第六章1工程结构静力试验

3. 空载时间：使弹性变形得到充分恢复，可准确测量残余变形。
注意：自重也应作为试验荷载的一部分，设备重也在
试验荷载中扣除。 一般设备重不宜大于使用状态荷载的20%。
三、卸载
卸载可按加载级距进行，也可放大1倍或分2次卸完 • 混凝土结构破坏和停止试验标准 1. 弯曲试验、大偏心受压/拉，发生下列情况之一视为 破坏： 主筋屈服，应变达0.01 主筋被拉断 主筋重心处裂缝达1.5mm 挠度达1/50 压区混凝土压溃：出现平行构件轴向的裂缝，局部 翘起、起皮、酥裂。 液压千斤顶在不卸油的情况下荷载开始下降。
• 平面应力测量 梁截面Ⅱ－Ⅱ在荷载作用下存在正应力和剪应力，为求该 截面上的最大主应力及剪应力的分布规律，要布置应变花，通 过2或3个方向上应变的测定，求得最大主应力值及作用方向。 • 抗剪测点应设在剪应力较大的部位。
薄壁截面的简支梁：支座附近的中和轴处产生剪应力较大； 腹板与翼缘的交接处可能产生较大的剪应力或主应力。
•应变：受压区边缘布置应变测点，可以单排布点在对称轴上或 在受压区截面的边缘两排对称布点。验证构件平截面变形的性 质，沿压杆截面高度布置5～7个应变测点。受拉区钢筋应变同 样可以用电阻应变计进行量测。
•对于双肢柱试验，测量肢体各截面的应变，测量腹杆的应变， 确定受力情况。应变测点在各截面上均应成对布置，分析各截 面上可能产生的弯矩。
1
混凝土梁弯起钢筋和钢箍的应变测点 1.试件；2.箍紧应力测点； 3.弯起钢筋上的应力测点
T型梁翼缘的应变测点布置 1.试件；2.翼缘上应变测点
一、受弯构件的试验
翼缘与孔边应力测量
•对于翼缘较宽较薄的T型梁，其翼缘部分一般不能全部参加
工作，即受力不均匀，应该沿翼缘宽度布置测点，测定翼缘
上应力分布情况。 •有孔洞的沿着孔边贴应变片。
•支座：
要求测纵向弯曲系数时，构件两端均应采用比较灵活的可动铰 支座形式。可采用构造简单、效果较好的刀口或球铰支座。对 于试件在两个方向都可能产生弯曲时，应采用双刀口铰支座。
2、试验项目和测点布置
•受压构件的试验，一般需要观测其破坏荷载、各级荷载下的侧 向挠度值及变形曲线、控制截面或区域的应力变化规律以及裂 缝开展情况。 •挠度：是由布置在受拉边的百分表或挠度计进行量测。除量测 中点最大的挠度值外，可用侧向5点布置法量测挠度曲线。正位 试验的长柱，侧向变位可用全站仪观测。
第六章 工程结构静力试验
6.1概述
结构的功能是承受荷载并保证结构的安全、适用、耐久。
结构上的作用分为： • 直接作用：是指各种荷载，如结构的自重； • 间接作用：引起结构外加变形和约束变形的因素，如温度。 静力荷载试验的目的：通过对试验结构直接施加荷载或作用作用，采
集试验数据，掌握结构的力学性能。
“静力” ：指试验过程中，结构本身运动的加速度效应（惯性力效应）
一、受弯构件的试验
（2）应变测量
• 量测由于弯曲产生的应变，一般在梁承受正负弯矩最大的截 面或弯矩有突变的截面上布置测点。 • 对于变截面的梁：
在抗弯控制截面上布置测点（即在截面较弱而弯矩值较大的截
面上）。 在截面突然变化的位置上也需布置测点。 • 只求测量弯矩引起的最大应力时，在该截面上下边缘纤维处 贴应变计。为了减少误差，也可以取对称的两个应变片的平 均应变量。
2. 持载时间:为保证结构在荷载作用下的变形得到充分发展好达
到基本稳定，每级荷载加载完毕后的停留时间。否则得到的变形
值偏小（相应的极限荷载偏高）
t1 ≥15min（混凝土结构）
对钢结构可以少于10min，但是不少于5min
t1 ≥30min（单桩承载力试验规定） t 4 =1.5 t 2；重要构件≥18小时；恢复到最好的状态。
偏压柱试验测点布置 1.试件；2.铰支座；3.应变计； 4.应变仪测点；5.挠度计
三、屋架试验
• 特点： 跨度大的承重结构；自身平面内承受荷载；出平 面刚度小，靠支撑体系。 1、安装： • 正位试验：加侧向支撑，保证压杆稳定。 包括：荷载架支撑；拉杆支撑；水平支撑 • 卧位试验：无法消除自重影响，侧面垫平，并设 置相当数量的滚动轴承。 • 两品屋架成对试验：用k型或屋面板水平支撑，不 能三角焊死，防止屋面板直接参加工作。
3.受压（轴压、小偏压）试验，发生下列情况之 一视为破坏 ：
混凝土压溃 液压千斤顶在不卸油的情况下荷载不断下降。
4.局部受压、冲切、扭转、复合受力等试验
应对试验破坏标准事先作专门研究确定。
6.3 基本构件的单调加载静力试验
一、受弯构件的试验
1. 试件的安装
单向板和梁是受弯构件中的典型构件。试验安装 时都采用正位试验，一端采用铰支座，另一端采用 滚动支座。要求支座符合规定的边界条件，并在试 验过程中保持牢固和稳定。
二、受压构件试验
•对中：
受压构件安装：先进行几何对中，再进行物理对中。
加载到20％～40％的试验荷载时，测量构件中央截面两侧或四 个面的应变，并调整作用力的轴线，使其达到各点应变均匀为
止。在构件物理对中后即可进行加载试验。
偏压试件安装，也应在物理对中后，沿加力中线量出偏心距离， 再把加载点移至偏心距的位置上，进行试验。
开图。（可以用照片）
一、受弯构件的试验
二、受压构件试验
•受压构件（轴心和偏心受压构件）是建筑结构中的基
本承重构件，主要承受竖向压力，是常见的受压构件
1、安装：
正位与卧位（高大柱子要考虑自重的影响）
具备大型结构试验机条件时，试件在长柱试验机
上进行正位受压试验，也可利用静力试验台座上的大
型荷载支承设备和液压加载系统配合进行试验。
可忽略。
• 根据试验荷载性质的不同，静力试验可分为单调静力荷载试验，拟
静力试验和拟动力试验。是结构试验中最基本、最大量的一种试验。
单调静力荷载试验：
单调静力荷载试验是指试验在短期内荷载逐渐平稳、连续
地增加到结构破坏或预定的பைடு நூலகம்态目标。
单调静力荷载试验的目的：
模拟结构受静力荷载的工作状态，观测、研究结构的基 本性能（强度、刚度、抗裂）和破坏机制，用以研究结构 受力性能的试验。
梁正截面应变分布的测点布置
（a）截面最大纤维应变；（b）测量中和轴的位置和应变分布规律 1 2 Ⅰ 3
Ⅱ
P
4
Ⅲ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅲ
钢筋混凝土梁测量应变的测点布置图
1.试件；2.剪应力与主应力的应变网络测点（平面应变）； 3.纯弯曲区域内正应力的单向应变测点；4.梁端零应力区校核点
一、受弯构件的试验
混凝土梁受拉区的混凝土开裂后，布置在混凝土受拉区的电阻应变计 将失去其量测的作用。为考察截面的受拉性能，在受拉区的钢筋上布置测 点量测钢筋的应变。可获得梁截面上内力重分布的规律。
校核测点 ：要求留有一定的校核测点 。
一、受弯构件的试验
混凝土受拉区抗裂测点布置 1~7-混凝土应变片测点
混凝土斜截面裂缝测点布置 （a）单向应变片 （b）双向应变片
一、受弯构件的试验
（3）裂缝量测
• 裂缝量测包括测开裂荷载、裂缝位置，裂缝的宽度和深度以 及描述裂缝的发展和分布。
• 出现肉眼可见的裂缝时，可用最小刻度为0.01mm及0.05mm 的读数放大镜测裂缝宽度。 •每一构件中测定裂缝宽度的数目不少于3条，包括第一条出现 的裂缝以及开裂最大的裂缝，取最大值为最大裂缝宽度值，选 用测量裂缝宽度的部位应在试件上标明并编号，各级荷载下的 裂缝宽度数据则记在相应的记录表格上。
对于研究延性的试验：要继续加载，记录荷载和
变形参数（挠度、应变、伸长、转角等），至少直
到 p 0.85Pmax ，必要时延长加载过程。 2.剪切试验，发生下列情况之一视为破坏： 箍筋屈服 ( s 0.01) 或拉断 斜裂缝 1.5mm 剪压区混凝土压溃 液压千斤顶在不卸油的情况下荷载不断下降。 对于研究延性的试验应继续加载，至少达到 p 0.85Pmax ，必要时延长加载过程。
参考规范：
• 《混凝土结构试验方法标准》（GB50152--2012）对科研 性试验提出了一般性要求；
• 《预制构件试验方法》（GBJ321-90）对生产性试验性试 验规定了统一的试验方法。
6.2结构单调加载静力试验的加载制度
加载制度：试验实施过程中荷载的施加程序或步骤， 是加载期间荷载（大小和方向）与时间的关系。
的一项指标，梁任何部位的异常变形或局部破坏（裂缝）
一、受弯构件的试验
（a）三个位移计
（b）五个位移计
梁的挠度测点布置图
一、受弯构件的试验
一、受弯构件的试验
挠度实测值计算例题
简支梁受均布荷载作用，测值如表。求跨中的实测挠度。 荷载 左实测/累计 中实测/累计 右实测/累计 0KN 0.10 0.05 0.01 10KN 0.2/0.10 5.22/5.17 0.07/0.06 20KN 0.26/0.16 10.28/10.23 0.11/0.10 f10=5.17-（0.10+0.06）/2=5.09 f20=10.23-(0.16+0.10)/2=10.10
一、受弯构件的试验
P
分配粱
f1
f2
测量混凝土应变的应变片 纵向钢筋 测量钢筋应变的应变片 （预埋）
f3
一、受弯构件的试验
(a)
(b ) 简支梁试验等效荷载加载图示
(c)
一、受弯构件的试验
2、试验项目和测点布置 （1）挠度测量
梁的挠度值是量测数据中最能反映其总体工作性能
都将通过挠度在挠度曲线中反映出来。对于梁式结构主 要的是测定跨中最大挠度值及梁的弹性挠度曲线。 宽度较大的单向板 ：板宽的两侧布点，取平均值。 有纵肋板：挠度测点布置于肋下。 对于肋形板的局部挠曲：则可相对于板肋来进行测定。
一、预载：
预载的目的：①使试件各部分接触良好，进入正 常工作状态，荷载与变形关系趋于稳定；②检验全 部试验装置的可靠性；③检验全部观测仪表工作正 常与否；④检查现场组织工作和人员的工作情况， 起演习作用。通过预载发现试验的潜在问题，并解 决在试验前，保证试验顺利。
预载一般分三级进行，每级取正常使 用荷载的20％。然后分级卸载，2～3级卸 完。每加(卸)一级荷载，停歇10min。对 于开裂较早的混凝土结构，预加荷载不宜 超过计算开裂荷载的70％(含自重)，保证 能得到准确开裂荷载。
二、正式加载
分级大小的一般规定：
1. 每级加载不宜超过其荷载值的20%；
2. 临近承载力试验荷载值的90%，级距≤5%；【对于
抗裂检测结构，在开裂荷载计算值的90%附近，级距
≤5%开裂荷载值；直至第一条裂缝出现；】
3. 柱子加载，一般按计算极限荷载的l/15～1/10分级，
接近开裂或破坏荷载时，应减至原来的1/3～1/2。
4. 卸载时，级距可以加大，为20%~50%。
加载时间的一般规定：
1. 满载时间
t 2 ≥30min科研（混凝土结构、钢结构、） t 2 ≥60min科研（木结构） t 2 ≥180min科研（砌体结构、拱结构、） t 2 ≥20min生产
12米跨以上结构 t 2 ≥12小时，在这段时间内变形继续增长 而无稳定趋势时，应延长持续时间直至变形发展稳定为止。如 果荷载达到开裂试验荷载计算值时，试验结构已经出现裂缝则 开裂试验荷载可不必持续作用。
• 加载制度的设计与试验观测的要求有关，也受采用的 加载设备和仪器仪表的限制。有些试验数据必须使试 件保持在某一个受力状态时才能采集。
•
加载图示：荷载在试件上的布置形式，模拟设计荷载 或实际受力
如混凝土结构的试验中，观测开裂荷载和开裂部位、裂缝宽度及裂缝的分布
• 试验加载程序可以根据试验的类型、试验目的、试 验要求选择，一般结构静载试验的加载程序分为预 载、正常使用荷载、极限荷载三个阶段，每个阶段 分若干级加载。
一、受弯构件的试验
• 每级荷载下出现的裂缝均须在试件上标明，在裂缝的
尾端注出荷载级别或荷载数量。
• 以后每加一级荷载裂缝长度有新的扩展，需在新裂缝 的尾端注明相应的荷载。由于卸载后裂缝可能闭合， 所以应紧靠裂缝的边缘1~3mm处平行画出裂缝的位置 和走向。
• 试验完毕后，根据标注在试件上的裂缝，绘出裂缝展
测量梁沿长度方向的剪应力或主应力的变化规律时： 沿梁长度方向可分布较多的剪应力测点。 测定沿截面高度方向剪应力变化时： 沿截面高度方向设置测点。
一、受弯构件的试验
箍筋和弯起筋的应力测量 为研究混凝土梁的抗剪强度，除混凝土表面需 要布置测点外，在梁的弯起钢筋和箍筋上也布置应 变测点 。 2 3 1
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