结构静载实验-_图文

倾角仪 伺服作动器
底座带滚轴千斤顶
实验框架 线张式挠度计
反力梁 分配梁
大量程百分表 加载拉力杆
实验框架 线张式挠度计
地脚螺栓
大量程百分表 加载拉力杆
倾角仪
线张式挠度计 倾角仪
线张式挠度计 支座百分表
反力墙
框架试验
按照试验的目的和要求，试验观测方案应包含 以下内容：
(1) 确定观测项目。在结构静力荷载试验中，测量的 项目包括荷载、位移、转角、应变、裂缝分布与宽度。
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
屋架试验应变测点布置图
•一部分为复杂应力状态的节点应变测试，另一部分为构件应变测试 •屋架结构内力按各杆件均为铰接计算，上弦杆按连续梁计算次内力 •上弦杆和腹杆的应变测点多于下弦杆件，上弦杆考虑弯矩和轴力， 下弦杆考虑轴力
100 80
水平位移测点
60
电子倾角仪测点
40
20
板四角预留孔?20
B30a
B20a B15c B8c B12a
B10a
-0.1
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
板边水平位移(mm)
250
250
50 250
测点布置图
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。
(1) 根据试件的受力特点和要求，计算试件的使用状态短期试验荷 载值。每级不宜超过20%。
(2) 为了准确捕捉开裂荷载，对于研究性试验，加载到达开裂荷载 计算值的90%后，每级加载值不宜超过5%。对于检验性试验，荷载接 近抗裂检验荷载时，每级荷载不宜大于该值的5%。
(3) 对于研究性试验，加载到达承载能力试验研究计算值的90%以后， 每级加载值不宜大于短期荷载值的5%，对于检验性试验，加载接近承 载力检验荷载时，每级荷载不宜大于承载力检验荷载的5%。
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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
结构试验的试件可以是整体结构或结构的一部分， 或结构中的构件。一般可以将结构试验的对象通称 为试件。
简支方板加载示意图 (采用三层分配梁)
壳体结构的均布加载方法
用液压加载器进行壳体结构加载试验
板角锚固镙栓
250 50
250
250
50 250
250
250
250
250
250 50

160
9 8
76 5
(8)
(9)
7
4
1
32
1
2
3 (10) 4
6
5
140
120
荷载(kN)
挠度计测点,括号表示板底测点 混凝土应变片位置
(4) 每级卸载值可取为短期荷载值的20%～30%，卸载后在构件上的 剩余值宜与加载时某一荷载值对应。
在混凝土分级加载制度中，应按照统一的标准来 选取每级加载和卸载的荷载持续时间，
(1)每级荷载加载和卸载后的持续时间不少于10min，宜 相等。
(2)如果试验要求得到结构或构件的正常使用极限状态 的性能指标，如变形和裂缝宽度，在使用状态短期 试验荷载作用下的持续时间不少于30min。
1、试件形状 试件形状设计的基本要求是在规定的荷载条件下， 试件的受力特征可以反映实际结构的受力特征，实 现试验目的。可分为基本构件和结构试件两类。
基本构件指结构体系中的梁、柱、板、杆等。
结构试件包括单一结构如双向板、剪力墙、壳体 等和由基本构件组合而成的结构。
C
D
C
D
BB AA
E
E
N AA
N BB
•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
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
全组合方法与正交试验法。
(1) 对于钢筋混凝土和预应力混凝土试件，在集中荷 载作用点和支座部位预埋钢板，防止局部破坏。
(2) 对于砌体受压试件，上下表面平整度要求。
P P
反力梁 分配梁
地脚螺栓
砌体试件 混凝土垫块
梁、柱、框架和桁架试件局部加强 预制钢筋混凝土垫块上的砌体
(3) 钢结构一般在端部焊接钢板，或在端部焊接铰链。 (4) 为测量混凝土内部应变和温度，需要预埋传感器。
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。
砌体结构：砌体结构的尺寸需满足块体和灰缝 尺寸的基本要求。
结构试验的目的以及试验参数的选取决定了试件的数 量。
在生产性和鉴定性结构试验中，试验目的是检验试验 对象的力学性能是否满足规范要求和设计要求。
在研究型结构试验中，试件的数量由试验目的所规定 的试验参数决定。
C
C (d) D
D (e)
E
E
N
(a)
(b)
N
EE EE
N (f)
E
E
E
E
(g)
N (c)
N
N
N
N
(h)
(i)
框架结 构中的 梁柱和 节点计 划试件
无梁平板结构中板柱节点试件
试件尺寸与实际结构尺寸相同时，称为真型试 件或足尺试件，试件尺寸明显小于实际结构尺寸时， 称为模型试件。
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。
钢结构节点试验
结构静载试验可分为短期荷载试验和长期荷载试 验。在短期荷载试验中，又可分为单调加载试验和反 复加载试验。
1、静载试验和加载制度
试验加载制度是试验实施过程中荷载施加程序和 步骤，可以认为是施加荷载与时间的关系。
单调静载试验的加载程序-分级加载制度
分级加载制度中，每一级荷载增量大小和分级的数量，应根据试验 目的和类型来确定，对于砼结构，
(2) 选择测量范围、布置测点位置。测点的选择必须要 有代表性，所选测点得到的数据能够说明结构的受力性能。
(3) 选择测量仪器仪表，试验中选用的仪器仪表必须能 满足观测所需的精度与量程要求。电测法的适应性不如机测 法。
试验前的技术准备工作：
(1) 材料力学性能测定。混凝土开裂荷载的计算要 用到混凝土的抗拉强度。
(3)对于预应力混凝土结构或构件，在开裂试验荷载计 算值作用下持续时间宜适当延长。
(4) 在现场对混凝土结构进行试验时，对新型结构或构 件、大跨结构或其它重要结构，在使用状态短期荷 载作用下的持续时间不宜少于12h。 空载时间长度应为使用状态短期试验荷载持续时
间的1.5倍。
反力墙
倾角仪 伺服作动器
PPP
2
3
1
PPP
1
5
2
3
4
f2 f max
f1 f3
f1 f2 f3 f4 f5
(a )
(b )
钢筋混凝土简支梁静载试验
梁的中点挠度实测值： fc＝f3－(f1+f5)/2
h
P
P
-
h
P
P
1
3
2
1
2
h
23
P
P
1
4
43
h4 h5
h3
h
h2
0 3
h1
0 +
P
0
(a)
(b)
2
P
1
(c)
(a)混凝土表面应变测点布置和量测；(b)）弯起钢筋应变测点布置和量测；(c)箍筋应变测点布置和量测 测量应变的仪表在混凝土梁上的布置
(2) 试件安装就位。清理、检查、测量、布点、 安全、对中以及坐浆。
(3) 安装加载设备和测试仪表。加载设备、测力 传感器、荷载分配系统、仪表架、平面外支撑、安 装、划线、布点。
P
简支梁的静载试验的加载方式
•承载能力+变形性能 •固定铰与滚动铰 •分配梁+千斤顶，避免拱作用 •纯弯段与弯剪段
等效荷载示意图
主要观测受压区混凝土最大压应变、纵向受拉钢筋应变、抗 剪试验中箍筋和弯起钢筋的应变、沿截面高度的应变变化、T型 截面梁沿翼缘宽度的应变变化、混凝土受拉开裂时的应变等。
(a)开槽粘贴电阻应变计 (b)开槽安装杠杆引伸仪 (c)在钢筋上焊脚标以使用手持应变仪 测量钢筋混凝土构件内钢筋应变的方法
示例2：钢筋砼偏压柱静载实验
图3.78 钢筋混凝土柱的试验装置及仪表布置 1—支承架；2—挠度计；3—电阻应变计；4— 柱试件；5—测力计；6—加载油缸；7—曲率仪
偏心受压柱的卧位试验
• 两端铰支座 • 立式门架加载和试验机加载 • 双刀铰支座和球型支座 • 几何对中与力学对中 • 观测项目 • 弯矩与侧移相关 • 完整应力-应变曲线获取