杨晓明-建筑结构试验-第三章-结构静载试验

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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
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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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
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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
应变片粘结工艺
应变片检查：外观检查、电阻值检查 表面处理：刮刀除锈、砂布打磨、脱脂棉擦洗、 吹风机烘干 贴片与固化：画线、涂胶、用玻璃纸压、调整、 补胶 粘贴质量检查：外观检查、电阻值检查、绝缘电 阻检查、连接电阻应变仪检查 连接导线：导线固定、导线焊接 防潮处理：凡士林、石蜡等
ΔLC ΔLF
应变测试技术——电阻应变片
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应变测试技术——电阻应变片
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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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱε2 ε1
主应力方向未知的平面应力测量应变花贴片
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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
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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
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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：
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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
• 检查应变片质量 • 挑选能组成温度补偿的应变片（阻值相差小于±0.1Ω ) 2013-7-30 38
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• 在选定贴应变片的位置划出十字线 • 划线深度要适中
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• 先用粗砂纸打磨结构表面 • 再用细砂纸精磨(45º 交叉纹)
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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：
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
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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！
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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
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• 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
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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。
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
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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
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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。
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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。
R4
R3
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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。 气压加载法有两种：一种是正压加载，另一种是 负压加载。 正压加载是用空气压缩机对气囊充气，给试件加 均匀荷载。储气室的作用是储气和调节气囊的空气 压力，空气压力由气压计测量。 对于某些封闭结构，可以利用真空泵抽气的方法， 形成大气压力差对试件施加荷载。负压加载方法主 要用于模型试验中。
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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。
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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
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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
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试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 反力刚架
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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
R1 R2 R1 R2 R3 R4 U U ( ) 2 R2 R3 R4 ( R1 R2 ) R1
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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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• 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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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
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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
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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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• 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
4 静载试验的测试仪器
位移、转角、力、裂缝
5 静载试验实例
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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
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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
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5 静载试验实例
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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)
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静载试验的量测仪器
线位移传感器
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
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本章小结
1 静载试验的加载设备
重力加载、液压加载
2 试验装置的支座设计
铰支座、固定边界、台座、反力架
3 应变测试技术
电阻应变片、电阻应变仪、温度补偿、应变片粘结
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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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• 将塑料薄膜盖在应变片上，用母指按压挤出多余胶水 • 按压时间一般1分钟，室温低时适当延长
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• 将应变片引线拉起至根部(引线如粘在构件上需小心操作!) • 在紧连应变片的下部用胶水粘接一片连接片(焊片)
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• 为了使胶水快速固化，可用电吹风加热处理（注意距离）