土木工程结构试验-第五章PPT参考课件
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第5章静力试验
沈阳建筑大学
土木工程结构试验与检测
5.1 单调静力荷载试验（monotonic static load testing）
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。
图5.1.1 静载试验加载程序
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土木工程结构试验与 简支梁试验等效荷载加载图示
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土木工程结构试验与检测
图5.3.1拟动力试验的基本原理
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土木工程结构试验与检测
图5.3.2 数值计算与拟动力试验之间的比较
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土木工程结构试验与检测
5.3.3 输入地震波的加速度时程曲线
5.3.4 7层钢筋混凝土结构的平面和剖面图
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土木工程结构试验与检测
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土木工程结构试验与检测
图5.4.1加速度放大系数曲线
图5.4.2 未加固砌体试件受压破坏
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土木工程结构试验与检测
图5.4.3 混凝土偏心受压构件的破坏形态展开图
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土木工程结构试验与检测
本章系统的介绍了结构静力试验中的单调静力荷 载试验、拟静力试验和拟动力试验。 载试验、拟静力试验和拟动力试验。重点阐述了拟静 力试验、拟动力试验的基本原理、 力试验、拟动力试验的基本原理、试验设备和试验步 骤。系统地介绍了如何进行数据的整理换算、统计分 系统地介绍了如何进行数据的整理换算、 析和归纳演绎。学习本章之后，应熟悉基本构件单调 析和归纳演绎。学习本章之后， 静力试验的各个环节，重点掌握试件的安装、 静力试验的各个环节，重点掌握试件的安装、加载方 法，试验项目和测点布置，以及确定开裂荷载、极限 试验项目和测点布置，以及确定开裂荷载、 承载力等指标的概念和方法， 承载力等指标的概念和方法，掌握静力试验量测数据 的整理和结构性能的公式、 的整理和结构性能的公式、图像和数学模型的表达方 法。
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
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
结构动力试验
记录设备的种类
阴极射线示波器 瞬态波形记录仪 动态数据采集仪
1.光线示波器 1.光线示波器 2.动态数据采集仪 2.动态数据采集仪
光线示波器的工作原理
动态测试系统三种配套仪器系统
5.4 动参数的测量方法
动力试验通常包括三方面内容： 动力试验通常包括三方面内容：
1. 2. 3.
动荷载特性的测定； 大小、方向、频率、作用规律） 动荷载特性的测定； （大小、方向、频率、作用规律） 结构自振特性的测定；（自振频率、阻尼、振型） 结构自振特性的测定； 自振频率、阻尼、振型） 结构在动荷载作用下的动力反应的测定。 结构在动荷载作用下的动力反应的测定。
土木工程结构试验
5.3 测振仪器
动力试验测振仪器系统由三部分组成： 动力试验测振仪器系统由三部分组成：
测振传感器 测振放大器
测振仪器系统框图
测振记录仪
振源
测振传感器（拾振器）：把机械运动如位移、速度、加速度转换成电量输出。 测振传感器（拾振器）：把机械运动如位移、速度、加速度转换成电量输出。 ）：把机械运动如位移
F合V = 2 F sin ωt = 2mω 2γ sin βωt
土木工程结构试验
优点：激振力范围大（由几十牛到几兆牛）。 优点：激振力范围大（由几十牛到几兆牛）。 缺点：频率范围较小，一般在100Hz以内，因此， 缺点：频率范围较小，一般在100Hz以内，因此，低频时激 100Hz以内 振力不太大。另外，激振力和频率不能各自独立变化。 振力不太大。另外，激振力和频率不能各自独立变化。处理 数据时为使激振力为常力，得进行处理。 数据时为使激振力为常力，得进行处理。
5.3.1 测振仪器的性能指标
；（2）频率范围；（ ；（3）相位差；（ ；（4）动态线性范围； （1）灵敏度；（ ）频率范围；（ ）相位差；（ ）动态线性范围； ）灵敏度；（ （5）抗干扰能力。 ）抗干扰能力。
第5章土木工程荷载教材
• 一般按照建筑物的物理质量集中区域，形成地震荷载。多层建筑物每层形成相 应的侧向荷载。
• 考虑建筑物横向刚度相对较小，一般以横向为地震荷载演算方向。
F =
a
2.3.1 地震作用
地震区域分布
• 全球主要地震活动带有三个： • 环太平洋地震带，是地震活动最强烈的地带，发生全球约80%的地震； • 欧亚地震带，占全球地震的15%。 • 海岭地震带：分布在太平洋、大西洋、印度洋中的海岭。
• 乙类：重要建筑物，如重点抗震城市的生命线工程与抗震救灾需 要的建筑；按基本烈度提高一度进行设防与相关构造。
• 丙类：甲、乙、丁类以外的一般建筑物；按基本烈度设防与进行 相关构造。
• 丁类：次要建筑物，地震破坏后果不会造成重大伤亡与较大经济 损失。按基本烈度降低一度进行设防与相关构造。
• 六度区内百万以上人口城市的高层建筑，按七度设防。
损坏，但加以修缮后可继续使用，材料受力处于塑性阶段，但被控制在 一定限度内，残余变形不大。 3. 大震不倒： • 在较基本烈度高 1 度的第三水准烈度作用下，结构出现严重破坏，但材 料的变形仍在控制范围内，不至于迅速倒塌，赢得撤离时间。
2.3.2 风荷载
风的形成与危害
• 风是由于大气层的温度差、气压差等大气现象导致的空气流动现象。建筑 物会对风形成阻挡，因此风会对于建筑物形成反作用。
风力作用。
风玫瑰图
如图所表示的某一地区的冬季、夏季主导风向的图形。
2.3.2 风荷载
建筑形体与风的作用
• 迎风面风力为压力，侧风面随着与风的夹角的变化，风力逐渐有压力转变 为吸力；
• 矩形、圆形、三角形等不同的平面形状的建筑物，各个侧面所受的风力作 用差异很大。
• 建筑物表面粗糙会加大风力的作用。
• 考虑建筑物横向刚度相对较小，一般以横向为地震荷载演算方向。
F =
a
2.3.1 地震作用
地震区域分布
• 全球主要地震活动带有三个： • 环太平洋地震带，是地震活动最强烈的地带，发生全球约80%的地震； • 欧亚地震带，占全球地震的15%。 • 海岭地震带：分布在太平洋、大西洋、印度洋中的海岭。
• 乙类：重要建筑物，如重点抗震城市的生命线工程与抗震救灾需 要的建筑；按基本烈度提高一度进行设防与相关构造。
• 丙类：甲、乙、丁类以外的一般建筑物；按基本烈度设防与进行 相关构造。
• 丁类：次要建筑物，地震破坏后果不会造成重大伤亡与较大经济 损失。按基本烈度降低一度进行设防与相关构造。
• 六度区内百万以上人口城市的高层建筑，按七度设防。
损坏，但加以修缮后可继续使用，材料受力处于塑性阶段，但被控制在 一定限度内，残余变形不大。 3. 大震不倒： • 在较基本烈度高 1 度的第三水准烈度作用下，结构出现严重破坏，但材 料的变形仍在控制范围内，不至于迅速倒塌，赢得撤离时间。
2.3.2 风荷载
风的形成与危害
• 风是由于大气层的温度差、气压差等大气现象导致的空气流动现象。建筑 物会对风形成阻挡，因此风会对于建筑物形成反作用。
风力作用。
风玫瑰图
如图所表示的某一地区的冬季、夏季主导风向的图形。
2.3.2 风荷载
建筑形体与风的作用
• 迎风面风力为压力，侧风面随着与风的夹角的变化，风力逐渐有压力转变 为吸力；
• 矩形、圆形、三角形等不同的平面形状的建筑物，各个侧面所受的风力作 用差异很大。
• 建筑物表面粗糙会加大风力的作用。
《土木工程识图》 第五章
例5-6 已知六棱柱被正垂面截切，作出其截交线的投 影，如图5-13所示。
六棱柱被正垂面截切，截交线 是六边形，六个点是六条侧棱与已 知棱面的交点。截交线的正面和水 平投影都已知，其正面投影积聚为 一条直线，水平投影则与六棱柱的 水平投影重合。
根据1、2、3、4、5、6 六个点的正面和水平投影， 通过投影规律，求出其侧Байду номын сангаас 投影1″、2″、3″、4″、5″、 6″。依次连接1″2″、2″3″、 3″4″、4″5″、5″6″、6″1″， 即得截交线的投影。
选择投影方向：如图5-7a中投影体系所示。
画透明图：先画出形体1的三面投影；然后分别画 出形体2和形体3的三面投影，然后检查、修改、擦去 多余的线条，按规定加粗各类图线，如图5-7c、d、e 所示；最后画出挖去形体4的三面投影，如图5-7f所示。
图5-7 综合型组合体三面投影图的画法
5.2.2 组合体投影图的识读
图5-4 综合型组合体
5.2 组合体投影图的绘制和识读
5.2.1 组合体投影图的绘制
1．形体分析 绘制组合体的投影图时，应先分析出组合体的组合方 式，如组合体是由哪些基本形体组成的，并了解它们之间 是一种什么样的相对位置关系。
2．选择投影方向 选择投影方向的的原则是： 1）反映组合体的形状特征。
2）形体上处于投影面平行面的表面最多，投影图上 的虚线最少。
图5-13 六棱柱的截切
2．曲面立体的截交线
曲面立体被平面截切时，其截交线一般为平面曲线， 特殊情况下是直线。曲面立体截交线上的每一点，都是截 平面与曲面立体表面的共有点，因此求出它们的一些共有 点，并依次光滑连接，即可得到截交线的投影。
截交线上的一些能确定其形状和范围的点，如最高、 最低点，最左、最右点，最前、最后点，以及可见与不可 见点等，都是特殊点。作图时，通常先作出截交线上的特 殊点，再按需要作出一些中间点即可，并要注意投影的可 见性。
结构试验第五章 土木工程结构动载试验[可修改版ppt]
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激振器不能布置在某阶模态的节点上。
五、结构动载试验
5.3 结构动力特性的试验测定
[振动荷载法，强迫振动法]
优点：对于较复杂的动力问题，可得到若干个固有 频率。
缺点：需专门的激振器。
五、结构动载试验
5.3 结构动力特性的试验测定
[脉动法、环境随机振动法] 脉动法通常用于测量整体建筑物的动力特性，这种方法不用
方形平板的各阶模态及其对应的频率
五、结构动载试验
5.3 结构动力特性的试验测定
[振动荷载法]
当采用偏心式激振器时，激振 力与其频率的平方成正比。当 偏心块旋转频率逐渐增大，其 激振力也随之增加，这样就破 坏了共振所引起被测物振动幅 值增大的“纯洁”性。解决的 方法是在绘制共振曲线时将其 纵坐标更改为A/ω2
五、结构动载试验
5.3 结构动力特性的试验测定
每个结构都有其自身的动力特性，它是结构物自身所固有 的一种属性。
它取决于结构的组成形式，如材料性质、刚度、质量大小 及其分布情况等。
它与外荷载无关，当结构确定后，其自振特性也就随之确 定下来。
结构自振特性主要包括：
自振频率；阻尼；振型
五、结构动载试验
一般通过试验测定结构的动力特性参数
自由由于振结动构法形式差异强很迫大振，动所法用的方法、仪器也不 同，因此试验结果会出现较大差异，可进行多次 反复试验人，工获激得振可法靠的试验环结境果随。机振动法
通常的做法，通过某种方法对结构激振，使结构 产生振动，依据仪器记录到的振动波形进行分析。
五、结构动载试验
共振曲线
五、结构动载试验
5.3 结构动力特性的试验测定
[振动荷载法]
带宽法、半功率法求结构的阻尼
共振曲线
五、结构动载试验
5.3 结构动力特性的试验测定
[振动荷载法，强迫振动法]
优点：对于较复杂的动力问题，可得到若干个固有 频率。
缺点：需专门的激振器。
五、结构动载试验
5.3 结构动力特性的试验测定
[脉动法、环境随机振动法] 脉动法通常用于测量整体建筑物的动力特性，这种方法不用
方形平板的各阶模态及其对应的频率
五、结构动载试验
5.3 结构动力特性的试验测定
[振动荷载法]
当采用偏心式激振器时，激振 力与其频率的平方成正比。当 偏心块旋转频率逐渐增大，其 激振力也随之增加，这样就破 坏了共振所引起被测物振动幅 值增大的“纯洁”性。解决的 方法是在绘制共振曲线时将其 纵坐标更改为A/ω2
五、结构动载试验
5.3 结构动力特性的试验测定
每个结构都有其自身的动力特性，它是结构物自身所固有 的一种属性。
它取决于结构的组成形式，如材料性质、刚度、质量大小 及其分布情况等。
它与外荷载无关，当结构确定后，其自振特性也就随之确 定下来。
结构自振特性主要包括：
自振频率；阻尼；振型
五、结构动载试验
一般通过试验测定结构的动力特性参数
自由由于振结动构法形式差异强很迫大振，动所法用的方法、仪器也不 同，因此试验结果会出现较大差异，可进行多次 反复试验人，工获激得振可法靠的试验环结境果随。机振动法
通常的做法，通过某种方法对结构激振，使结构 产生振动，依据仪器记录到的振动波形进行分析。
五、结构动载试验
共振曲线
五、结构动载试验
5.3 结构动力特性的试验测定
[振动荷载法]
带宽法、半功率法求结构的阻尼
共振曲线
土木工程测试课件-结构静载试验
详细描述
高层建筑的高度和体量较大，需要承受较大的垂直荷载。静载试验通过在高层建筑的不 同楼层施加静力荷载，观察建筑物的变形和裂缝情况，评估高层建筑的结构稳定性和抗
震性能。
案例三：大跨度结构静载试验
总结词
大跨度结构静载试验主要针对跨度较 大的桥梁、大型工业厂房等结构进行
详细描述
大跨度结构的跨度较大，需要承受较 大的水平荷载。静载试验通过在结构 的跨中施加静力荷载，观察结构的变 形和裂缝情况，评估大跨度结构的承 载能力和稳定性。
案例四：特殊环境下的静载试验
总结词
特殊环境下的静载试验主要针对极端气 候、地质条件等特殊环境下的土木工程 结构进行
VS
详细描述
特殊环境下的土木工程结构需要承受更为 复杂和极端的荷载条件。静载试验通过模 拟实际环境中的荷载条件，对结构进行加 载，观察结构的性能表现，评估结构的适 应性和稳定性。例如，在地震高发区的建 筑物需要进行地震模拟加载试验，以检验 其抗震性能。
谢谢您的聆听
TH的意外情况，制定相应的应 急处理措施。
试验设备选择与安装
选择合适的加载设备
根据试验需求选择合适的静载试验机，确 保其加载能力满足要求。
设备安装与调试
按照试验计划将试验机安装到位，并进行 必要的调试和校准。
辅助设备的准备
准备必要的辅助设备，如反力墙、支座、 传感器等。
设备安全检查
04
试验结果分析
数据处理与整理
数据清洗
去除异常值、缺失值和重复数据，确保数 据准确性。
数据转换
将原始数据转换为适合分析的格式，如绘 制图表。
数据分组
根据试验目的将数据分组，以便进行比较 和评估。
结构性能评估
强度评估
高层建筑的高度和体量较大，需要承受较大的垂直荷载。静载试验通过在高层建筑的不 同楼层施加静力荷载，观察建筑物的变形和裂缝情况，评估高层建筑的结构稳定性和抗
震性能。
案例三：大跨度结构静载试验
总结词
大跨度结构静载试验主要针对跨度较 大的桥梁、大型工业厂房等结构进行
详细描述
大跨度结构的跨度较大，需要承受较 大的水平荷载。静载试验通过在结构 的跨中施加静力荷载，观察结构的变 形和裂缝情况，评估大跨度结构的承 载能力和稳定性。
案例四：特殊环境下的静载试验
总结词
特殊环境下的静载试验主要针对极端气 候、地质条件等特殊环境下的土木工程 结构进行
VS
详细描述
特殊环境下的土木工程结构需要承受更为 复杂和极端的荷载条件。静载试验通过模 拟实际环境中的荷载条件，对结构进行加 载，观察结构的性能表现，评估结构的适 应性和稳定性。例如，在地震高发区的建 筑物需要进行地震模拟加载试验，以检验 其抗震性能。
谢谢您的聆听
TH的意外情况，制定相应的应 急处理措施。
试验设备选择与安装
选择合适的加载设备
根据试验需求选择合适的静载试验机，确 保其加载能力满足要求。
设备安装与调试
按照试验计划将试验机安装到位，并进行 必要的调试和校准。
辅助设备的准备
准备必要的辅助设备，如反力墙、支座、 传感器等。
设备安全检查
04
试验结果分析
数据处理与整理
数据清洗
去除异常值、缺失值和重复数据，确保数 据准确性。
数据转换
将原始数据转换为适合分析的格式，如绘 制图表。
数据分组
根据试验目的将数据分组，以便进行比较 和评估。
结构性能评估
强度评估
工程结构试验.ppt
四、写出试验报告
（一）量测数据整理
1、测试曲线图的绘制 2、挠度的计算 3、内力的计算 4、平面应力的计算
（二）结构性能的评定
1、承载力评定 2、挠度评定 3、抗裂评定 4、裂缝宽度评定
位移计
位移计主要用于观测结构的挠度与变 形，也可用于观测力、应变、转角、曲率 和滑移变形等。
分类 刻度值为0.001mm的位移计，称为千分表； 刻度值为0.01mm的位移计，称为百分表； 刻度值大于0.01mm的位移计，称为挠度计。
外形与构造简图
内外度盘
短针
长针 齿轮
表壳
轴颈 测杆弹簧
顶头
测杆
图3-1 百分表外形、构造简图
1、用位移计观测挠度
(1)固定位移计的不动支架要有足够的刚性， 位移计测杆上下可灵活移动。 (2)位移计测杆应与所观测的位移方向一致。 (3)符合观测所需的量程及灵敏度要求。 (4)张线式位移计可用于观测较大的位移量。
加压：用手指轻压片，直到粘住为止。 3、固化处理
分自然干燥或人工固化。 4、粘贴质量检查
分外观、阻值及绝缘度检查。 5、接线：分三步
①固定点设置 ②引出线绝缘 ③导线焊接
（三）防潮防水处理
1、拌制防潮剂 常用的防潮剂有环氧树脂与聚酰胺按
2：1或3：2搅拌均匀，配制而成，还可 用石腊与凡士林按1：1配制，加热熔化 成液体，冷却后使用。 2、涂抹：将防潮剂均匀地涂在应变片上 ，后用纱布一层层缠紧，使胶液从中渗 出，胶层表面应光滑，固化后即能起到 防潮防水的作用。
测量弯曲应变
a
b
a： 仪 ( M1 t1) t2 t3 t4 则： M1 仪
b：仪 ( M1 t1) ( M 2 t2 ) t3 t4 则： M1 仪 / 2