[经管营销]杨晓明-建筑结构试验-第三章-结构静载试验.ppt
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建筑结构试验ppt课件
6.3.2 钢筋混凝土框架节点组合体的抗震性能试 验
试件型式：十字梁柱节点、梁柱板节点（中柱、边柱、 角柱）
试件材料：高强混凝土，型钢混凝土、组合混凝土、 预应力混凝土等
研究目的：新型材料、新型结构、新型构造、加固性 能
加固方法及材料：扩大截面加固法、外包型钢加固法， 粘贴钢板加固法，复合材料加固法（碳纤维、钢纤维 片材、布等）
一加载间隔的恢复刚度值由试验实测和计算机分析 得到，以确定下一步加载值大小的试验方法，能模 拟地震作用下结构物的响应，是一种半数值半实测 的非线性地震反应试验研究方法。
第七章 结构动力特性试验（测试）
7.1 概述
7.1.1 结构动力特性参数：自振频率、阻尼系数、振型 结构动力特性参数与外荷载无关，便受外载作用
2.4 结构试验荷载设计
2.4.1 集中力 千斤顶、砝码、砖块、黄沙包
2.4.2 线荷载 多点集中力模拟（各点荷载大小相同、通过刚性 梁传递）
2.4.3 面荷载 多点集中力模拟（通过多级分配梁） 气囊加载 黄砂、水等堆载
2.4.4 反复或疲劳荷载
电液伺服作动器、疲劳机等
2.4.5 模拟地震作用
3.1.2 选用合适加载方法和设备的原则 （1） 选用的和计算的相一致 （2） 加荷大小在加载设备能力的20~80%之间 （3） 等效模拟加载应按观测参数考虑，如：挠度、应
变、弯矩、…
3.2 重力加载法
3.2.1 重力直接加载法：堆载、吊载 3.2.2 杠杆加载方法：荷载值稳定
3.3 液压加载法
3.3.1 普通液压千斤顶 单向作用（单顶式）、双向作用（推、拉式）、
几个概念介绍：
加载制度：试验进行期间荷载的时间过程 基本构件：梁、柱、板、墙 扩大构件：由若干基本构件组成的，如框架、连续
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
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。
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。
杨晓明建筑结构试验第三章结构静载试验资料
• 按压时间一般1分钟，室温低时适当延长
2019/8/6
44
• 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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45
• 为了使胶水快速固化，可用电吹风加热处理（注意距离）
• 用万用表测量应变片绝缘电阻值，应大于20MΩ
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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。
2019/8/6
2019/8/6
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
2019/8/6
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。
4U KU
1
2
3
4
“邻臂相减，对臂相加”
2019/8/6
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 KU
1 2
3
4
2019/8/6
最理想、最普遍的加载方式
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
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
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
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
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
2019/4/20
10
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
2019/4/20 11
静载试验的加载设备——液压加载
三、液压试验机：
2019/4/20
12
静载试验的加载设备——液压加载
5 静载试验实例
2019/4/20
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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
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
2019/11/24
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
2019/11/24
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。
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
2019/11/24
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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
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sA杨晓明-建筑结构试验-第三章-结构静载试验
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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应变测试技术——电阻应变片
承力台
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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——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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ΔLC ΔLF
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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
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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
2019/3/17 16 Company Logo
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
2019/3/17
17
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试验装置的支座设计
铰支座
2019/3/17
建筑工程结构静载试验PPT学习教案
➢ 对于双肢柱试验，除了测量肢体各截面的应
变外，尚须测量腹杆的应变，以确定各杆件 的受力情况。
第50页/共60页
第51页/共60页
屋架静载试验（1）
➢ 当单榀屋架正位试验时，为保证它在平面外的侧
第19页/共60页
测点选择和布置(3)
在测量工作中，为了保证测 量数据的可靠性；还应该布置 一定数量的校核性测点。这是 由于在试验量测过程中部分测 量仪器会发生故障，会有很多 偶然因素影响量测数据的可靠 性，因此不仅在需要知道应力 和变形的位置上布置测点，也
第20页/共60页
应在已知应力和变形的位置上 布置校核测点。
第2页/共60页
试验大纲制定
1、概述：提出试验的依据、目的、意义、要求等 2、试件的设计和制作要求：如设计依据、理论分析、
试件规格、数量、施工图、原材料 3、试件安装与就位方法：试件就位的形式、支承、边
界条件、安全措施、安装方法 4、加载方法与设备：加载设备、加载方式、加载能力 5、量测方法与内容：观测项目、测点布置、量测仪表
第38页/共60页
箍筋强度的试验量测
为研究受弯构件弯剪区的抗剪强度，宜在构 件的钢箍和弯起钢筋上布置测点。
第39页/共60页
锈蚀梁试验
第40页/共60页
锈蚀梁试验
第41页/共60页
碳纤维加固梁试验
第42页/共60页
板的受弯性能试验
第43页/共60页
荷载的传递
第44页/共60页
荷载传感器及千斤顶
第7页/共60页
加载设备和量测仪表安装
注意在安装时将仪表和设备编号、测点号和 联接到测量仪器上的通道号一并记录在表格 中。
第8页/共60页
试验控制特征值计算
变外，尚须测量腹杆的应变，以确定各杆件 的受力情况。
第50页/共60页
第51页/共60页
屋架静载试验（1）
➢ 当单榀屋架正位试验时，为保证它在平面外的侧
第19页/共60页
测点选择和布置(3)
在测量工作中，为了保证测 量数据的可靠性；还应该布置 一定数量的校核性测点。这是 由于在试验量测过程中部分测 量仪器会发生故障，会有很多 偶然因素影响量测数据的可靠 性，因此不仅在需要知道应力 和变形的位置上布置测点，也
第20页/共60页
应在已知应力和变形的位置上 布置校核测点。
第2页/共60页
试验大纲制定
1、概述：提出试验的依据、目的、意义、要求等 2、试件的设计和制作要求：如设计依据、理论分析、
试件规格、数量、施工图、原材料 3、试件安装与就位方法：试件就位的形式、支承、边
界条件、安全措施、安装方法 4、加载方法与设备：加载设备、加载方式、加载能力 5、量测方法与内容：观测项目、测点布置、量测仪表
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箍筋强度的试验量测
为研究受弯构件弯剪区的抗剪强度，宜在构 件的钢箍和弯起钢筋上布置测点。
第39页/共60页
锈蚀梁试验
第40页/共60页
锈蚀梁试验
第41页/共60页
碳纤维加固梁试验
第42页/共60页
板的受弯性能试验
第43页/共60页
荷载的传递
第44页/共60页
荷载传感器及千斤顶
第7页/共60页
加载设备和量测仪表安装
注意在安装时将仪表和设备编号、测点号和 联接到测量仪器上的通道号一并记录在表格 中。
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试验控制特征值计算
结构静载试验ppt课件
7
§6-2 结构静载试验的荷载系统
荷载系统基本要求： (1)加载值满足试验精度并且稳定，不受时间、环境或结
构变形的影响； (2)加载能力有一定的储备； (3)能分级加载和卸载； (4)加载设备施加的荷载与实际一致，不应对结构有额外
的约束； (5)尽量采用先进技术，提高试验效率和精度。
8
§6-2 结构静载试验的荷载系统
1 重力荷载系统：
（1）重物直接加载
均布载荷
集中载荷
9
§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
10
§6-2 结构静载试验的荷载系统
2 液压荷载系统：
11
§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
原则: 荷载图式应与计算简图相一致； 如果无法或不便满足，应采用与计算简图等效的荷载图式。
等效荷载： 加在试件上、使试件产生的内力图形与计算简图相近、控制截面 的内力值相等的荷载
21
§6-4 一般结构的静载试验方法
1 试验加载方法
等效荷载：
22
§6-4 一般结构的静载试验方法
1 试验加载方法
（2）加载程序： 加载级距、加载卸载、循环次数、级间间歇时间等的有序安排。
23
§6-4 一般结构的静载试验方法
1 试验加载方法
（2）加载程序： ①预载 目的： 使试件接触良好、进入正常工作状态，荷载荷变形关系趋于稳定 检验全部试验装置的可靠性 检测量测的仪表工作是否正常 检查现场组织工作和人员情况，起演习作用 要求 加载分三级进行，每级取标准值的20%。级间停歇10分钟 卸载分级进行
§6-2 结构静载试验的荷载系统
荷载系统基本要求： (1)加载值满足试验精度并且稳定，不受时间、环境或结
构变形的影响； (2)加载能力有一定的储备； (3)能分级加载和卸载； (4)加载设备施加的荷载与实际一致，不应对结构有额外
的约束； (5)尽量采用先进技术，提高试验效率和精度。
8
§6-2 结构静载试验的荷载系统
1 重力荷载系统：
（1）重物直接加载
均布载荷
集中载荷
9
§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
10
§6-2 结构静载试验的荷载系统
2 液压荷载系统：
11
§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
原则: 荷载图式应与计算简图相一致； 如果无法或不便满足，应采用与计算简图等效的荷载图式。
等效荷载： 加在试件上、使试件产生的内力图形与计算简图相近、控制截面 的内力值相等的荷载
21
§6-4 一般结构的静载试验方法
1 试验加载方法
等效荷载：
22
§6-4 一般结构的静载试验方法
1 试验加载方法
（2）加载程序： 加载级距、加载卸载、循环次数、级间间歇时间等的有序安排。
23
§6-4 一般结构的静载试验方法
1 试验加载方法
（2）加载程序： ①预载 目的： 使试件接触良好、进入正常工作状态，荷载荷变形关系趋于稳定 检验全部试验装置的可靠性 检测量测的仪表工作是否正常 检查现场组织工作和人员情况，起演习作用 要求 加载分三级进行，每级取标准值的20%。级间停歇10分钟 卸载分级进行
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。
第3章 建筑结构试验荷载PPT课件
3.6.5惯性力加载的要求
惯性力激振振动加载试验时，应正确选择激振器 的安装位置；合理选择激振力，防止引起测试结构 的振型畸变；当激振器安装在楼板上时，应避免受 楼板竖向自振频率和刚度的影响；激振力应具有传 递途径；激振测试中宜采用扫频方式寻找共振频率， 在共振频率附近测试时，应保证半功率带宽内有不 少于5个频率的测点。
(4)采用水作为均布荷载时，不应含有泥、砂等杂物，可采用水柱 高度或精度不低于1.0级的水表计算加载量。
(5)称量重物的衡器，示值误差应小于±1．0％，试验前必须标定。 生产性试验，应由计量监督部门认可的专门机构标定并出具检定 证书。
3.3 机械力荷载
3.3.1 机械力加载的作用方式
机械力加载是利用简单的机械原理对结构试件加载，土木工程结 构试验中采用的有卷扬机加载法、倒链加载法、绞车加载法、花 篮螺丝加载法、机械千斤顶加载法及弹簧加载法等。
弹簧加载用于长期荷载，比如说要做梁的长期刚度， 或者是观察它的裂缝的时候，那么就要加几个月，甚至几年 的荷载。那么做长期荷载的时候可以通过弹簧来保持经常的 荷载值。
3.3.2机械力加载的特点和要求
机械力加载设备简单，实现加载容易，在采用钢丝绳等 索具时，便于改变荷载作用方向，适用于对结构施加水平集 中荷载。但机械加载能力有限，荷载值不宜太大。在采用卷 扬机等机械设备加载时，应保证钢丝绳和滑轮组的质量，并 具有足够的安全储备。采用卷扬机、倒链等机具加载时，力 值量测仪表应串联在绳索中，直接测定加载值，当绳索通过 导向轮或滑轮组对结构加载时，力值量测仪表宜串联在靠近 试验结构端的绳索中。
2.气压加载的要求 • 气囊或真空内腔需采用适当方法进行密封处理， 接缝以及构件与基础之间须采用聚乙烯薄膜、凡土 林、黄油等密封； • 有时需在真空室或气囊壁上开设调节孔，以便控 制荷载大小； • 基础、反力架等要有足够的强度； • 为防气温变化引起荷载波动，应增加恒压控制装 置，使气体压力保持在允许的控制范围内； • 充气囊不宜伸出试验结构构件的外边缘，确定加 载量时，应考虑充气囊与结构表面接触的实际作用 面积，按气囊中的气压值计算确定。
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❖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。
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
2021/3/9
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
2021/3/9
3
静载试验的加载设备——重力加载
2021/3/9
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。
2021/3/9
R4 R3
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
R1R3 关R2系R4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：
❖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。
2021/3/9
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。
2021/3/9
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
2021/3/9
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
2021/3/9
22
试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 ❖反力刚架
2021/3/9
23
试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 ❖反力墙
砝码、混凝土立方块、
水箱、铁锭、废构件、水、汽 —荷载稳定
重物
车等
砂，石，砖 —荷载不稳定
构件标志长度l
≥50mm ≤l/5
加载重物
试件
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保护块
支座
4
静载试验的加载设备——重力加载
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5
静载试验的加载设备——重力加载
荷载传感器
钢梁
索
杠杆
2021/3/9
6
静载试验的加载设备——重力加载
2021/3/9
10
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。
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
11
静载试验的加载设备——液压加载
❖ 三、液压试验机：
2021/3/9
12
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
位移控制 位移控制
荷荷载载控控制制
液压源
控制指令 放大器 放伺大服器阀 作动器
球铰
双向作动器 荷载传感器 位移传感器
应应变变控控制制 控制柜
减法器 伺服阀
应变传感器
位移传伺感服器阀控制信号
荷载传感器 反馈信号 试件
计算机—双闭环，数字化，可以输入应各变片种复杂波形， 边计算边控制。
U U R1R2 ( R1 R2 R3 R4 ) (R1 R2 )2 R1 R2 R3 R4
2021/3/9
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 U ( R1 R2 R3 R4 ) 4 R1 R2 R3 R4
4U KU
1
2
3
4
“邻臂相减，对臂相加”
2021/3/9
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 KU
1
2
3
4
2021/3/9
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。
最理想、最普遍的加载方式
2021/3/9
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
2021/3/9
9
静载试验的加载设备——液压加载
2021/3/9
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
2021/3/9
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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。
2021/3/9
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
2021/3/9
17
试验装置的支座设计
❖铰支座
2021/3/9
18
试验装置的支座设计
❖固定边界
2021/3/9
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
2021/3/9
13
静载试验的加载设备——液压加载
2021/3/9
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。
2021/3/9
15