杨晓明建筑结构试验第三章结构静载试验精品PPT课件
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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
08.10.2020
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
08.10.2020
3
静载试验的加载设备——重力加载
15
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。
08.10.2020
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
08.10.2020
试验台座
11
静载试验的加载设备——液压加载
❖ 三、液压试验机：
08.10.2020
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。
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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
08.10.2020
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。
08.10.2020
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
08.10.2020
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
0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.10.2020
22
试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 ❖反力刚架
08.10.2020
23
试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 ❖反力墙
08.10.2020
13
静载试验的加载设备——液压加载
08.10.2020
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。
08.10.2020
最理想、最普遍的加载方式
08.10.2020
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
U UR 1 R 2 ( R 1 R 2 R 3 R 4) (R 1 R 2)2 R 1 R 2 R 3 R 4
08.10.2020
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
UU( R 1 R 2 R 3 R 4) 4 R 1 R 2 R 3 R 4
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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。
08.10.2020
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
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6
静载试验的加载设备——重力加载
4 K U U 1234
“邻臂相减，对臂相加”
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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。
4 K U U 1234
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30
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：
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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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17
试验装置的支座设计
❖铰支座
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18
试验装置的支座设计
❖固定边界
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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
❖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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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。
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建筑结构试验 结构静载试验
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——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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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
08.10.2020
试验台座
11
静载试验的加载设备——液压加载
❖ 三、液压试验机：
08.10.2020
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。
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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
08.10.2020
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。
08.10.2020
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
08.10.2020
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
0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.10.2020
22
试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 ❖反力刚架
08.10.2020
23
试验装置的支座设计——试验台座和反力刚架 ❖反力墙
08.10.2020
13
静载试验的加载设备——液压加载
08.10.2020
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。
08.10.2020
最理想、最普遍的加载方式
08.10.2020
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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静载试验的加载设备——液压加载
U UR 1 R 2 ( R 1 R 2 R 3 R 4) (R 1 R 2)2 R 1 R 2 R 3 R 4
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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
UU( R 1 R 2 R 3 R 4) 4 R 1 R 2 R 3 R 4
08.10.2020
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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。
08.10.2020
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
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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
4 K U U 1234
“邻臂相减，对臂相加”
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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。
4 K U U 1234
08.10.2020
30
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：
08.10.2020
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
08.10.2020
17
试验装置的支座设计
❖铰支座
08.10.2020
18
试验装置的支座设计
❖固定边界
08.10.2020
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
❖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。
08.10.2020
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。