第二章结构试验设计案例
第2章 土木工程结构试验设计 ppt课件
2.1 土木工程结构试验的一般过程 2.2 土木工程结构试验的试件设计 2.3 试验荷载方案设计 2.4 结构试验观测方案设计 2.5 结构试验与材料力学性能的关系 2.6 试验大纲及其他文件
PPT课件
1
• 讨论： • 1、结构试验包括哪些主要环节？ • 2、结构试验设计的定义为？ • 3、生产性试验的试件数目的确定原则是什么？ • 4、采用什么方法确定多因素科研试验的试件参数？ • 5、简述模型设计中主要的相似要求。 • 6、确定相似条件的方法有哪两种，试对比分析。 • 7、试列出不考虑自重荷载的静力试验模型的相似条件。 • 8、阐述结构试验荷载的分类。 • 9、何谓结构试验的加载制度。 • 10、简述试验测点选择与布置的原则。
不少工厂在配比配方、工艺操作条件等方面，用0.618 法解决了优选问题，从而提高了质量，增加了产量，降低了 消耗，取得了很好的经济效益。例如，粮食加工通过优选加 工工艺，一般可以提高出米率1～3。
PPT课件
23
2.因子设计法
因子是对试验研究内容有影响的发生着变化的因素， 因子数则为可变化因素的个数，水平即为因子可改变的 试验档次，水平数则为档次数。
PPT课件
20
1.优选设计法
③第三次试验点：比较两次试验结果，如果第二点比第一点 好，则去掉1618克以上的部分；如果第一点较好，则去掉 1382克以下部分。假定试验结果第二点较好，那么去掉1618 克以上的部分，在留下部分找出第二点的对称点做第三次试 验． 第三点=1618-1382+1000=1236（克）。图下图
因子设计法 均匀设计法
PPT课件
16
1.优选设计法
针对不同的试验内容，利用数学原理合理地安排试验 点，用步步逼近，层层选优的方式以求迅速找到最佳试验 点的试验方法叫优选法。
工程结构试验课程设计
工程结构试验课程设计一、教学目标本课程旨在通过工程结构试验的学习，使学生掌握工程结构试验的基本原理、方法和过程，培养学生运用试验方法解决工程问题的能力。
具体目标如下：1.掌握工程结构试验的基本概念、分类和特点；2.熟悉常见工程结构试验的方法和步骤；3.了解工程结构试验设备的使用和维护。
4.能够正确选择和使用工程结构试验设备；5.能够独立完成常见工程结构试验的操作；6.能够分析试验数据，得出合理的结论。
情感态度价值观目标：1.培养学生的动手能力和实践能力，提高学生对工程结构试验的兴趣；2.培养学生严谨的科学态度和团队协作精神；3.培养学生关注工程安全、质量和环保的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.工程结构试验的基本概念、分类和特点；2.常见工程结构试验的方法和步骤；3.工程结构试验设备的使用和维护；4.工程结构试验数据的处理和分析；5.工程结构试验案例分析。
教学大纲安排如下：第一章：工程结构试验概述1.1 工程结构试验的概念和作用1.2 工程结构试验的分类和特点1.3 工程结构试验方法的选择第二章：工程结构试验设备及操作2.1 常用工程结构试验设备及功能2.2 工程结构试验设备的选用原则2.3 工程结构试验设备的使用和维护第三章：工程结构试验数据的处理和分析3.1 试验数据的基本处理方法3.2 试验数据的统计分析3.3 试验结果的判断与评价第四章：工程结构试验案例分析4.1 案例一：桥梁荷载试验4.2 案例二：高层建筑结构试验4.3 案例三：隧道工程试验三、教学方法针对本课程的特点和学生实际情况，采用以下教学方法：1.讲授法：讲解工程结构试验的基本概念、原理和方法，引导学生掌握相关知识；2.讨论法：学生针对试验案例进行讨论，提高学生的思考和分析能力；3.案例分析法：通过分析实际工程案例，使学生了解工程结构试验在实际工程中的应用；4.实验法：学生动手进行工程结构试验，培养学生的实践能力和团队合作精神。
第二章 静载试验-1
❖ 【例题】等强度梁静态应变测试
❖ 采用等强度钢梁，钢梁的μ=0.285，L=150mm,室温、
单向受力状态，应变片丝栅方向与最大主应变方向一
致，采用砝码在梁一端施加作用力P=0.1KN，测得挠
图３.５ 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
❖ 2、 液压千斤顶（ P21～ P23）
手动液压千斤顶： （P23图3-11） 无需电源，适合现场结构静载试验和实验室的
试验。 扁式液压千斤顶：砌体结构现场试验（P23图3-12）
二. 应变片的规格——几何参数
❖ 应变片的敏感栅工作面积：应变片敏感栅长宽之积S=L*b ❖ L-栅长标距 ❖ b-栅宽 ❖ 注意：尽量选用L大、 b小的应变片。
图2.26 电阻应变片构造示意图
1.引出线 2.电阻线 3.覆盖层 4.基底层
❖三、 电阻应变片的构造
❖ 电阻应变片的主要技术指标如下； ❖ ⑴电阻值R（Ω）； ⑵标距； ⑶ 灵敏系数K。
2. 灵敏系数：单向受力状态下，敏感栅纵向中心
线与应力方向平行时，应变片电阻值的相对变化与
沿其纵向的应变之比值
R
k
R
X
电阻丝端头横向变形，电阻应变片的实际灵敏 度K≤K0。实际工作中一般采用标定的方法确定应 变片的灵敏度。灵敏系数K值与敏感栅的材料和构 造有关，由生产厂家标定给出。常用应变片的K值
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
2. 加载设备产生的荷载应能够以足够的精度进行 控制和测量
3. 加载设备和装置不应参与结构工作，不改变结 构或构件的受力状态
第2章 结构试验设计
2.2.2 试件尺寸
试件的尺寸分为真（原）型和模型两类。
屋架试验均采用构件实物或真型；
剪力墙尺寸取真型的1/10～1/3为宜；
砖石及砌块的砌体试件，一般取真型的1/4～1/2；
框架截面尺寸可取为真型的1/4～1/2，框架节点为1/2～1；
薄壳和网架空间结构多用1/20～1/5。
局部性的试件尺寸可取为真型的1/4～1，整体性结构试验的 试件可取1/10～1/2；
2.2结构试验的构件设计 2.2.4 试件设计的要求
1.混凝土试件的支撑点应预埋钢垫板， 在承受集中荷载的位置应设置钢垫板。 2.试件的加载面倾斜时，应做成凸缘。
2.2结构试验的构件设计 2.2.4 试件设计的要求
3.为保证框架柱脚部分与试验台的固结，一般需要设计较大截 面的基础梁。 4.对于砖石砌体试件，应在砌体上下预先浇筑混凝土垫块。
第2章 结构试验设计
本章简单描述了结构试验设计的基本原则、基本程序和 影响结构试验成果的几个因素；并在结构试验设计领域引入 了PPIS循环的概念，把课题研究路线的确定放在了一个比较 显眼的位置；试件设计、荷载方案、测试方案是本章的核心 内容；最后对结构试验的技术性文件进行了扼要的介绍。
2.1结构试验的一般程序
正弦波加载
地震波激振
2.4结构试验的量测方案设计
试验观测方案设计的主要内容： 1.按整个试验目的要求,确定试验测试的项目； 2.按确定的量测项目要求，选择测点位置； 3.综合整体因素选择测试仪器和测定方法。
2.4结构试验的量测方案设计
2.4.1 观测项目的确定
1.观测项目主要以变形为主： （1）反映整体工作状况，如挠度、转角、支座偏移等。 （2）反映局部工作状况，如应变、裂缝、钢筋滑移等。 2.首先应该考虑整体变形，能够概括结构工作的全貌，基本上反映出结构的 工作状况。
球罐结构设计
第二章 球罐结构设计球壳球瓣结构尺寸计算 设计计算参数：球罐内径：D=12450mm []23341-表P几何容积：V=974m 3 公称容积：V 1=1000m 3球壳分带数：N=3 支柱根数：F=8各带球心角/分块数： 上极：°/7 赤道：°/16 下极：°/7图 2-1混合式排板结构球罐混合式结构排板的计算：1.符号说明：R--球罐半径6225 mm N--赤道分瓣数16 (看上图数的) α--赤道带周向球角° （360/16）0β--赤道带球心角70° 1β--极中板球心角44° 2β--极侧板球心角11° 3β--极边板球心角22° 2赤道板（图2-2）尺寸计算：图2-2弧长L )=1800βR π =18070622514.3⨯⨯=弦长L =2Rsin(20β)=2x6225×sin(270)=7141mm弧长1B )=N R π2cos(20β)=1614.362252⨯x ×cos 270=弦长1B =2Rcos(20β)sin(2α)=2x6225×cos35sin 25.22=弧长2B )=N R π2=1614.362252⨯x =弦长2B =2Rsin 2α=2x6225×sin(25.22）=弦长D =2R )2(cos )2(cos 1202αβ- =2x6225x )25.22(cos )270(cos 122- = 弧长D )=90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62257413.0) =极板（图2-3）尺寸计算：图2-3对角线弧长与弦长最大间距： H=)2(sin 1212ββ++=)11244(sin 12++ = 弦长1B =H R )2sin(221ββ+=139.1)11244sin(62252+x x =弧长1B )=90R πarcsin(2R B 1)=90622514.3x arcsin(2x62253.5953)=弦长0D =21B )=2×=弧长0D )=90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62258774)=弦长2B =2Rsin(212ββ+)=2x6225xsin(11244+)=弧长2B )=180)2(21ββ+R π=1802x11)(44622514.3+⨯⨯=(1)极中板（图2-4）尺寸计算：图2-4对角线弦长与弧长的最大间距：A=)2(sin )2(sin 121212βββ+-=弧长2B )=1801βR π=弦长2B =2Rsin(21β)= 弧长2L )=180)2(R 21ββ+π=弦长2L =2Rsin(212ββ+)=弦长1L =A )2sin()2cos(2R 211βββ+= 弧长1L )=90R πarcsin(R L 21)=弦长1B =AR )2cos()2sin(2211βββ+=弧长1B )=90R πarcsin(2RB 1)=弦长D =2211B +L =弧长D )=90R πarcsin(2R D )=(2)侧极板（图2-5）尺寸计算：图2-5弦长1L =2Rcos(21β)sin(212ββ+)/A= 弧长1L )=90R πarcsin （R L 21）=弦长 2L =2Rsin(212ββ+)/H=弧长 2L =90Rπarcsin(R L 22)=K=2Rsin(21β)cos(212ββ+)/A= 式中 同前1ε=arcsin(R L 22)-arcsin （2RK ）=弧长2B )=1802βR π=弦长2B =2Rsin(22β)=弧长1B )=1801επR =弦长D =21L L 1+B =弧长D )=90R πarcsin(2R D)=4.极边板（图2-6）尺寸计算：图2-6弧长1L )=2R πcos(2β)=弦长1L =2Rcos(2β)=弦长3L =2Rsin(222ββ+)/H=弧长3L )=90R πarcsin(2R L 3)=弧长2B )=1802βR π=弦长2B =2Rsin(22β)=式中 2α=21800β--arcsin(R 2D 0)= M=22Rsin(212ββ+)/H=3α=90°-2β+arcsin(RM2)= 4α=2 arcsin[22sin(23α)]=弧长1B =1802αR π=弦长1B =2Rsin(22α)=弦长D =3112L L B +=弧长D )=90R πarcsin(2R D )=弧长2L =1804απR = 弦长2L =2Rsin(23α)=第四章 强度计算球壳计算设计压力：设计温度：-20 — 40℃试验压力： + H*ρ*g*10-6 = 壳壁厚度球壳材料采用1Gr17，σb =450MPa，常温下许用应力为[σ]t=150MPa.[]14143-表P取焊缝系数：φ=[1]P110腐蚀裕量C2=2mm，钢板厚度负偏差C1=0mm，故厚度附加量C=C1+C2=2mm.[]1363-表P液柱高度H： H=K1R=*6225=9960mm液体的静压力P=ρgH = 6225**9960*10-9 =计算压力：Pc = + =球壳所需壁厚：δ1=CPDPctc+-ϕσ][4[]84691-式P= + 2 =圆整可取δ=38mm4.2接管和法兰的选择接管根据JBM0503-08选用DN25 DN40 DN50接管。
第二章-混凝土结构设计原理
第2章混凝土结构材料的物理力学性能2.1 混凝土的物理力学性能2.1.1 单轴向应力状态下的混凝土强度虽然实际工程中的混凝土结构和构件一般处于复合应力状态，但是单轴向受力状态下混凝土的强度是复合应力状态下强度的基础和重要参数。
混凝土试件的大小和形状、试验方法和加载速率都影响混凝土强度的试验结果，因此各国对各种单轴向受力下的混凝土强度都规定了统一的标准试验方法。
1 混凝土的抗压强度(1) 混凝土的立方体抗压强度f cu,k和强度等级我国《混凝土结构设计规范》规定以边长为150mm的立方体为标准试件，标准立方体试件在(20±3)℃的温度和相对湿度90%以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法测得的抗压强度作为混凝土的立方体抗压强度，单位为“N/mm2”。
用上述标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度作为混凝土的强度等级。
《混凝土结构设计规范》规定的混凝土强度等级有C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80，共14个等级。
例如，C30表示立方体抗压强度标准值为30N/mm2。
其中，C50～C80属高强度混凝土范畴。
图2-1 混凝土立方体试块的破坏情况(a)不涂润滑剂；(b) 涂润滑剂(2) 混凝土的轴心抗压强度混凝土的抗压强度与试件的形状有关,采用棱柱体比立方体能更好地反映混凝土结构的实际抗压能力。
用混凝土棱柱体试件测得的抗压强度称为轴心抗压强度。
图2-2 混凝土棱柱体抗压试验和破坏情况我国《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081—2002)规定以150mm×150mm×300mm的棱柱体作为混凝土轴心抗压强度试验的标准试件。
《混凝土结构设计规范》规定以上述棱柱体试件试验测得的具有95%保证率的抗压强度为混凝土轴心抗压强度标准值，用符号f ck表示，下标c表示受压，k表示标准值。
第二章球罐结构设计
第二章 球罐结构设计球壳球瓣结构尺寸计算 设计计算参数：球罐内径：D=12450mm []23341-表P 几何容积：V=974m 3 公称容积：V 1=1000m 3球壳分带数：N=3 支柱根数：F=8各带球心角/分块数： 上极：°/7 赤道：°/16 下极：°/7图 2-1混合式排板结构球罐混合式结构排板的计算：1.符号说明：R--球罐半径6225 mm N--赤道分瓣数16 (看上图数的) α--赤道带周向球角° （360/16）0β--赤道带球心角70° 1β--极中板球心角44° 2β--极侧板球心角11° 3β--极边板球心角22° 2赤道板（图2-2）尺寸计算：图2-2弧长L =1800βR π =18070622514.3⨯⨯=弦长L =2Rsin(20β)=2x6225×sin(270)=7141mm弧长1B =N R π2cos(20β)=1614.362252⨯x ×cos 270=弦长1B =2Rcos(20β)sin(2α)=2x6225×cos35sin 25.22=弧长2B =N R π2=1614.362252⨯x =弦长2B =2Rsin 2α=2x6225×sin(25.22）=弦长D =2R )2(cos )2(cos 1202αβ- =2x6225x )25.22(cos )270(cos 122- = 弧长D =90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62257413.0) =极板（图2-3）尺寸计算：图2-3对角线弧长与弦长最大间距： H=)2(sin 1212ββ++=)11244(sin 12++ = 1B=L =1B=2B = 0D =弦长1B =H R )2sin(221ββ+=139.1)11244sin(62252+x x =弧长1B =90R πarcsin(2R B 1)=90622514.3x arcsin(2x62253.5953)=弦长0D =21B=2×=弧长0D =90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62258774)=弦长2B =2Rsin(212ββ+)=2x6225xsin(11244+)= 弧长2B =180)2(21ββ+R π=1802x11)(44622514.3+⨯⨯=(1)极中板（图2-4）尺寸计算：图2-4对角线弦长与弧长的最大间距： A=)2(sin )2(sin 121212βββ+-=弧长2B =1801βR π=弦长2B =2Rsin(21β)= 弧长2L =180)2(R 21ββ+π=弦长2L =2Rsin(212ββ+)=弦长1L =A )2sin()2cos(2R 211βββ+= 弧长1L =90R πarcsin(R L 21)=1B =2B =2L = 1L =弦长1B =AR )2cos()2sin(2211βββ+=弧长1B =90R πarcsin(2RB 1)=弦长D =2211B +L =弧长D =90R πarcsin(2R D )=(2)侧极板（图2-5）尺寸计算：图2-5弦长1L =2Rcos(21β)sin(212ββ+)/A= 弧长1L =90R πarcsin （R L 21）=弦长 2L =2Rsin(212ββ+)/H=弧长 2L =90Rπarcsin(R L 22)=K=2Rsin(21β)cos(212ββ+)/A= 式中 同前1ε=arcsin(R L 22)-arcsin （2RK ）=弧长2B =1802βR π=弦长2B =2Rsin(22β)=1B=2B =2L= 1L =弧长1B =1801επR =弦长D =21L L 1+B =弧长D =90R πarcsin(2R D)=4.极边板（图2-6）尺寸计算：图2-6弧长1L =2R πcos(2β)=弦长1L =2Rcos(2β)=弦长3L =2Rsin(222ββ+)/H=弧长3L =90R πarcsin(2R L 3)=弧长2B =1802βR π=弦长2B =2Rsin(22β)=式中 2α=21800β--arcsin(R 2D 0)= M=22Rsin(212ββ+)/H=3α=90°-2β+arcsin(RM2)= 4α=2 arcsin[22sin(23α)]=弧长1B =1802αR π=弦长1B =2Rsin(22α)=弦长D =3112L L B +=1B=2B = 3L =1L=弧长D =90R πarcsin(2R D )=弧长2L =1804απR = 弦长2L =2Rsin(23α)=第四章 强度计算球壳计算设计压力：设计温度：-20 — 40℃试验压力： + H*ρ*g*10-6 = 壳壁厚度球壳材料采用1Gr17，σb =450MPa ，常温下许用应力为[σ]t =150MPa.[]14143-表P 取焊缝系数：φ=[1]P110腐蚀裕量C 2=2mm ，钢板厚度负偏差C 1=0mm ， 故厚度附加量C=C 1+C 2=2mm.[]1363-表P 液柱高度H ： H=K 1R=*6225=9960mm液体的静压力P=ρgH = 6225**9960*10-9 = 计算压力：Pc = + = 球壳所需壁厚： δ1=CP D P ctc +-ϕσ][4[]84691-式P = + 2 =圆整可取δ=38mm4.2 接管和法兰的选择接管根据JBM0503-08选用DN25 DN40 DN50接管。
2结构试验(加载方法与设备)
建筑结构试验
动载加载装置
试验设备
选择荷载和加载方式的几点要求：
1、试验荷载的图式 2、试验荷载的传力方式 3、精度和强度 4、加载装置安全可靠 5、加载设备操作方便 6、加载方法力求采用现代化先进技术
建筑结构试验
气压加载装置示意图
建筑结构试验
真空加载试验
建筑结构试验
建筑结构试验
二、气压加载的特点和要求 1、气压加载的特点
（1）能真实地模拟面积大、外形复杂结构的均布受力状态； （2）加卸载方便可靠； （3）荷载值稳定易控； （4）需要采用气囊或将试件制成密封结构，试件制作工作量大； （5）施加荷载值不能太大； （6）构件内表面无法直接观测； （7）气温变化易引起荷载波动。
建筑结构试验
2.1概述
结构试验
模拟结构在实际受力工作状态下的反应 对试验对象施加荷载 因此 荷载的选择是否正确合理，影响到试验工作的 顺利进行。
建筑结构试验
如何选择 正确、合理的荷载？ 必须对常用的加载方法和设备 有充分的认识和了解
建筑结构试验
静载加载装置
主要包括： 重力加载、机械力加载、气压 加载、液压加载等
建筑结构试验
三、大型结构试验机
为在实验室里进行大型结构构件的试验，将大吨位的液压千 斤顶制成专门的液压加载系统。该系统由液压操作台、液压 千斤顶、试验机架和管路系统组成，是集液压加载、反力机 构、控制与测量于一体的比较完善的专用加载系统。 长柱结构试验机：
建筑结构试验
建筑结构试验
2、电动液压加载装置的构成与手动分体式加载装置类似，手 动油泵被电动油泵取代，由电动机提供能源，组成电动液压 加载装置，千斤顶可采用单作用式或双作用式。 特点：操作简便，加载能力强，普通液压千斤顶加载力可达 10000kN以上。一台油泵通过油路分配装置可与多个千斤顶 连接，实现多点同步加载。
第二章球罐结构设计
第二章 球罐结构设计球壳球瓣结构尺寸计算 设计计算参数：球罐内径：D=12450mm[]23341-表P几何容积：V=974m 3 公称容积：V 1=1000m 3球壳分带数：N=3 支柱根数：F=8 各带球心角/分块数： 上极：°/7 赤道：°/16 下极：°/7图 2-1混合式排板结构球罐混合式结构排板的计算：1.符号说明：R--球罐半径6225 mm N--赤道分瓣数16 (看上图数的) α--赤道带周向球角° （360/16）0β--赤道带球心角70° 1β--极中板球心角44° 2β--极侧板球心角11° 3β--极边板球心角22° 2赤道板（图2-2）尺寸计算：图2-2弧长L )=1800βR π =18070622514.3⨯⨯=弦长L =2Rsin(20β)=2x6225×sin(270)=7141mm弧长1B )=N R π2cos(20β)=1614.362252⨯x ×cos 270=弦长1B =2Rcos(20β)sin(2α)=2x6225×cos35sin 25.22=弧长2B )=N R π2=1614.362252⨯x =弦长2B =2Rsin 2α=2x6225×sin(25.22）=弦长D =2R )2(cos )2(cos 1202αβ-=2x6225x )25.22(cos )270(cos 122- = 弧长D )=90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62257413.0) =极板（图2-3）尺寸计算：图2-3对角线弧长与弦长最大间距： H=)2(sin 1212ββ++=)11244(sin 12++ = 1B )=L )=1B )=2B )= 0D )=弦长1B =H R )2sin(221ββ+=139.1)11244sin(62252+x x =弧长1B )=90R πarcsin(2R B 1)=90622514.3x arcsin(2x62253.5953)=弦长0D =21B )=2×=弧长0D )=90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62258774)=弦长2B =2Rsin(212ββ+)=2x6225xsin(11244+)= 弧长2B )=180)2(21ββ+R π=1802x11)(44622514.3+⨯⨯=(1)极中板（图2-4）尺寸计算：图2-4对角线弦长与弧长的最大间距： A=)2(sin )2(sin 121212βββ+-=弧长2B )=1801βR π=弦长2B =2Rsin(21β)= 弧长2L )=180)2(R 21ββ+π=弦长2L =2Rsin(212ββ+)=弦长1L =A )2sin()2cos(2R 211βββ+= 弧长1L )=90R πarcsin(R L 21)=1B )=2B )=2L )= 1L )=弦长1B =AR )2cos()2sin(2211βββ+=弧长1B )=90R πarcsin(2RB 1)=弦长D =2211B +L =弧长D )=90R πarcsin(2R D )=(2)侧极板（图2-5）尺寸计算：图2-5弦长1L =2Rcos(21β)sin(212ββ+)/A= 弧长1L )=90R πarcsin （R L 21）=弦长 2L =2Rsin(212ββ+)/H=弧长 2L =90Rπarcsin(R L 22)=K=2Rsin(21β)cos(212ββ+)/A= 式中 同前1ε=arcsin(R L 22)-arcsin （2RK ）=弧长2B )=1802βR π=弦长2B =2Rsin(22β)=1B )=2B )=2L )= 1L )=弧长1B )=1801επR =弦长D =21L L 1+B =弧长D )=90R πarcsin(2R D)=4.极边板（图2-6）尺寸计算：图2-6弧长1L )=2R πcos(2β)=弦长1L =2Rcos(2β)=弦长3L =2Rsin(222ββ+)/H=弧长3L )=90R πarcsin(2R L 3)=弧长2B )=1802βR π=弦长2B =2Rsin(22β)=式中 2α=21800β--arcsin(R 2D 0)= M=22Rsin(212ββ+)/H= 3α=90°-2β+arcsin(RM 2)= 4α=2 arcsin[22sin(23α)]=弧长1B =1802αR π=弦长1B =2Rsin(22α)=弦长D =3112L L B +=1B )=2B )= 3L )=1L )=弧长D )=90R πarcsin(2R D )=弧长2L =1804απR = 弦长2L =2Rsin(23α)=第四章 强度计算球壳计算设计压力：设计温度：-20 — 40℃试验压力： + H*ρ*g*10-6 = 壳壁厚度球壳材料采用1Gr17，σb =450MPa ，常温下许用应力为[σ]t =150MPa.[]14143-表P 取焊缝系数：φ=[1]P110腐蚀裕量C 2=2mm ，钢板厚度负偏差C 1=0mm ， 故厚度附加量C=C 1+C 2=2mm.[]1363-表P 液柱高度H ： H=K 1R=*6225=9960mm液体的静压力P=ρgH = 6225**9960*10-9 = 计算压力：Pc = + = 球壳所需壁厚：δ1=CP D P ctc +-ϕσ][4[]84691-式P = + 2 =圆整可取δ=38mm4.2 接管和法兰的选择接管根据JBM0503-08选用DN25 DN40 DN50接管。
建筑结构试验课件第2章试验荷载与加载方法
箱式试验台座：
♦ 特点：承载力高、刚度大、台座空间利用率高，但
安装和移动设备困难。
第二章荷载与加载
2.10 荷载支承设备和试验台座
试验台座
❖ 抗侧力试验台座
❖ ♦ 作用：通过拉压千斤顶或电液伺服加载系
统对试件施加模拟地震作用的低周反复荷载，
进行拟动力和拟静力试验。
❖ 2.3.5地震模拟振动台
第二章荷载与加载
2.3 液压加载
❖ 2.3.5地震模拟振动台
美国MTS公司三向六
自由度维模拟地震振
动台，
❖ 台面尺寸4m×4m，
❖ 最大试件质量25t。
❖
第二章荷载与加载
2.4 惯性力加载
❖ 利用运动物体质量的惯性施加动力荷载
❖ 冲击力加载法
❖
1、初位移加载法
第二章荷载与加载
❖ ♦ 平衡重式
❖ ♦ 压桩作为地锚
❖ ♦ 成对试验加载
❖ 2.10.3
第二章荷载与加载
2.10 荷载支承设备和试验台座
❖ 2.10.3
第二章荷载与加载
现场试验的荷载装置
第2章 试验荷载与加载方法
思考题：
❖ 1、简述重力加载法的特点。
❖ 2、如何避免重力加载法中的拱效应？
❖ 3、液压加载器有哪几种？
2.10 荷载支承设备和试验台座
荷载支承机构
❖ 水平反力架
❖ 2.10.2
第二章荷载与加载
2.10 荷载支承设备和试验台座
❖ 2.10.3
❖
❖
❖
试验台座
抗弯大梁式台座和空间桁架式台座：
♦ 适用于中小型构件试验，跨度短、荷载小；
第二章 结构试验设计
第二章 试验设计、试验前的准备及试验方案试验大纲：1、 建筑结构试验的主要环节概述2、 建筑结构试验的试件设计3、 建筑结构试验的荷载方案设计4、 建筑结构试验的观测方案设计5、 建筑结构试验材料的力学性能6、 建筑结构试验大纲和试验基本文件本章提要建筑结构试验包括结构试验设计、结构试验准备、结构试验实施和结构试验结果分析 等主要环节。
本章主要介绍试验的前期准备工作，内容包括试件及模型设计、荷载方案设计、观测方案设计、材料的力学性能试验、建筑结构试验的安全与防护措施设计及结构试验大纲和试验基本文件的编制等内容。
学习本章，应着重掌握试件及模型设计、荷载方案设计、观测方案设计等内容，并对材料的力学性能试验、试验的安全与防护措施设计及结构试验大纲和试验基本文件的编制有一定的了解。
2.1、建筑结构试验的主要环节概述建筑结构试验包括结构试验设计、结构试验准备、结构试验实施和结构试验结果分析等主要环节，他们之间的关系如图2.1所示。
结构试验目的结构试验设计结构试验准备结构试验实施结构试验分析结构试验结论试验总结报告试验观测和采集数据处理结构参数识别结构破坏机制分析结构性能与承载力分析试验加载试验反应观测和数据采集试件变形、裂缝和破坏形态记录试件制作与安装试验人员组织分工仪器设备的检验与率定材料力学性能试验试件设计试验荷载设计试验观测设计试验误差控制措施试验安全措施调查研究、搜集有关资料确定试验的性质与规模设计试件的形状和尺寸确定试件的数量设计构造措施确定试验荷载图示设计试验加载装置选择试验方法及设备设计试验加载制度确定试验观测项目确定测点布置位置与数目选择测试仪器与设备图2.1 结构试验的主要环节结构试验设计是整个结构试验中极为重要的一项工作。
它的主要内容是对所有进行的结构试验工作进行全面的规划与设计，从而使试验计划与试验大纲能对整个试验起着统管全局和具体指导的作用。
2.2 建筑结构试验的试件设计2.2.1 试件设计（1） 试件的形状试件的基本要求是构造一个与实际受力相一致的应力状态，这个问题对于静定系统中的单一构件（如梁、柱、桁架等），一般构件的实际形状都能满足要求，问题比较简单。
结构力学(第二章)-三铰拱课件
03
三铰拱的设计与优化
设计原则与步骤
确定设计要求
明确三铰拱的设计目标，如承载能力、稳定性、 经济性等。
截面设计
根据计算出的内力和弯矩，设计三铰拱的截面尺 寸和形状。
结构分析
对三铰拱进行受力分析，计算出各截面的内力和 弯矩。
稳定性分析
对三铰拱进行稳定性分析，确保其在承载过程中 不会发生失稳。
3D打印技术
3D打印技术能够实现复杂结构的快速 、精确制造，为三铰拱的原型制作和 试验提供便利。
未来发展方向与趋势
跨学科融合
结构力学与材料科学、计算机科 学、人工智能等学科的交叉融合，
将推动三铰拱在理论和实践上的 创新。
绿色与可持续发展
在未来的发展中，三铰拱的设计和 建造将更加注重环保和可持续发展， 如采用可再生材料和节能技术。
智能化与自动化
随着智能化和自动化技术的发展， 三铰拱的设计、建造和监测将趋向 于智能化和自动化，提高效率和安 全性。
THANK YOU
感谢聆听
案例分析与实践
案例一
某桥梁的三铰拱设计，通过优 化设计，提高了桥梁的承载能 力和稳定性。
案例二
某工业厂房的三铰拱设计，采 用轻量化设计，降低了结构的 自重。
案例三
某大型场馆的三铰拱设计，通 过参数优化，实现了结构的优 化和美观。
04
三铰拱的施工与维护
施工工艺与要点
01
02
03
04
施工准备
确保施工场地安全，检查施工 材料质量，制定施工计划和安
100%
建筑工程
在建筑工程中，三铰拱可用于大 型工业厂房、仓库、展览馆等建 筑的屋盖结构。
第二章 剪力墙结构设计2
高层建筑结构 剪力墙结构
5、偏心受压剪力墙斜截面受剪承载力计算
无地震作用组合： V 有地震作用组合：V
1
0.5
1 [
(0.5 f t bw hw0 0.13N
1
Aw A
) f yh
Ash s
hw0
Ash s
RE 0.5
(0.4 f t bw hw0 0.1N
Aw A
) 0.8 f yh
hw0 ]
6、偏心受拉剪力墙斜截面受剪承载力计算
无地震作用组合： V 有地震作用组合：V
1
0.5
1 [
(0.5 f t bw hw 0 0.13 N
1
Aw A
) f yh
Ash s
hw 0
Ash s
RE 0.5
(0.4 f t bw hw0 0.1N
高层建筑结构 剪力墙结构
楼板
弱连梁
墙肢： 墙片：
A1
A
A2
B1
B
B2
C1
C
C2
内力计算时，不考虑墙片之间楼板或弱连梁的作用， 每一墙片作为一片独立的剪力墙计算。
高层建筑结构 剪力墙结构
剪力墙结构中，如剪力墙数量太多，同样也
会使结构刚度和重量都太大，不仅材料用量增加，
而且地震力也增大，使上部结构和基础设计困难。
变形图
裂缝图
小跨高比连梁的变形和裂缝图
高层建筑结构 剪力墙结构
1、连梁内力设计值 • 弯矩设计值
为了达到强剪弱弯，应降低连梁的弯矩设计值，方法是弯
矩调幅，调幅的方法有两个： a、在小震作用下的内力和位移计算时，通过折减连梁的刚度， 使连梁的弯矩、剪力值减小。设防烈度为6、7度时，折减系数 不小于0.7；8、9度时，折减系数不小于0.5。 b、按连梁弹性刚度计算内力和位移，将弯矩组合值乘以折减 系数。设防烈度为6、7度时，折减系数不小于0.8；8、9度时，
- 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)。
试验设计
(2). 试验的荷载图式 试验荷载在试件上的布置形式称为加荷图式，荷载图式应与结构设计计算荷 载图式相一致；否则应采用与计算简图相似的等效荷载图式。 等效加荷图式应满足： 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、等效荷载产生的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，应给予适当的修正。 4、控制截面内力等效时，其次要截面上的内力应与设计值接近。
试验设计
结 构 试 验 流 程 图
试验设计
2、工程结构试验试件设计
试件设计包括试件形状的选择、试件尺寸和数量的确定及构造措施的研究考 虑，应满足结构与受力的边界条件、试验的破坏特征、试验加载条件的要求，以 最少的试件数量获得最多的试验数据，满足任务要求。 (1). 试件形状 目的：构造一个与实际受力相一致的应力状态。 要求：便于试验加载和安全试验。
等效荷载图示
试验设计
(3).试验荷载计算 生产检验性试验的试验荷载： Qd G GK Q QK 承载力极限状态： QS GK QK 正常使用极限状态：
科学研究性试验的试验荷载 控制截面实际承载力极限状态：
c Su R( f c0 , f s0 , a 0 .....)
试验设计
试验设计
2.结构试验的荷载设计 试验加载方案除了与试验目的有直接关系外，还与试验对象的结构类型、构 件在试验室的空间位置有关。 (1).结构类型和搁置位置 承受均布荷载的板、壳结构采用重力加载施加均布荷载或采用若干组不连续 的集中力等效代替均布荷载。 承受竖向力和水平力的墙柱，采用集中力加载方案； 试件在试验时的空间位置有以下几种： 正位试验：与实际工作状态一致； 反位试验：便于裂缝观察； 卧位试验：降低试验装置高度，便于仪表安装、读数； 原位试验：支撑、边界条件与实际一致；
钢架构件教学试验
试验设计
(2). 试件数量 A. 生产鉴定性试验：按照试验任务的要求有明确的试验对象。 对于顶制构件的质量检验和评定，按《预制混凝土构件质量检验评定标准》 (GBJ 321—90)的规定抽样检验。检查数量；对于成批生产的构件，应按同一工 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，当连续检验10 批且每批结构性能均符合《标准》规定的要求时，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。在每批中应随机抽取 一个构件作为试件进行检验。 “同类型产品”是指同一钢种、同一混凝土强度等级、向一工艺和同一结构形式 的构件。
框 架 结 构 梁 柱 构 件 试 验
试验设计
(2). 试件尺寸 试验试件尺寸可分为真型和模型两类。试件尺寸受尺寸效应、构造要求、试 验设备和经济条件的限制，动力试验试件尺寸还受试验激振加载条件的限制。 思考：何谓尺寸效应？为何混凝土立方体抗压强度判定中引入一尺寸修正系数？
模 型 振 动 台 试 验
试验设计
试验1中：截面是采用第一水平，而砂浆也是第一水平，垂直应力是第一水 平，得出一个抗剪强度值 ；试验5中：截面是采用第二水平，而砂浆也是第一 水平，垂直应力是第二水平，得出一个抗剪强度值；将两个强度的平均值作为 砂浆取第一水平时的抗剪强度值，同样与砂浆取第二水平时的抗剪强度值相比 较来分析砂浆强度对抗剪强度的影响 ；
B. 科学研究试验：服务于科研目的 试件数目即试验量也是一不可忽视的问题，试验量的大小直接关系到能否满 足试验目的任务及整个试验的工作量问题，受研究经费及时间期限的限制。 试件的数量主要取决于两个因素：参数的多少（因子数）和其相应的各种状 态（水平数）。 根据因子和水平数的不同搭配，试验可分为两种：全因子试验和正交试验。 全因子试验考虑了因子和其水平数的所有可能组合情况而形成的试件数目。 正交试验设计法则是利用正交表安排多因子试验，这两种试验的各有特点。
试验设计
正交表的特点是在分析某因子对结果的影响时，该 因子取某一水平时，其它因子的各个水平都要取到了， 最后取结果的平均值，作为在该因子在此水平下的试验 结果。 正交表试验与全因子试验在使用时候， 选正交表试验比较好，因为它经过很少的试验就可以选 出各个因素，哪个因素最好的。但是，在建立抗剪强度 和这三个因素的理论关系时，选全因子试验比较确切。 但是不能反映单个因子与目标函数之间的关系。
(4).试验加载程序 不同性质的试验采用不同的加载方案, 静力试验加载程序
第二章 结构试验设计
安徽工业大学建工学院
试验设计
第二章 试验设计
本章重点：1．理解结构试验设计中试件设计、荷载设计和量测设计三个主要部 分的内容以及它们之间的相互关系； 2. 在试件设计中要注意尺寸效应的影响，要考虑边界条件的模拟和 满足试验加载、量测的要求。
1、工程结构试验流程
结构试验设计是整个结构试验中极为重要的并且带有全局性的一项工作。它 的主要内容是对所要进行的结构试验工作进行全面的设计与规划，从而使设计的 计划与试验大纲能对整个试验起着统管全局和具体指导作用。 工程结构试验是一项细致而复杂的工作．因此必须进行很好的组织与设计， 按照试验的任务制定试验计划与大纲，并通过试验计划与大纲的执行来完成。在 整个试验工作中．试验人员必须严肃认真，不然不仅无法实现预期的试验目的， 而且会带来人力、物力与时间的浪费、影响试验结果，甚至导致整个试验的失败 或发生安全事故。只有在试验前做好试验的筹备工作对试验过程中可能出现的情 况事先有所估计，并采取相加措施，及时整理分析并充分利用所取得的试验成果， 才能够做到使用最小的试验耗费取得最大的研究成果。
试验设计
试件2中：截面是采用第一水平，而砂浆也是第一水平，垂直应力是第二水平，得 出一个抗剪强度值 ；试验6中：截面是采用第二水平，而砂浆也是第一水平，垂直应力 是第二(一)水平，得出一个抗剪强度值；全因子试验实际反应出两个问题:一个是在其 它因素都不变的条件下，单单变一个因素，可以看 到试验结果的变化情况,二是反应两个因素的交互作用。