杨晓明-建筑结构试验-第三章-结构静载试验
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03_结构静载试验B(3.3 应变测试技术之后)
第3章结构静载试验3.3 应变测试技术如何测试应力？3.3 应变测试技术⏹直接测量应力很难实现；⏹间接测量局部变形（应变），通过应变来换算出应力；⏹非线性阶段？3.3 应变测试技术⏹机测⏹电测3.3 应变测试技术⏹机测☐利用机械式仪表，测量两点之间的相对位移，然后再转换成应变值☐应变如何求？☐缺点（P33）：量测距离大；人工读数；温度补偿困难3.3 应变测试技术⏹电测☐振弦式应变传感器（振动弦原理）☐光纤式应变传感器（光干涉原理，可置于混凝土内部）☐电阻应变片（又称电阻应变计或应变片）3.3 应变测试技术振弦式应变传感器3.3 应变测试技术光纤式应变传感器3.3 应变测试技术电阻应变片直接在钢材（钢筋）表面粘贴3.3 应变测试技术电阻应变花3.3 应变测试技术电阻应变片一种办法：把钢筋切成两半并开槽3.3 应变测试技术各式电阻应变片（花）Arthur Ruge(1900 -1985)1936: Ruge’s invention of the modern electric resistance strain gaugeArthur Ruge(1900 -1985)1936: Ruge’s invention of the modern electric resistance strain gauge0.025mm3.3 应变测试技术DH 3816电阻应变仪3.3 应变测试技术3.3.1 电阻应变片的工作原理基本工作原理：将应变片固定在被测试件上，从而与试件变形一致。
当试件变形时，电阻应变片的电阻值发生微小变化。
通过电阻应变测量装置（简称电阻应变仪）可将该电阻值的变化测定出来，并用记录仪（电脑软件）记录下来，得到所需要的应变值。
3.3.2 电阻应变的测量原理⏹一般情况下，试件的应变量很小，由此引起的电阻变化也非常微弱，难以进行直接测量。
需要专门装置进行放大处理。
⏹电阻应变仪的测量原理惠斯登电桥：将电阻的变化转化成电压或电流的变化1234()4in outU U K εεεε∆=-+-R半桥应变测量12in outU U K ε∆=应变大小相等，方向相反1(1)4in outU U K ευ∆=+应变方向相反；大小成比例桥路类别全桥应变测量1out in U U K ε∆=在钢悬臂梁的上下表面各安装两个电阻应变片，上表面的两个电阻应变片接入桥路作为R 1和R 3，下表面的作为R 2和R 4，则形成所谓全桥应变测量，此时：如何实现不同的桥路连接？常见的电桥形式和应变计布置常见的电桥形式和应变计布置常见的电桥形式和应变计布置常见的电桥形式和应变计布置常见的电桥形式和应变计布置常见的电桥形式和应变计布置3.3.3 电阻应变测试中的温度补偿⏹电阻应变片受环境温度变化的影响电阻会发生变化。
建筑结构试验课件
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3.28 电阻应变片构造示意图
注明：已建或新建桥梁的多加载试验大都采 用载重汽车作为重物加载。
2 杠杆加载法
图３.４ 杠杆加载装置 注明：需要一个锚固点承受向上的反力。
【说明】
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，是使用容重较大的又容易获得的 物质对结构或构件施加荷载的方法。
重物加载的优点是：
(四)试验数据分析与总结:
整理试验结果,判断异常数据,绘制试验曲线图表,分析 试验误差,分析并总结试验现象.
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
结论
试件设计 试件加载设计 试验观察设计 试验误差控制措施 试验安全措施
设计试件的形状与 尺寸确定试件的数量 设计构造措施
3.2 试验装置的支座设计 一、试件支承装置包括：支座与支墩
图３.１3 铰支座的形式和构造
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱa）
（b）
图3.14 柱与压杆试验的铰支座
（a）单向铰支座；（b）双向铰支座
1－试件；2－铰支座；3－调整螺丝；4－刀口
1. 必须保证结构在支座处能自由转动和结构在支 座处能正确地传递力。
2. 铰支座处的上下垫板要有一定刚度。 垫板厚度d可按下式计算： 3. 滚轴强度的要求。并按下式进行强度验算
3. 建筑结构试验组织计划关系到试验的成败 4. 建筑结构试验组织计划是体现技术水平和管理水平 的窗口
(二) 试验技术装备:
试件制作,预埋传感器元件,安装试验装置及试件,安 装测量元件,调试标定仪器设备,相关材料性能测试等
L-栅长标距 b-栅宽 注意：尽量选用L大、 b小的应变片。
图3.28 电阻应变片构造示意图
注明：已建或新建桥梁的多加载试验大都采 用载重汽车作为重物加载。
2 杠杆加载法
图３.４ 杠杆加载装置 注明：需要一个锚固点承受向上的反力。
【说明】
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，是使用容重较大的又容易获得的 物质对结构或构件施加荷载的方法。
重物加载的优点是：
(四)试验数据分析与总结:
整理试验结果,判断异常数据,绘制试验曲线图表,分析 试验误差,分析并总结试验现象.
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
结论
试件设计 试件加载设计 试验观察设计 试验误差控制措施 试验安全措施
设计试件的形状与 尺寸确定试件的数量 设计构造措施
3.2 试验装置的支座设计 一、试件支承装置包括：支座与支墩
图３.１3 铰支座的形式和构造
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱa）
（b）
图3.14 柱与压杆试验的铰支座
（a）单向铰支座；（b）双向铰支座
1－试件；2－铰支座；3－调整螺丝；4－刀口
1. 必须保证结构在支座处能自由转动和结构在支 座处能正确地传递力。
2. 铰支座处的上下垫板要有一定刚度。 垫板厚度d可按下式计算： 3. 滚轴强度的要求。并按下式进行强度验算
3. 建筑结构试验组织计划关系到试验的成败 4. 建筑结构试验组织计划是体现技术水平和管理水平 的窗口
(二) 试验技术装备:
试件制作,预埋传感器元件,安装试验装置及试件,安 装测量元件,调试标定仪器设备,相关材料性能测试等
结构检测技术与鉴定加固实用手册第三篇建筑结构静载试验
第一章建筑结构荷载试验设备第一节荷载试验分类与加载要求一、荷载试验分类作用于建筑结构上的荷载种类繁多。
就直接作用来说，有结构的自重；建筑物楼（屋）面的活荷载、雪荷载、灰载、施工荷载；作用于工业厂房上的吊车荷载、机械设备的振动荷载；作用于桥梁上的车辆振动荷载；作用于海洋平台上的海浪冲击荷载等；在特殊情况下，还有地震、爆炸等荷载。
除了直接作用，一般情况下，尚有温度、收缩、支座沉降等间接作用。
以上荷载按其作用的范围分，有分布荷载、集中荷载；按作用的时间长短分，有短期荷载、长期荷载；按荷载对结构的动力效应分，有静力荷载、动力荷载等；振动荷载尚有简谐振动与随机振动之分。
结构试验除极少数是在实际荷载下实测外，绝大多数是在模拟荷载条件下进行的。
结构试验的荷载模拟即是通过一定的设备与仪器，以最接近真实的模拟荷载再现各种荷载对结构的作用。
荷载模拟技术是结构试验最基本的技术之一。
结构试验中荷载模拟的方法有很多种。
就静载试验而有，有重物、液压、气压、机械和电液伺服加载系统以及和它们相配合的各种试验装置。
其中同步异荷液压加载及与计算机连接的电液伺加载则代表了加载技术方面的最新发展。
在具体结构试验中应根据试件结构特点，试验目的，场地条件以及经费开支等因素综合选择。
二、加载要求正确地选择加载试验所用的荷载设备和加载方法，对顺利地完成试验工作和保证试验的质量，有非常大的影响。
所以，在选择试验荷载和加载方法时，应满足下列几点要求：!"选用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基本接近；#"荷载传力方式和作用点明确，产生的荷载数值要稳定，特别是静力荷载要不随加载时间、外界环境和结构的变形而变化；$"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；%"加载装置本身要安全可靠，不仅要满足强度要求，还必须按变形条件来控制加载装置的设计，即尚必须满足刚度要求。
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静载试验的加载设备——机械加载
❖吊链、卷扬机、绞车、花篮螺丝等配合对结构施 加拉力，还可以与滑轮组联合使用改变力的作用方 向和大小。拉力的大小通常有拉力测力计测定，根 据测力计的量程有两种安装方式。
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静载试验的加载设备——气压加载
❖由于气压加载产生的是均布荷载，所以尤其适用 于平板和壳体试验。
5.丝绕式电阻应变片 6.短接式电阻应变片
8.焊接电阻应变片
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应变测试技术——电阻应变片
应变片选用
❖ 工作环境：温度保证、地下工程中防潮特性好 ❖ 被测物材料性质:弹模高,基长小;粗晶粒岩石混凝
土选用基长长 ❖ 按被测试件受力状态和应变性质：应变花 ❖ 变化大选用基长小，变化小选用基长 ❖ 按测量精度：标距、电阻值、灵敏度
❖液压加载法是利用油泵将液体压力升高， 通过液压加载器对结构施加作用力的一种方 法。 ❖液压加载法是目前结构试验中应用较为普 通的一种加载方法。它最大的优点是输出力 大，操作安全方便，与计算机连接可实现自 动控制。
最理想、最普遍的加载方式
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静载试验的加载设备——液压加载
一、液压加载器—千斤顶
试验台座和支座、反力架传感器等设备配套组成液 压加载系统。
液压加载器
承力架
管路系统 操作台
试件
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试验台座
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静载试验的加载设备——液压加载
❖ 三、液压试验机：
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静载试验的加载设备——液压加载
❖ 四、电液伺服液压加载系统
函数发生器
第三章 结构静载试验
3.6. 试验挠度计算 在计算结构或构件时，需要对实测的挠度进行修正，以 获得真实的挠度。 1．支座沉降影响的修正 （1）对于简支静定结构构件 若左右两支座沉降测量值分别为 f l 和 f r ，跨中实测挠 度值为 f m ，则扣除支座沉降后的试验挠度值为：
f10 f m fl fr 2
fg
Mபைடு நூலகம் M i0
f i0
其中：f g －结构构件自重产生的挠度； Mg －结构构件自重产生的弯矩； 0 Mi －试验中结构构件在第级荷载下的弯矩； 0 fi －试验中结构构件在第级荷载下且扣除了支座沉降的 挠度实测值。
第三章 结构静载试验
此外，对于桁架、屋架自重所产生的挠度，可在其弹性 阶段内，按荷载－挠度比例式求出自重所产生的挠度：
QL GK qQK
q
可变荷载的准永久值系数，通常取0.4。
注：依照《建筑结构荷载规范2006》
第三章 结构静载试验
（3）短期承载力检测值 它是结构最大应能承受的短期荷载检测值。
Qd G GK Q QK
Q
G
永久荷载的分项系数取1.2； 可变荷载的分项系数取1.4.
注：依照《建筑结构荷载规范2006》
第三章 结构静载试验
4.钢筋混凝土破坏特征
(a) 荷载不增加而构件受拉主筋处的应变测点出现应 变数连续变化或应变数达1万微应变。 (b) 梁的跨中挠度达到跨度的1/50，悬臂结构的挠 度达到悬臂长的1/25。 (c) 受拉主筋处的垂直裂缝宽度达到1.5㎜，或受拉 斜裂缝宽度达到1.5㎜， (d) 斜裂缝末端受压区混凝土剪压破坏，或沿斜截面 混凝土斜压破坏。 (e)受拉主筋在端部滑脱0.2㎜，或其它锚固破坏。 (f)受拉主筋被拉断。 (g)受压混凝土构件混凝土被压坏。
f10 f m fl fr 2
fg
Mபைடு நூலகம் M i0
f i0
其中：f g －结构构件自重产生的挠度； Mg －结构构件自重产生的弯矩； 0 Mi －试验中结构构件在第级荷载下的弯矩； 0 fi －试验中结构构件在第级荷载下且扣除了支座沉降的 挠度实测值。
第三章 结构静载试验
此外，对于桁架、屋架自重所产生的挠度，可在其弹性 阶段内，按荷载－挠度比例式求出自重所产生的挠度：
QL GK qQK
q
可变荷载的准永久值系数，通常取0.4。
注：依照《建筑结构荷载规范2006》
第三章 结构静载试验
（3）短期承载力检测值 它是结构最大应能承受的短期荷载检测值。
Qd G GK Q QK
Q
G
永久荷载的分项系数取1.2； 可变荷载的分项系数取1.4.
注：依照《建筑结构荷载规范2006》
第三章 结构静载试验
4.钢筋混凝土破坏特征
(a) 荷载不增加而构件受拉主筋处的应变测点出现应 变数连续变化或应变数达1万微应变。 (b) 梁的跨中挠度达到跨度的1/50，悬臂结构的挠 度达到悬臂长的1/25。 (c) 受拉主筋处的垂直裂缝宽度达到1.5㎜，或受拉 斜裂缝宽度达到1.5㎜， (d) 斜裂缝末端受压区混凝土剪压破坏，或沿斜截面 混凝土斜压破坏。 (e)受拉主筋在端部滑脱0.2㎜，或其它锚固破坏。 (f)受拉主筋被拉断。 (g)受压混凝土构件混凝土被压坏。
土木工程测试课件——结构静载试验
51
§7-6 结构动力反应的试验测定
4 强震观测
中华人民共和国防震减灾法 要求在重大工程和生命线工程等建筑上安装强震动观测设备。
一是可以检查建筑物的“健康状况”，根据震动记录数据，及时掌 握地震或其他强震动发生时建筑物受损情况； 二是从记录数据中总结经验，进而不断改进建筑物抗震设防设计； 三是通过已形成的观测网络的强震动观测，可以快速掌握地震裂度 分布情况，为地震预测与震后救灾提供可靠的信息。
2 各种曲线图绘制：
②荷载—应变曲线 反映荷载与应变的关系及应变与荷载增长规律
测点1：受压区 测点2：受拉区 测点3、4：主筋处 测点5：靠近截面中部，
先受压后受拉
25
§6-6 静载试验的数据处理
2 各种曲线图绘制：
③截面应变图
一般选取内力最大的控制截面绘 制
了解应变沿截面高度方向的分布 规律及变化过程，以及中和轴移 动情况等
均布载荷
集中载荷
6
§6-2 结构静载试验的荷载系统
1 重力荷载系统：
（2）杠杆加载法 放大率通常为3-5倍
7
§6-2 结构静载试验的荷载系统
2 液压荷载系统：
8
§6-2 结构静载试验的荷载系统
2 液压荷载系统：
（1）液压加载系统的支撑结构 ①试验台支座支撑 ②反力墙结构
9
§6-2 结构静载试验的或精密仪表和机床的影响 （3）高层结构、高耸构筑物、道路桥梁、堤坝的风水荷载或移动荷载 （4）建筑物抗爆
30
§7-2 动载试验的加载方法与设备
惯性力加载
冲击力：重物、钢丝、弹簧 离心力：偏心质量起振 直线位移惯性力
电磁加载：电磁试验台 疲劳试验机：多次反复加载 液压振动台：地震力 运动荷载：汽车、拖拉机、吊车
§7-6 结构动力反应的试验测定
4 强震观测
中华人民共和国防震减灾法 要求在重大工程和生命线工程等建筑上安装强震动观测设备。
一是可以检查建筑物的“健康状况”，根据震动记录数据，及时掌 握地震或其他强震动发生时建筑物受损情况； 二是从记录数据中总结经验，进而不断改进建筑物抗震设防设计； 三是通过已形成的观测网络的强震动观测，可以快速掌握地震裂度 分布情况，为地震预测与震后救灾提供可靠的信息。
2 各种曲线图绘制：
②荷载—应变曲线 反映荷载与应变的关系及应变与荷载增长规律
测点1：受压区 测点2：受拉区 测点3、4：主筋处 测点5：靠近截面中部，
先受压后受拉
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§6-6 静载试验的数据处理
2 各种曲线图绘制：
③截面应变图
一般选取内力最大的控制截面绘 制
了解应变沿截面高度方向的分布 规律及变化过程，以及中和轴移 动情况等
均布载荷
集中载荷
6
§6-2 结构静载试验的荷载系统
1 重力荷载系统：
（2）杠杆加载法 放大率通常为3-5倍
7
§6-2 结构静载试验的荷载系统
2 液压荷载系统：
8
§6-2 结构静载试验的荷载系统
2 液压荷载系统：
（1）液压加载系统的支撑结构 ①试验台支座支撑 ②反力墙结构
9
§6-2 结构静载试验的或精密仪表和机床的影响 （3）高层结构、高耸构筑物、道路桥梁、堤坝的风水荷载或移动荷载 （4）建筑物抗爆
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§7-2 动载试验的加载方法与设备
惯性力加载
冲击力：重物、钢丝、弹簧 离心力：偏心质量起振 直线位移惯性力
电磁加载：电磁试验台 疲劳试验机：多次反复加载 液压振动台：地震力 运动荷载：汽车、拖拉机、吊车
结构静载实验PPT课件
荷载—板边水平位移曲线
结论：如果板边水平位移受到约束，双向板在受力初期，将产生中 面压力，随着挠度加大，中面压力又转化为中面拉力。
第27页/共33页
50 250
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
内容列表
(1) 结构试验的加载设备 (2) 试验装置的支座设计 (3) 应变测试技术 (4) 静载试验用仪器仪表 (5) 试验准备与实施 (6) 结构静载试验示例
第1页/共33页
试验准备与实施
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 试验大纲指导下具体实施试验的设计文件。一般包括： (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
•桁架节点受上弦 杆和支座的压力 以及下弦杆的拉 力，以及下弦杆 预应力的作用。
屋架端部节点上的应变测点布置
第30页/共33页
示例5：砌体结构静载试验
砌体
千分表 脚标
砌体平均应变的测量
➢ 砌体结构检验分为2 类：1为柱和墙体的受 压试验，2为墙体的受 剪试验 ➢ 砌体试件的制作按 《规范》要求，按砌体 的组砌方式、错缝搭接、 水平灰缝和竖向灰缝的 饱满度等 ➢ 测试项目主要为砌体 水平位移和应变
砼结构：以研究构件或截面力学性能为主要目 的时，预应力混凝土和钢筋混凝土试件的尺寸由材 料特性所要求的最小尺寸控制。
钢结构：为消除尺寸效应的影响，钢结构一般 选择与实际结构相同或相近的尺 寸，螺栓和焊缝。
第3章_工程结构静载检测-1
它是检测荷载在试件上的布置形式。它包括荷载的类 型（如：重力加载或液压加载等）和荷载分布情况（如：均 布加载或集中加载等）。
加载图式要尽量与结构设计计算的荷载图式一致。使 检测时荷载下结构工作情况与实际情况最为接近。有时也采 用不同的设计计算所规定的荷载图式进行检测。比如，在不 影响结构或构件工作或检测分析的前提下，由于受检测条件 的限制和为了加载方便而改变加载图式。例如：当承受均布 荷载的梁，由于检测条件的限制，无法实施均布荷载，就可 采用多点集中荷载来代替均布荷载（如采用分配梁技术）。 检测后再对检测数据进行还原修正。这样既减少了实施难度， 又简化了检测装置。
2. 试验场地的选定和测点布置； 3.试件的安装就位以及试件支座的装置形式； 4.加载方法，包括加载设备及装置，加载图式，加载程序等 5.试验的安全措施。包括人员、仪器、试件的安全及试验时的
防护措施等；
6.测量方法，仪器的型号，仪表的布置，编号等； 7.试验进度； 8.附录，包括经费，器材、工具等。
4. 原位检测
原位检测是针对已建结构而言的。即在原结构现场，对原 型结构或构件进行检测。这时，由于是处于实际工作状态， 它与在实验室里做单个结构或构件是不同的。要注意支座 不是理想的支座，邻近的构件对试件会产生部分卸载作用 等。在检测方案的制定时应考虑这些问题。
3.2.3 检测荷载的设计 1. 加载图式
3.3 变形、开裂和破坏特征观测
检测观测是试验中的重要环节，应预先制定方案有序 进行。
检测人员要对检测对象不断地观察和分析，对重要的 数据应在检测过程中随时整理分析，并与理论预算值进行比 较。对于异常情况要及时查清原因，排除故障或事故隐患。 待弄清原因并排除异常后，再继续加载观测。必要时可能要 以实际情况作及时调整试验方案。此外，还要统观全局，时 刻注意人员、仪器设备的安全。
加载图式要尽量与结构设计计算的荷载图式一致。使 检测时荷载下结构工作情况与实际情况最为接近。有时也采 用不同的设计计算所规定的荷载图式进行检测。比如，在不 影响结构或构件工作或检测分析的前提下，由于受检测条件 的限制和为了加载方便而改变加载图式。例如：当承受均布 荷载的梁，由于检测条件的限制，无法实施均布荷载，就可 采用多点集中荷载来代替均布荷载（如采用分配梁技术）。 检测后再对检测数据进行还原修正。这样既减少了实施难度， 又简化了检测装置。
2. 试验场地的选定和测点布置； 3.试件的安装就位以及试件支座的装置形式； 4.加载方法，包括加载设备及装置，加载图式，加载程序等 5.试验的安全措施。包括人员、仪器、试件的安全及试验时的
防护措施等；
6.测量方法，仪器的型号，仪表的布置，编号等； 7.试验进度； 8.附录，包括经费，器材、工具等。
4. 原位检测
原位检测是针对已建结构而言的。即在原结构现场，对原 型结构或构件进行检测。这时，由于是处于实际工作状态， 它与在实验室里做单个结构或构件是不同的。要注意支座 不是理想的支座，邻近的构件对试件会产生部分卸载作用 等。在检测方案的制定时应考虑这些问题。
3.2.3 检测荷载的设计 1. 加载图式
3.3 变形、开裂和破坏特征观测
检测观测是试验中的重要环节，应预先制定方案有序 进行。
检测人员要对检测对象不断地观察和分析，对重要的 数据应在检测过程中随时整理分析，并与理论预算值进行比 较。对于异常情况要及时查清原因，排除故障或事故隐患。 待弄清原因并排除异常后，再继续加载观测。必要时可能要 以实际情况作及时调整试验方案。此外，还要统观全局，时 刻注意人员、仪器设备的安全。
【2019年整理】杨晓明建筑结构试验第三章结构静载试验
2019/4/20
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试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 板式试验台座
2019/4/20
21
试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 箱式试验台座
2019/4/20
22
试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 反力刚架
2019/4/20
23
试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 反力墙
σ2
ε2 ε1
主应力方向未知的平面应力测量应变花贴片
2019/4/20
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应变测试技术——电阻应变片
应变片种类
1，2，3，7，9.箔式电阻应变片 4.半导体应变片 5.丝绕式电阻应变片 6.短接式电阻应变片 8.焊接电阻应变片
2019/4/20 35
应变测试技术——电阻应变片
应变片选用
工作环境：温度保证、地下工程中防潮特性好 被测物材料性质:弹模高,基长小;粗晶粒岩石混 凝土选用基长长 按被测试件受力状态和应变性质：应变花 变化大选用基长小，变化小选用基长 按测量精度：标距、电阻值、灵敏度
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静载试验的加载设备——液压加载
二、液压加载系统(同步液压加载设备)： 试验台座和支座、反力架传感器等设备配套组成液 压加载系统。
承力架 液压加载器
管路系统
操作台 试件
试验台座
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静载试验的加载设备——液压加载
三、液压试验机：
2019/4/20
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静载试验的加载设备——液压加载
5 静载试验实例
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静载试验实例
实例一：简支钢筋混凝土梁受弯破坏试验 实例二：钢桁架非破坏静载试验
结构静载试验
(5)受压或受弯部分屈曲或整体失稳。
极限荷载取值标准：
(1)在加载过程中出现时，取前一级荷载值
(2)在规定的荷载持续时间内，取本级荷载值与前级荷载值的平均值 (3)在规定的荷载持续时间结束后，取本级荷载值 (4)用试验机或配有千斤顶的液压设备对受压构件加载时，取所能达到的最大荷 载值
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1 重力荷载系统：
（1）重物直接加载
均布载荷
集中载荷
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§6-2 结构静载试验的荷载系统 1 重力荷载系统：
（2）杠杆加载法 放大率通常为3-5倍
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§6-2 结构静载试验的荷载系统
2 液压荷载系统：
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§6-3 结构静载试验的量测仪器和技术
量测技术：
量测方法、量测仪器、量测误差分析 根据量测的内容选择量测的方法和仪器
量测的内容：
外部作用：荷载和支座反力
机构反映：位移、应力、应变、曲率、裂缝等
量测系统的组成
感受部分：传感器 放大部分：齿轮、杠杆、光学、电子
显示记录部分：
开裂荷载
屈服荷载和屈服变形
极限荷载
破损荷载和极限变形：0.85极限荷载 装置简单，试验加载速度慢，一次加载最长不宜超过30分钟，缺点是不能与地 震记录挂钩，加载程序由研究者根据经验和理论分析主观确定。
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§6-5 结构抗震性能的静载试验
2 拟动力试验：联机试验
计算机模拟实际地震位移时程曲线
（2）试验准备阶段：准备
极限荷载取值标准：
(1)在加载过程中出现时，取前一级荷载值
(2)在规定的荷载持续时间内，取本级荷载值与前级荷载值的平均值 (3)在规定的荷载持续时间结束后，取本级荷载值 (4)用试验机或配有千斤顶的液压设备对受压构件加载时，取所能达到的最大荷 载值
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1 重力荷载系统：
（1）重物直接加载
均布载荷
集中载荷
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§6-2 结构静载试验的荷载系统 1 重力荷载系统：
（2）杠杆加载法 放大率通常为3-5倍
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§6-2 结构静载试验的荷载系统
2 液压荷载系统：
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§6-3 结构静载试验的量测仪器和技术
量测技术：
量测方法、量测仪器、量测误差分析 根据量测的内容选择量测的方法和仪器
量测的内容：
外部作用：荷载和支座反力
机构反映：位移、应力、应变、曲率、裂缝等
量测系统的组成
感受部分：传感器 放大部分：齿轮、杠杆、光学、电子
显示记录部分：
开裂荷载
屈服荷载和屈服变形
极限荷载
破损荷载和极限变形：0.85极限荷载 装置简单，试验加载速度慢，一次加载最长不宜超过30分钟，缺点是不能与地 震记录挂钩，加载程序由研究者根据经验和理论分析主观确定。
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§6-5 结构抗震性能的静载试验
2 拟动力试验：联机试验
计算机模拟实际地震位移时程曲线
（2）试验准备阶段：准备
结构静载试验可修改全文
偏压构件在物理对中后，沿加力线量出偏心距，加载 点移至偏心距处，才可以试验。
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试验项目和测点布置
应观测破坏荷载、各级荷载下的侧向挠度及变形曲线、控制 截面的应力变化规律及裂缝的开展情况。 • 破坏荷载：力传感器 • 挠度：百分表或位移传感器或正位实验
用经纬仪 • 曲率：曲率计 • 受压区砼应变：应变片+应变仪，应变片
ag0--试件自重和加载设备重引起的挠度； ag0=(Mg/Mb)*ab0
30
Mg---是试件自重和加载设备重产生的弯距。 Mb、ab0 ---分别是试件出现裂缝前一级荷载产生的弯距和挠 度实测值。 ap----预应力钢筋的预压作用使构件产生反拱；对研究性试验 取实测值，对鉴定性试验取计算值； φ ----因加载图式变化产生的修正系数。见表5.1
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0 u
0
u
或su0
0
u
s
u0为构件的承载力检验系数实测值，即承载力检验荷载 实测值与承载力检验荷载设计值的比值。
su0 承载力荷载效应实测值 s 承载力检验荷载效应设计值。
0结构重要性系数，根据安全等级有1.1,1.0,0.9。
u 为构件承载力检验系数允许值，见表5.6
38
承载力检验标志及检验系数
后贴，且对称轴线或沿轴线布置。 • 钢筋应变：应变片+应变仪，应变片预埋
29
5.4 量测数据的整理
• 简支试件的挠度修正： 由于支座沉降、试件自重和加载设备重、加载图式及预应力 反拱的影响，挠度计所测挠度数据并非试件本身的绝对挠度， 故应对其修正。 as,p0=(aq0+ag0-ap)φ
aq0--消除支座沉降后的挠度实测值；当支座反力作用线上不能安 装仪表时，还应考虑支座测点偏移系数；
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试验项目和测点布置
应观测破坏荷载、各级荷载下的侧向挠度及变形曲线、控制 截面的应力变化规律及裂缝的开展情况。 • 破坏荷载：力传感器 • 挠度：百分表或位移传感器或正位实验
用经纬仪 • 曲率：曲率计 • 受压区砼应变：应变片+应变仪，应变片
ag0--试件自重和加载设备重引起的挠度； ag0=(Mg/Mb)*ab0
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Mg---是试件自重和加载设备重产生的弯距。 Mb、ab0 ---分别是试件出现裂缝前一级荷载产生的弯距和挠 度实测值。 ap----预应力钢筋的预压作用使构件产生反拱；对研究性试验 取实测值，对鉴定性试验取计算值； φ ----因加载图式变化产生的修正系数。见表5.1
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或su0
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u0为构件的承载力检验系数实测值，即承载力检验荷载 实测值与承载力检验荷载设计值的比值。
su0 承载力荷载效应实测值 s 承载力检验荷载效应设计值。
0结构重要性系数，根据安全等级有1.1,1.0,0.9。
u 为构件承载力检验系数允许值，见表5.6
38
承载力检验标志及检验系数
后贴，且对称轴线或沿轴线布置。 • 钢筋应变：应变片+应变仪，应变片预埋
29
5.4 量测数据的整理
• 简支试件的挠度修正： 由于支座沉降、试件自重和加载设备重、加载图式及预应力 反拱的影响，挠度计所测挠度数据并非试件本身的绝对挠度， 故应对其修正。 as,p0=(aq0+ag0-ap)φ
aq0--消除支座沉降后的挠度实测值；当支座反力作用线上不能安 装仪表时，还应考虑支座测点偏移系数；
2020年杨晓明-建筑结构试验-第三章-结构静载试验
最理想、最普遍的加载方式
2019/11/24
8
静载试验的加载设备——液压加载
一、液压加载器—千斤顶
原理：用压油泵将具有一定压力的液压压入液压加
载器的工作油缸，使之推动活塞，对结构施加荷载。
单向or双向
试件
活塞
手柄 (电动)
油泵油缸 进油阀 回油阀
储油缸 工作油缸
油压表
承力台
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9
静载试验的加载设备——液压加载
30
应变测试技术——电阻应变片
温度补偿技术
粘贴在试件测点上的应变计所反映的应变值，除了 试件受力的变形外，还包含试件与应变计受温度 影响而产生的变形和由于试件材料与应变计的温 度线膨胀系数不同而产生的变形等。这种变形不 是荷载效应，一般采用温度补偿方法加以消除。
2019/11/24
L
31
ΔLC ΔLF
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应变测试技术——电阻应变片
应变仪工作原理
构件的应变值一般均很小，当材料处于弹性阶段 时应变约为10-6—10-2，故应变片的电阻变化率 很小,需用专门仪器进行测量,测量应变片的电阻 变化率并能自动转化为应变的仪器称为电阻应变 仪。其基本测量电路为惠斯登电桥。
2019/11/24
U U R1R2 ( R1 R2 R3 R4 ) (R1 R2 )2 R1 R2 R3 R4
2019/11/24
28应变测试技术——Fra bibliotek阻应变片 实验时通常将粘贴在构件上的四个相同规格的 应变片作为桥臂上的四个电阻
U U ( R1 R2 R3 R4 ) 4 R1 R2 R3 R4
4U KU
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静载试验的加载设备——液压加载
一、液压加载器—千斤顶
原理：用压油泵将具有一定压力的液压压入液压加
载器的工作油缸，使之推动活塞，对结构施加荷载。
单向or双向
试件
活塞
手柄 (电动)
油泵油缸 进油阀 回油阀
储油缸 工作油缸
油压表
承力台
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静载试验的加载设备——液压加载
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应变测试技术——电阻应变片
温度补偿技术
粘贴在试件测点上的应变计所反映的应变值，除了 试件受力的变形外，还包含试件与应变计受温度 影响而产生的变形和由于试件材料与应变计的温 度线膨胀系数不同而产生的变形等。这种变形不 是荷载效应，一般采用温度补偿方法加以消除。
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ΔLC ΔLF
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应变测试技术——电阻应变片
应变仪工作原理
构件的应变值一般均很小，当材料处于弹性阶段 时应变约为10-6—10-2，故应变片的电阻变化率 很小,需用专门仪器进行测量,测量应变片的电阻 变化率并能自动转化为应变的仪器称为电阻应变 仪。其基本测量电路为惠斯登电桥。
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U U R1R2 ( R1 R2 R3 R4 ) (R1 R2 )2 R1 R2 R3 R4
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28应变测试技术——Fra bibliotek阻应变片 实验时通常将粘贴在构件上的四个相同规格的 应变片作为桥臂上的四个电阻
U U ( R1 R2 R3 R4 ) 4 R1 R2 R3 R4
4U KU
结构静载试验(非常好的课件)
The key lab of Ministry of Hosing and Urban-Rural Development of P.R.C2.1 概述2.1.1 建筑结构上的作用2.1.2 静载和动载的比较2.1.3 静载的短期试验和长期试验The key lab of Ministry of Hosing and Urban-Rural Development of P.R.C2.1.1 建筑结构上的作用建筑结构上的作用的概念：使结构或构件产生内力（应力），变形和裂缝的各种原因的总称直接作用和间接作用直接作用－荷载作用，包括施加在结构上的自重间接作用－温度变化，地基不均匀沉降对结构的作用静载和动载——本门课程研究对象The key lab of Ministry of Hosing and Urban-Rural Development of P.R.C2.1.2 静载和动载比较静载所指为对结构或构件不引起加速度或加速度可以忽略不计的作用动载所指为对结构或构件引起加速度不可以忽略不计的作用例如：部队过桥和游人在桥上望景；应考虑动载的放大系数，此时引起了结构共振，乃至引起倒塌。
使用中的煤气罐和爆炸的煤气罐具有巨大的差异。
60～70kg－－2.5kN/m2－－30kN/m2The key lab of Ministry of Hosing and Urban -Rural Development of P.R.C 2.1.3 静载的短期试验和长期试验静载实际上是长期作用的，但限于时间，试验条件，严格上讲都是长期试验。
长期荷载作用下的性能，如混凝土徐变、预应力松弛、刚度和裂缝等问题必须进行长期荷载试验。
东南大学丁大钧教授所研究的钢筋混凝土受弯梁在长期荷载下的挠度、裂缝等问题，试验持续了6年零2个月。
结构在服役期间受到的各种作用，按作用时间区分：可分长期作用和短期作用。
试验中如何真实模拟结构？The key lab of Ministry of Hosing and Urban-Rural Development of P.R.C2.2 静载试验的加载设备2.2.1 加载设备所满足的基本条件2.2.2 重力加载方法2.2.3 液压加载方法2.2.4 其它加载方法2.2.1 满足的基本条件（1）试验荷载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接近，即使截面或部位产生的内力与设计计算等效。
建筑结构试验-03静载①
第三章 结构静载试验
静载试验的加载设备
② 用水作均布荷载直接作用于结构上： （适合于大面积平板等结构试验，尤其适用于水塔、水池 等结构的现场荷载试验） 要点： o 对变形较 大的构件， 应慎用。 o 同时可检 验构件抗裂、 抗渗。
第三章 结构静载试验
静载试验的加载设备
重物用作集中荷载 ① 利用荷载盘、吊杆等在结构上形成集中荷载： （适合于现场做屋架、小梁等荷载试验）
静载试验的加载设备
——电液伺服加载系统 ——电液伺服加载系统
是一种采用闭环控制的先进的液压加载设备，可以按 输入讯号通过计算机或模拟控制正确模拟结构所受的真实 荷载，广泛应用于结构的伪静力、拟动力和结构动力加载 试验。 系 系系系
电 电 电电电电电
控 控系系
电 液液
第三章 结构静载试验
静载试验的加载设备
第三章 结构静载试验
静载试验的加载设备
——试验台座： ——试验台座： 是试验室内永久性的固定设备，用以平衡施加在试验 结构物上的荷载所产生的反作用力。 结构形式——厚度1 结构形式——厚度1米以上的劲性钢筋混凝土结构； 台面形式——槽道式、地锚式、穿孔式、组合式。 台面形式——槽道式、地锚式、穿孔式、组合式。
动电结结
静载试验——静力荷载试验 ——静力荷载试验
研究和评价结构在静力荷载作用下的力学性能，也是研究 结构抗震性能的重要试验手段之一。 结构抗震性能的重要试验手段之一 静力单调加载试验——一般结构静载试验。在不太长的时 静力单调加载试验——一般结构静载试验。在不太长的时 间内，完成试验荷载从零开始一直加至结构破坏的全过程。 间内，完成试验荷载从零开始一直加至结构破坏的全过程。 常用于研究在模拟静荷载作用下结构或构件的强度(稳定) 常用于研究在模拟静荷载作用下结构或构件的强度(稳定)、 刚度、抗裂性等基本性能和破坏机制。 刚度、抗裂性等基本性能和破坏机制。 伪静力加载试验——低周反复加载试验。是以控制荷载或 伪静力加载试验——低周反复加载试验。是以控制荷载或 控制变形由小到大，周期反复作用于结构的静力荷载试验。 控制变形由小到大，周期反复作用于结构的静力荷载试验。 以此模拟地震对结构的作用，由荷载变形关系获得结构的恢 以此模拟地震对结构的作用，由荷载变形关系获得结构的恢 复力特性。 复力特性。 拟动力加载试验——计算机— 拟动力加载试验——计算机—加载器联机试验。由计算机 按输入的地震记录和结构反应，闭环控制加载器完成模拟结构 按输入的地震记录和结构反应，闭环控制加载器完成模拟结构 在地震作用下的动力反应的一种静力试验方法。 在地震作用下的动力反应的一种静力试验方法。
静载试验的加载设备
② 用水作均布荷载直接作用于结构上： （适合于大面积平板等结构试验，尤其适用于水塔、水池 等结构的现场荷载试验） 要点： o 对变形较 大的构件， 应慎用。 o 同时可检 验构件抗裂、 抗渗。
第三章 结构静载试验
静载试验的加载设备
重物用作集中荷载 ① 利用荷载盘、吊杆等在结构上形成集中荷载： （适合于现场做屋架、小梁等荷载试验）
静载试验的加载设备
——电液伺服加载系统 ——电液伺服加载系统
是一种采用闭环控制的先进的液压加载设备，可以按 输入讯号通过计算机或模拟控制正确模拟结构所受的真实 荷载，广泛应用于结构的伪静力、拟动力和结构动力加载 试验。 系 系系系
电 电 电电电电电
控 控系系
电 液液
第三章 结构静载试验
静载试验的加载设备
第三章 结构静载试验
静载试验的加载设备
——试验台座： ——试验台座： 是试验室内永久性的固定设备，用以平衡施加在试验 结构物上的荷载所产生的反作用力。 结构形式——厚度1 结构形式——厚度1米以上的劲性钢筋混凝土结构； 台面形式——槽道式、地锚式、穿孔式、组合式。 台面形式——槽道式、地锚式、穿孔式、组合式。
动电结结
静载试验——静力荷载试验 ——静力荷载试验
研究和评价结构在静力荷载作用下的力学性能，也是研究 结构抗震性能的重要试验手段之一。 结构抗震性能的重要试验手段之一 静力单调加载试验——一般结构静载试验。在不太长的时 静力单调加载试验——一般结构静载试验。在不太长的时 间内，完成试验荷载从零开始一直加至结构破坏的全过程。 间内，完成试验荷载从零开始一直加至结构破坏的全过程。 常用于研究在模拟静荷载作用下结构或构件的强度(稳定) 常用于研究在模拟静荷载作用下结构或构件的强度(稳定)、 刚度、抗裂性等基本性能和破坏机制。 刚度、抗裂性等基本性能和破坏机制。 伪静力加载试验——低周反复加载试验。是以控制荷载或 伪静力加载试验——低周反复加载试验。是以控制荷载或 控制变形由小到大，周期反复作用于结构的静力荷载试验。 控制变形由小到大，周期反复作用于结构的静力荷载试验。 以此模拟地震对结构的作用，由荷载变形关系获得结构的恢 以此模拟地震对结构的作用，由荷载变形关系获得结构的恢 复力特性。 复力特性。 拟动力加载试验——计算机— 拟动力加载试验——计算机—加载器联机试验。由计算机 按输入的地震记录和结构反应，闭环控制加载器完成模拟结构 按输入的地震记录和结构反应，闭环控制加载器完成模拟结构 在地震作用下的动力反应的一种静力试验方法。 在地震作用下的动力反应的一种静力试验方法。
建筑结构实验
3.3.3 电阻应变测试中的温度补偿(消除温度影响）
外补桥路补偿片的荷载效应为零，即
同一桥路具有相同的温度效应，即
3.3.4 电阻应变片和电阻应变仪的构造和种类 电阻应变片的主要性能指标 敏感栅长度 基底尺寸 应变片电阻值 使用温度 灵敏系数K 应变极限 …
静态电阻应变仪组成：把电阻应变测量系统中 放大与指示部分组合在一起的量测仪器 测量电路、放大器、振荡器、相敏检波器、 电源
3.2 试验装置的支座设计 活动铰支座 固定铰支座
图3-12 铰支座的形式和构造
柱式试件的铰支座
（a）
（b） 图3-13 柱与墙板压屈试验的铰支座 （a）单向铰支座；（b）双向铰支座 1－试件；2－铰支座；3－调整螺丝；4－刀口
3.2.2 固定边界条件的实现
图3-14 固定支座
3.2.3 试验台座和反力刚架 梁式构件试验台座
建筑结构试验
第1章 绪论
结构试验是在结构物或试验对象（杆件、构件、子结构 或其模型）上，利用设备仪器为工具，以各种试验技术为手 段，在施加各种作用（荷载、机械扰动力、模拟的地震作用、 风力、温度、变形……）的工况下，通过量测与试验对象工 作性能有关的各种参数（应变、变形、振幅、频率……）和 试验对象的实际破坏形态，来评定试验对象的工作性能（刚 度、抗裂度、裂缝状态、强度、承载力、稳定和耗能能力 等），并用以检验和发展结构的计算理论。
1.1结构试验的目的
（1）科学研究性试验
验证结构计算理论 为制定工程技术标准提供依据
（2）鉴定性试验
检验结构、构件或结构部件的质量 确定已建结构的承载力 验证结构设计的安全度
1.2 结构试验的分类
1.2.1原型及模型结构和构件试验（尺 寸效应）
建 筑 结 构 试 验 建筑结构试验
按照工艺粘贴应变片，保证粘贴强度和敏感栅环境绝缘电阻。 用导线连接电阻应变片和电阻应变仪。导线不宜过长。 消除温度影响的方法：温度补偿法 温度补偿技术：粘贴在试件测点上的应变计所反映的应变
值，除了试件受力的变形外，还包含试件与应变计受温度影 响而产生的变形和由于试件材料与应变计的温度线膨胀系数 不同而产生的变形等。这种变形不是荷载效应，一般采用温 度补偿方法加以消除。
建筑结构试验
常用机具包括：吊链（葫芦）、卷扬机、花篮螺 丝、螺旋千斤顶、弹簧等；
适用于施加水平荷载； 优点：设备简单，集中力的方向便于控制； 缺点：荷载较小，加卸载速度慢，荷载作用点的 变形会引起荷载值的较大改变。
建 筑 结 构试验
3.4 气压加载法
建筑结构试验
利用压缩空气加载，利用抽真空产生负压加载； 适用于平板、壳体等平面结构施加均布荷载； 优点：加、卸载方便，荷载稳定、安全，结构破
坏时能够自动卸载； 缺点：加载面无法观测。
建 筑 结 构试验
4.应变测试技术
4.1 电阻应变片的工作原理及构成
建筑结构试验
建 筑 结 构试验
建筑结构试验
4.2 电阻应变片的特点及技术指标
电阻应变片的特点：灵敏度高，应变片尺寸小（应力集中
区密集贴片），质量轻，粘贴牢固，适用于高、低 温环境（-50℃～100℃）。 主要技术指标：
电阻值R：120Ω 。 标距l：即电阻栅的有效长度。钢筋片2×1、3×2等，砼片
80×4、100×5等。
灵敏度系数K：即单位应变引起应变计的电阻变化。应变片
与应变仪的灵敏度系数设置相协调。 应变极限：应变片的最大工作量程。
建 筑 结 构试验
4.3电阻应变片的粘贴方法
值，除了试件受力的变形外，还包含试件与应变计受温度影 响而产生的变形和由于试件材料与应变计的温度线膨胀系数 不同而产生的变形等。这种变形不是荷载效应，一般采用温 度补偿方法加以消除。
建筑结构试验
常用机具包括：吊链（葫芦）、卷扬机、花篮螺 丝、螺旋千斤顶、弹簧等；
适用于施加水平荷载； 优点：设备简单，集中力的方向便于控制； 缺点：荷载较小，加卸载速度慢，荷载作用点的 变形会引起荷载值的较大改变。
建 筑 结 构试验
3.4 气压加载法
建筑结构试验
利用压缩空气加载，利用抽真空产生负压加载； 适用于平板、壳体等平面结构施加均布荷载； 优点：加、卸载方便，荷载稳定、安全，结构破
坏时能够自动卸载； 缺点：加载面无法观测。
建 筑 结 构试验
4.应变测试技术
4.1 电阻应变片的工作原理及构成
建筑结构试验
建 筑 结 构试验
建筑结构试验
4.2 电阻应变片的特点及技术指标
电阻应变片的特点：灵敏度高，应变片尺寸小（应力集中
区密集贴片），质量轻，粘贴牢固，适用于高、低 温环境（-50℃～100℃）。 主要技术指标：
电阻值R：120Ω 。 标距l：即电阻栅的有效长度。钢筋片2×1、3×2等，砼片
80×4、100×5等。
灵敏度系数K：即单位应变引起应变计的电阻变化。应变片
与应变仪的灵敏度系数设置相协调。 应变极限：应变片的最大工作量程。
建 筑 结 构试验
4.3电阻应变片的粘贴方法
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四、电液伺服液压加载系统
球铰
函数发生器 位移控制 位移控制 荷载控制 荷载控制 应变控制 应变控制 控 制 柜 控制指令 放大器 放大器 伺服阀 作动器 液压源 双向作动器 荷载传感器 位移传感器
伺服阀 应变传感器 减法器 位移传感器 伺服阀控制信号 荷载传感器 反馈信号
试件 应变片
计算机—双闭环，数字化，可以输入各种复杂波形， 边计算边控制。
4U 1 2 3 4 KU
“邻臂相减，对臂相加”
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应变测试技术——电阻应变片
有时只在电桥的AB和BC端接应变片，而在AD和DC 端接应变仪内部的两个阻值相等的标准电阻。这 种接线法称为半桥接线法。
4U 1 2 3 4 KU
2013-7-30
• 用万用表测量应变片绝缘电阻值，应大于20MΩ 46
2013-7-30
• 将应变片引线焊接在接线片上，焊点要光滑牢固。 • 引线需形成弧线与接线片相连
47
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• 将连接应变仪的导线焊接在接线片上（注意焊接质量） • 把导线用绝缘胶带固定在构件上，再一次检查应变片质量
2013-7-30
24
主要内容
1 静载试验的加载设备 2 试验装置的支座设计 3 应变测试技术 4 静载试验的测试仪器
5 静载试验实例
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应变测试技术——电阻应变片
电阻应变片工作原理
利用电阻应变片作为传感元件，将应变片贴在被 测物体上，会随被测物体的变形而拉长或收缩， 从而改变电阻值，反映被测物体应变的大小。
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静载试验的加载设备——液压加载
一、液压加载器—千斤顶 原理：用压油泵将具有一定压力的液压压入液压加 载器的工作油缸，使之推动活塞，对结构施加荷载。 单向or双向 试 件
活塞 手柄 (电动) 油泵油缸 进油阀 回油阀
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储油缸
工作油缸
油压表
承力台
静载试验的加载设备——液压加载
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• 用棉纱或脱脂棉花沾丙酮清洁结构表面 • 擦洗2~3遍后，表面不可再用手接触！
2013-7-30 41
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• 用透明胶带将应变片与构件临时固定 • 移动胶带位置使应变片达到正确定位
42
• 在应变片反面涂上一滴胶水(大小视应变片面积而定) • 胶水量不宜过多
2013-7-30 43
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应变测试技术——电阻应变片
惠斯登电桥：当它的桥臂上的四个电阻满足 R1 R3 R2 R4 关系时，其输出端的输出电压为零, 此时, 称为“电桥平衡”。 电阻改变了△R1，△R2，△R3和△R4时，电桥就 有可能不平衡，其输出端将有电压输出。当电 阻改变量与阻值相比很小时，输出的电压与电 阻的改变量的关系为：
砝码、混凝土立方块、 水箱、铁锭、废构件、水、汽 车等
—荷载稳定
重物
砂，石，砖 构件标志长度l
≥50mm ≤l/5
—荷载不稳定
加载重物 试件 支座
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保护块
4
静载试验的加载设备——重力加载
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静载试验的加载设备——重力加载
荷载传感器
钢梁
索
杠杆
2013-7-30
6
静载试验的加载设备——重力加载 重力加载的特点： 取材容易，加载设备简单，荷载值 不随结构变形而变化；用于长期试验和 现场试验。 一般来说加载劳动强度大，安全性 差；对于破坏性试验，应采取措施降低 重物块坠落距离，以防试件破坏时剧烈 垮塌，出安全事故。
2013-7-30
30
应变测试技术——电阻应变片
温度补偿技术
粘贴在试件测点上的应变计所反映的应变值，除了 试件受力的变形外，还包含试件与应变计受温度 影响而产生的变形和由于试件材料与应变计的温 度线膨胀系数不同而产生的变形等。这种变形不 是荷载效应，一般采用温度补偿方法加以消除。
L
2013-7-30 31
4 静载试验的测试仪器
位移、转角、力、裂缝
5 静载试验实例
2013-7-30 59
2013-7-30 16
主要内容
1 静载试验的加载设备 2 试验装置的支座设计 3 应变测试技术 4 静载试验的测试仪器
5 静载试验实例
2013-7-30
17
试验装置的支座设计
铰支座
2013-7-30
18
试验装置的支座设计
固定边界
2013-7-30
19
试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 自平衡式台座
2013-7-30
20
试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 板式试验台座
2013-7-30
21
试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 箱式试验台座
2013-7-30
22
试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 反力刚架
2013-7-30
23
试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 反力墙
5 静载试验实例
2013-7-30
51
静载试验的量测仪器
试验仪器仪表的主要技术性能指标
⑴精度：准确程度。 ⑵量程：量测物理量范围、工作频率范围 ⑶灵敏度:输出变化与输入变化比值 ⑷分辨率：能测量的最小变化 ⑸线性度：与理想线性接近程度 ⑹稳定性(漂移)
2013-7-30
52
静载试验的量测仪器
线位移传感器
ΔLC ΔLF
应变测试技术——电阻应变片
2013-7-30
32
应变测试技术——电阻应变片
2013-7-30
33
应变测试技术——电阻应变片
主应力方向已知的平面应力测量
E 1 2 1 2 1 E 2 1 2 2 1
σ2
ε2 ε1
主应力方向未知的平面应力测量应变花贴片
2013-7-30
34
应变测试技术——电阻应变片
应变片种类
1，2，3，7，9.箔式电阻应变片 4.半导体应变片 5.丝绕式电阻应变片 6.短接式电阻应变片 8.焊接电阻应变片
2013-7-30 35
应变测试技术——电阻应变片
应变片选用
工作环境：温度保证、地下工程中防潮特性好 被测物材料性质:弹模高,基长小;粗晶粒岩石混 凝土选用基长长 按被测试件受力状态和应变性质：应变花 变化大选用基长小，变化小选用基长 按测量精度：标距、电阻值、灵敏度
建筑工程学院
辽宁工程技术大学
建筑结构试验
结 构 静 载 试 验
主讲教师：杨晓明
主要内容
1 静载试验的加载设备 2 试验装置的支座设计 3 应变测试技术 4 静载试验的测试仪器
5 静载试验实例
2013-7-30
2
静载试验的加载设备
重力加载 液压加载 机械加载 气压加载
2013-7-30
3
静载试验的加载设备——重力加载10Βιβλιοθήκη 静载试验的加载设备——液压加载
二、液压加载系统(同步液压加载设备)： 试验台座和支座、反力架传感器等设备配套组成液 压加载系统。
承力架 液压加载器
管路系统
操作台 试件
试验台座
2013-7-30 11
静载试验的加载设备——液压加载
三、液压试验机：
2013-7-30
12
静载试验的加载设备——液压加载
R1 R2 R1 R2 R3 R4 U U ( ) 2 R2 R3 R4 ( R1 R2 ) R1
2013-7-30 28
应变测试技术——电阻应变片
实验时通常将粘贴在构件上的四个相同规格的 应变片作为桥臂上的四个电阻
U R1 R2 R3 R4 U ( ) 4 R1 R2 R3 R4
2013-7-30 13
静载试验的加载设备——液压加载
2013-7-30
14
静载试验的加载设备——机械加载
吊链、卷扬机、绞车、花篮螺丝等配合对结构施 加拉力，还可以与滑轮组联合使用改变力的作用方 向和大小。拉力的大小通常有拉力测力计测定，根 据测力计的量程有两种安装方式。
2013-7-30
15
2013-7-30
53
静载试验的量测仪器
倾角传感器
2013-7-30
54
静载试验的量测仪器
测力传感器
2013-7-30
55
静载试验的量测仪器
裂缝量测仪器
电阻应变突变点； 放大镜观测法
2013-7-30 56
主要内容
1 静载试验的加载设备 2 试验装置的支座设计 3 应变测试技术 4 静载试验的测试仪器
2013-7-30 7
静载试验的加载设备——液压加载
液压加载法是利用油泵将液体压力升高， 通过液压加载器对结构施加作用力的一种方 法。 液压加载法是目前结构试验中应用较为普 通的一种加载方法。它最大的优点是输出力 大，操作安全方便，与计算机连接可实现自 动控制。 最理想、最普遍的加载方式
2013-7-30
48
2013-7-30
• 在应变片周围涂上单分子硅胶或石蜡（防潮需要） • 涂胶或石蜡前也要清洁表面
49
2013-7-30
• 硅胶固化后应变片粘贴工作完毕 • 在连接应变仪前再次检查应变片的阻值和绝缘情况
50
主要内容
1 静载试验的加载设备 2 试验装置的支座设计 3 应变测试技术 4 静载试验的测试仪器
2013-7-30
26
应变测试技术——电阻应变片
应变仪工作原理
构件的应变值一般均很小，当材料处于弹性阶段 时应变约为10-6—10-2，故应变片的电阻变化率 很小,需用专门仪器进行测量,测量应变片的电阻 变化率并能自动转化为应变的仪器称为电阻应变 仪。其基本测量电路为惠斯登电桥。
球铰
函数发生器 位移控制 位移控制 荷载控制 荷载控制 应变控制 应变控制 控 制 柜 控制指令 放大器 放大器 伺服阀 作动器 液压源 双向作动器 荷载传感器 位移传感器
伺服阀 应变传感器 减法器 位移传感器 伺服阀控制信号 荷载传感器 反馈信号
试件 应变片
计算机—双闭环，数字化，可以输入各种复杂波形， 边计算边控制。
4U 1 2 3 4 KU
“邻臂相减，对臂相加”
2013-7-30 29
应变测试技术——电阻应变片
有时只在电桥的AB和BC端接应变片，而在AD和DC 端接应变仪内部的两个阻值相等的标准电阻。这 种接线法称为半桥接线法。
4U 1 2 3 4 KU
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• 用万用表测量应变片绝缘电阻值，应大于20MΩ 46
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• 将应变片引线焊接在接线片上，焊点要光滑牢固。 • 引线需形成弧线与接线片相连
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2013-7-30
• 将连接应变仪的导线焊接在接线片上（注意焊接质量） • 把导线用绝缘胶带固定在构件上，再一次检查应变片质量
2013-7-30
24
主要内容
1 静载试验的加载设备 2 试验装置的支座设计 3 应变测试技术 4 静载试验的测试仪器
5 静载试验实例
2013-7-30
25
应变测试技术——电阻应变片
电阻应变片工作原理
利用电阻应变片作为传感元件，将应变片贴在被 测物体上，会随被测物体的变形而拉长或收缩， 从而改变电阻值，反映被测物体应变的大小。
8
静载试验的加载设备——液压加载
一、液压加载器—千斤顶 原理：用压油泵将具有一定压力的液压压入液压加 载器的工作油缸，使之推动活塞，对结构施加荷载。 单向or双向 试 件
活塞 手柄 (电动) 油泵油缸 进油阀 回油阀
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储油缸
工作油缸
油压表
承力台
静载试验的加载设备——液压加载
2013-7-30
40
• 用棉纱或脱脂棉花沾丙酮清洁结构表面 • 擦洗2~3遍后，表面不可再用手接触！
2013-7-30 41
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• 用透明胶带将应变片与构件临时固定 • 移动胶带位置使应变片达到正确定位
42
• 在应变片反面涂上一滴胶水(大小视应变片面积而定) • 胶水量不宜过多
2013-7-30 43
27
应变测试技术——电阻应变片
惠斯登电桥：当它的桥臂上的四个电阻满足 R1 R3 R2 R4 关系时，其输出端的输出电压为零, 此时, 称为“电桥平衡”。 电阻改变了△R1，△R2，△R3和△R4时，电桥就 有可能不平衡，其输出端将有电压输出。当电 阻改变量与阻值相比很小时，输出的电压与电 阻的改变量的关系为：
砝码、混凝土立方块、 水箱、铁锭、废构件、水、汽 车等
—荷载稳定
重物
砂，石，砖 构件标志长度l
≥50mm ≤l/5
—荷载不稳定
加载重物 试件 支座
2013-7-30
保护块
4
静载试验的加载设备——重力加载
2013-7-30
5
静载试验的加载设备——重力加载
荷载传感器
钢梁
索
杠杆
2013-7-30
6
静载试验的加载设备——重力加载 重力加载的特点： 取材容易，加载设备简单，荷载值 不随结构变形而变化；用于长期试验和 现场试验。 一般来说加载劳动强度大，安全性 差；对于破坏性试验，应采取措施降低 重物块坠落距离，以防试件破坏时剧烈 垮塌，出安全事故。
2013-7-30
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应变测试技术——电阻应变片
温度补偿技术
粘贴在试件测点上的应变计所反映的应变值，除了 试件受力的变形外，还包含试件与应变计受温度 影响而产生的变形和由于试件材料与应变计的温 度线膨胀系数不同而产生的变形等。这种变形不 是荷载效应，一般采用温度补偿方法加以消除。
L
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4 静载试验的测试仪器
位移、转角、力、裂缝
5 静载试验实例
2013-7-30 59
2013-7-30 16
主要内容
1 静载试验的加载设备 2 试验装置的支座设计 3 应变测试技术 4 静载试验的测试仪器
5 静载试验实例
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试验装置的支座设计
铰支座
2013-7-30
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试验装置的支座设计
固定边界
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试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 自平衡式台座
2013-7-30
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试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 板式试验台座
2013-7-30
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试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 箱式试验台座
2013-7-30
22
试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 反力刚架
2013-7-30
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试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 反力墙
5 静载试验实例
2013-7-30
51
静载试验的量测仪器
试验仪器仪表的主要技术性能指标
⑴精度：准确程度。 ⑵量程：量测物理量范围、工作频率范围 ⑶灵敏度:输出变化与输入变化比值 ⑷分辨率：能测量的最小变化 ⑸线性度：与理想线性接近程度 ⑹稳定性(漂移)
2013-7-30
52
静载试验的量测仪器
线位移传感器
ΔLC ΔLF
应变测试技术——电阻应变片
2013-7-30
32
应变测试技术——电阻应变片
2013-7-30
33
应变测试技术——电阻应变片
主应力方向已知的平面应力测量
E 1 2 1 2 1 E 2 1 2 2 1
σ2
ε2 ε1
主应力方向未知的平面应力测量应变花贴片
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34
应变测试技术——电阻应变片
应变片种类
1，2，3，7，9.箔式电阻应变片 4.半导体应变片 5.丝绕式电阻应变片 6.短接式电阻应变片 8.焊接电阻应变片
2013-7-30 35
应变测试技术——电阻应变片
应变片选用
工作环境：温度保证、地下工程中防潮特性好 被测物材料性质:弹模高,基长小;粗晶粒岩石混 凝土选用基长长 按被测试件受力状态和应变性质：应变花 变化大选用基长小，变化小选用基长 按测量精度：标距、电阻值、灵敏度
建筑工程学院
辽宁工程技术大学
建筑结构试验
结 构 静 载 试 验
主讲教师：杨晓明
主要内容
1 静载试验的加载设备 2 试验装置的支座设计 3 应变测试技术 4 静载试验的测试仪器
5 静载试验实例
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静载试验的加载设备
重力加载 液压加载 机械加载 气压加载
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静载试验的加载设备——重力加载10Βιβλιοθήκη 静载试验的加载设备——液压加载
二、液压加载系统(同步液压加载设备)： 试验台座和支座、反力架传感器等设备配套组成液 压加载系统。
承力架 液压加载器
管路系统
操作台 试件
试验台座
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静载试验的加载设备——液压加载
三、液压试验机：
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静载试验的加载设备——液压加载
R1 R2 R1 R2 R3 R4 U U ( ) 2 R2 R3 R4 ( R1 R2 ) R1
2013-7-30 28
应变测试技术——电阻应变片
实验时通常将粘贴在构件上的四个相同规格的 应变片作为桥臂上的四个电阻
U R1 R2 R3 R4 U ( ) 4 R1 R2 R3 R4
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静载试验的加载设备——液压加载
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静载试验的加载设备——机械加载
吊链、卷扬机、绞车、花篮螺丝等配合对结构施 加拉力，还可以与滑轮组联合使用改变力的作用方 向和大小。拉力的大小通常有拉力测力计测定，根 据测力计的量程有两种安装方式。
2013-7-30
15
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53
静载试验的量测仪器
倾角传感器
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静载试验的量测仪器
测力传感器
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55
静载试验的量测仪器
裂缝量测仪器
电阻应变突变点； 放大镜观测法
2013-7-30 56
主要内容
1 静载试验的加载设备 2 试验装置的支座设计 3 应变测试技术 4 静载试验的测试仪器
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静载试验的加载设备——液压加载
液压加载法是利用油泵将液体压力升高， 通过液压加载器对结构施加作用力的一种方 法。 液压加载法是目前结构试验中应用较为普 通的一种加载方法。它最大的优点是输出力 大，操作安全方便，与计算机连接可实现自 动控制。 最理想、最普遍的加载方式
2013-7-30
48
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• 在应变片周围涂上单分子硅胶或石蜡（防潮需要） • 涂胶或石蜡前也要清洁表面
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• 硅胶固化后应变片粘贴工作完毕 • 在连接应变仪前再次检查应变片的阻值和绝缘情况
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主要内容
1 静载试验的加载设备 2 试验装置的支座设计 3 应变测试技术 4 静载试验的测试仪器
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应变测试技术——电阻应变片
应变仪工作原理
构件的应变值一般均很小，当材料处于弹性阶段 时应变约为10-6—10-2，故应变片的电阻变化率 很小,需用专门仪器进行测量,测量应变片的电阻 变化率并能自动转化为应变的仪器称为电阻应变 仪。其基本测量电路为惠斯登电桥。