的垂直方 向布置测点。
❖ 裂则缝 ）永 。远与σl垂直（事故处理常用原 ❖ 裂缝出现的判别方法：①目测；②P
－Δ曲线；③应变值。 ❖ 最大裂缝宽度的测量方法：等弯矩段
选取3条，在纵筋水平位置处采用读 数放大镜或裂缝标尺。 ❖ 裂缝的标注方法：试验完毕后绘制裂 缝开展图。
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1.4 建筑物或其部件的单调加载静力试验
❖ 板的试验： ❖ ♦ 确保为单向板 ❖ 次梁的试验： ❖ ♦ 当主梁支承次梁时，可将次梁视为连续梁 ❖ ♦ 当柱支承次梁时，将次梁视为固支梁 ❖ ♦ 实际上结构中均为弹性支座，无绝对意义上的铰支、固支 ❖ 主梁的试验： ❖ ♦ 同次梁的试验 ❖ 柱的试验： ❖ ♦ Nmax：柱相邻跨满布 ❖ ♦ Mmax：同梁端Mmax时布置方案
13
1.3.2 受压构件的试验
1.试件安装和加载法
❖ 正位试验（试验机上或大型荷载 架上进行）、卧位试验（大型试 件）两端采用可动铰支座（反弯 点截取试件模型），可考虑P－Δ 效应。
❖ 对受压构件的安装就位，关键在 于对中：首先进行几何对中，再 进行物理对中（通过应变测量， 施加20-40％试验荷载）。
1.4.2 单层工业厂房整体结构空间工作试验 1.试验荷载布置 ❖ 采用机械力加载的方式 ❖ 加载方法 2.试验观测
23
1.4 建筑物或其部件的单调加载静力试验
1.4.3 足尺房屋结构的整体试验
❖ 一般花费巨大，试验设备、台座、荷载架 等的要求都很高，但能反映真实结构的实 际工作性能，通常用作模拟试验基础上的 验证性试验。
4
1.2 加载方案设计
1.2.2 试验荷载制度
即试验期间荷载与试件的关系（或称荷载谱），包 含荷载程序与荷载大小。
荷载程序三阶段
• 预加载 • 正式加载 • 卸载
图6-2 静载试验加载程序
5
1.2.2 试验荷载制度
1 预加载
预加载的目的是： ①使试件各部分接触良好，进入正常工作状态，荷载与变形 关系趋于稳定； ②检验全部试验装置是否可靠； ③检验全部量测仪表工作正常与否； ④检查现场组织和人员的情况，使他们熟悉自己的任务和职 责，以保证试验工作顺利进行。
用下观测和研究结构构件的强度、刚度、抗裂性等 基本性能和破坏机制。
3
1.2 加载方案设计
1.2.1 试验荷载图式
单调静力荷载试验是指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标，研 究结构受力性能的试验。 荷载图式：荷载在构件上的布置形式（类型和分布方式）; 设计原则：与理论计算图示一致或内力等效的荷载图示。
土木工程试验
TUMU GONGCHENG SHIYAN
1
工程结构静载试验
1.1 概述
单调加载静力荷载试验 拟静力试验 拟动力试验 结构动力特性试验 结构动力响应试验 结构疲劳试验 结构风洞试验 模拟地震试验台试验 天然地震试验
静载试验 动载试验
单调加载静力荷载试验 结构动力特性试验 结构动力响应试验 结构疲劳试验 结构风洞试验 拟静力试验 拟动力试验 模拟地震试验台试验 天然地震试验
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E
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1.4.4 试验曲线与图表绘制 1.表格 2.图像(曲线图、形态图)
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Βιβλιοθήκη Baidu
正常使用荷载之前，每级加载值不应大于正常使用荷载 的20％，一般分5级加至正常使用荷载；接近极限或开 裂荷载时减小荷载范围增加次数。
满载时间 ：
标准短期荷载作用下的持续时间。混凝土及钢30min。
空载时间 ：
受载结构卸载后到下一次重新开始受载之间的间歇时间 称空载时间。 混凝土45分钟；钢30分钟。
❖ 五层中型砌块建筑足尺结构抗震静力试验
24
1.5 量测数据整理
1.4.1 整体变形量测结果整理 1.简支构件的挠度 2.悬臂构件的挠度
1.4.2 应变量测结果分析 截面弹性内力计算
1.轴向拉、压构件 2.单向压弯、拉弯构件 3.双向弯曲构件
1.4.3 平面应力状态下的主应力计算
1
E
1 2
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1.2.2 试验荷载制度
3 卸载
卸载一般可按加载级距进行，也可以放大1倍或 分2次卸完。
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1.3 常见结构构件静载试验 1.3.1 受弯构件的试验
1.试件的安装和加载方法 ❖ (1)简支座与固定支座的实现
❖(2) 应尽量保证加载面与支承面平整（砂浆、垫沙 层、橡胶+钢板）
❖ 加载方法：千斤顶+分配梁最常见 ❖ 一般采用等效荷载的加载图式（按照所研究的界面
预加载一般分三级；三次；每级取标准荷载的20％；脆性 材料结构，不宜超过计算开裂荷载的70％(含自重)。
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1.2.2 试验荷载制度
2 正式加载
• 分级加载
分级加载目的： ①加载速度易控制； ②变形易观测及分析； ③各点加载易协调。
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图6-2 静载试验加载程序
1.2.2 试验荷载制度
2 正式加载
分级：
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1.3.3 屋架试验
2.试验项目和测点布置
屋架试验挠度测点布置
屋架杆件应力应变测点布置
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1.3.3 屋架试验
2.试验项目和测点布置 屋架杆件应力应变测点布置
屋架杆件内力测点布置
屋架端部节点应变测点和自锚部位测点布置
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1.4 建筑物或其部件的单调加载静力试验
1.4.1 钢筋混凝土平面楼盖试验 ❖ 楼盖包括板、次梁、主梁三个部分，试验目的是研究
静载试验 动载试验 抗震试验
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1.1 概述
❖ 定义：单调加载静力试验是指在短时期内对试验对 象进行平稳的一次连续施加荷载，荷载从“零”开 始一直加到结构构件破坏，或是在短时期内平稳地 施加若干次预定的重复荷载后，再连续增加荷载直 到结构构件破坏
❖ 单调加载静力试验是最普遍的试验类型。 ❖ 单调加载静力试验主要用于模拟结构承受静荷载作
位置）
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1.3.1 受弯构件的试验
2. 试验项目和测点布置： 1) 挠度测量
❖ 梁的挠度f，P－f曲线、框架的P－Δ曲线、节点的P－γ曲线 ❖ 梁的真实挠度f ❖ a) 剔除支座位移； ❖ b) 对宽度较大的梁，两边对称贴片，以消除扭转的影响（支座偏心、加载点
偏心）； ❖ c) 挠度的预计大小（选择仪器的量程）。
偏压短柱试验测点布置 1—试件；2—铰支座；3—应变计；
4—应变仪测点；5—挠度计
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1.3.2 受压构件的试验
2.试验项目和测点布置 ❖ 试验项目：P－Δ曲线、εs、εc、
ωmax等，注意需要成对测量。 ❖ 为研究混凝土受压区的实际应
力图形，可采用测力板进行测 定（右图所示） (1)将测力板浇筑在棱柱体试件 中进行标定； (2)将测力板浇筑在试件中进行 测量。
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1.4 建筑物或其部件的单调加载静力试验
2. 试验观测 ❖ 平面楼盖试验一般为非破坏性，这是由于T形梁
（强度大），多梁式经常为现场试验 ❖ 板、梁挠度的观测 ❖♦ 工程中：精密水准仪、引出法 ❖♦ 消除支座的影响 ❖ 混凝土梁、板中混凝土及钢筋的原始应力测定 ❖♦ 卸载法 ❖ 荷载的施加一般采用成袋砂、石、水泥
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1.3.1 受弯构件的试验
2) 应变测量
❖ 一般在以下几个截面上：M+max、M-max、σl、σy 或弯矩突变处； ❖ 贴片的原则：①按应变梯度；②受拉区少、压区密（如采用引伸仪则不用）；
③一般情况下多采用不均匀布置的方法。 ❖ a)单向应力测定：单向片 ❖ b)平面应力测定：多个单向片、应变花 ❖ c)箍筋和弯筋应力测量：预埋式和表面开槽式 ❖ d)翼缘与孔边应力测量：连续贴片（力学分析结果） ❖ e)校核测点：不受力位置，检验系统误差
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1.4 建筑物或其部件的单调加载静力试验
1.4.2 单层工业厂房整体结构空间工作试验 ❖ 单层工业厂房由排架、屋盖系统、山墙等组成，由
于屋盖系统和山墙对各榀平面排架的约束作用，从 而形成空间结构。 ❖ 试验目的：确定厂房整体空间作用性质及具体分配 系数。
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1.4 建筑物或其部件的单调加载静力试验
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1-测力板; 2-测力块; 3-贴有应变计的铅板; 4-填充块;
5-水泥砂浆; 6-应变计引出线 图6-12 量测区压应力图形的测力板
1.3.3 屋架试验
1.安装和加载
屋架试验一般采用正 位试验，即在正常安装位 置情况下支承及加载。由 于屋架平面外刚度较弱， 安装时必须采取专门措施， 设置侧向支撑，以保证屋 架上弦的侧向稳定；侧向 支撑的位置应根据设计要 求确定，支撑点的间距应 不大于上弦杆平面外的设 计计算长度，同时侧向支 撑应不妨碍屋架在其平面 内的竖向位移。
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1.3.1 受弯构件的试验
3）裂缝测量
❖ 裂缝包括：弯曲裂缝、剪切裂缝、弯 剪裂缝。
❖ 基于力学分析，在裂缝位置的垂直方 向布置测点。
❖ 裂则缝 ）永 。远与σl垂直（事故处理常用原 ❖ 裂缝出现的判别方法：①目测；②P
－Δ曲线；③应变值。 ❖ 最大裂缝宽度的测量方法：等弯矩段
选取3条，在纵筋水平位置处采用读 数放大镜或裂缝标尺。 ❖ 裂缝的标注方法：试验完毕后绘制裂 缝开展图。
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1.4 建筑物或其部件的单调加载静力试验
❖ 板的试验： ❖ ♦ 确保为单向板 ❖ 次梁的试验： ❖ ♦ 当主梁支承次梁时，可将次梁视为连续梁 ❖ ♦ 当柱支承次梁时，将次梁视为固支梁 ❖ ♦ 实际上结构中均为弹性支座，无绝对意义上的铰支、固支 ❖ 主梁的试验： ❖ ♦ 同次梁的试验 ❖ 柱的试验： ❖ ♦ Nmax：柱相邻跨满布 ❖ ♦ Mmax：同梁端Mmax时布置方案
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1.3.2 受压构件的试验
1.试件安装和加载法
❖ 正位试验（试验机上或大型荷载 架上进行）、卧位试验（大型试 件）两端采用可动铰支座（反弯 点截取试件模型），可考虑P－Δ 效应。
❖ 对受压构件的安装就位，关键在 于对中：首先进行几何对中，再 进行物理对中（通过应变测量， 施加20-40％试验荷载）。
1.4.2 单层工业厂房整体结构空间工作试验 1.试验荷载布置 ❖ 采用机械力加载的方式 ❖ 加载方法 2.试验观测
23
1.4 建筑物或其部件的单调加载静力试验
1.4.3 足尺房屋结构的整体试验
❖ 一般花费巨大，试验设备、台座、荷载架 等的要求都很高，但能反映真实结构的实 际工作性能，通常用作模拟试验基础上的 验证性试验。
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1.2 加载方案设计
1.2.2 试验荷载制度
即试验期间荷载与试件的关系（或称荷载谱），包 含荷载程序与荷载大小。
荷载程序三阶段
• 预加载 • 正式加载 • 卸载
图6-2 静载试验加载程序
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1.2.2 试验荷载制度
1 预加载
预加载的目的是： ①使试件各部分接触良好，进入正常工作状态，荷载与变形 关系趋于稳定； ②检验全部试验装置是否可靠； ③检验全部量测仪表工作正常与否； ④检查现场组织和人员的情况，使他们熟悉自己的任务和职 责，以保证试验工作顺利进行。
用下观测和研究结构构件的强度、刚度、抗裂性等 基本性能和破坏机制。
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1.2 加载方案设计
1.2.1 试验荷载图式
单调静力荷载试验是指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标，研 究结构受力性能的试验。 荷载图式：荷载在构件上的布置形式（类型和分布方式）; 设计原则：与理论计算图示一致或内力等效的荷载图示。
土木工程试验
TUMU GONGCHENG SHIYAN
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工程结构静载试验
1.1 概述
单调加载静力荷载试验 拟静力试验 拟动力试验 结构动力特性试验 结构动力响应试验 结构疲劳试验 结构风洞试验 模拟地震试验台试验 天然地震试验
静载试验 动载试验
单调加载静力荷载试验 结构动力特性试验 结构动力响应试验 结构疲劳试验 结构风洞试验 拟静力试验 拟动力试验 模拟地震试验台试验 天然地震试验
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1.4.4 试验曲线与图表绘制 1.表格 2.图像(曲线图、形态图)
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Βιβλιοθήκη Baidu
正常使用荷载之前，每级加载值不应大于正常使用荷载 的20％，一般分5级加至正常使用荷载；接近极限或开 裂荷载时减小荷载范围增加次数。
满载时间 ：
标准短期荷载作用下的持续时间。混凝土及钢30min。
空载时间 ：
受载结构卸载后到下一次重新开始受载之间的间歇时间 称空载时间。 混凝土45分钟；钢30分钟。
❖ 五层中型砌块建筑足尺结构抗震静力试验
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1.5 量测数据整理
1.4.1 整体变形量测结果整理 1.简支构件的挠度 2.悬臂构件的挠度
1.4.2 应变量测结果分析 截面弹性内力计算
1.轴向拉、压构件 2.单向压弯、拉弯构件 3.双向弯曲构件
1.4.3 平面应力状态下的主应力计算
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1.2.2 试验荷载制度
3 卸载
卸载一般可按加载级距进行，也可以放大1倍或 分2次卸完。
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1.3 常见结构构件静载试验 1.3.1 受弯构件的试验
1.试件的安装和加载方法 ❖ (1)简支座与固定支座的实现
❖(2) 应尽量保证加载面与支承面平整（砂浆、垫沙 层、橡胶+钢板）
❖ 加载方法：千斤顶+分配梁最常见 ❖ 一般采用等效荷载的加载图式（按照所研究的界面
预加载一般分三级；三次；每级取标准荷载的20％；脆性 材料结构，不宜超过计算开裂荷载的70％(含自重)。
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1.2.2 试验荷载制度
2 正式加载
• 分级加载
分级加载目的： ①加载速度易控制； ②变形易观测及分析； ③各点加载易协调。
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图6-2 静载试验加载程序
1.2.2 试验荷载制度
2 正式加载
分级：