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1、土木工程测试课件结构静载试验土木工程测试课件结构静载试验第一页，讲稿共二十八页哦6-1 结构静载试验概述结构静载试验概述概念：概念：用物理力学的方法，测定研究结构在静载作用下的反应，分析结构的受用物理力学的方法，测定研究结构在静载作用下的反应，分析结构的受力工作状态，评定结构的可靠程度。力工作状态，评定结构的可靠程度。（1）发展和验证发展和验证结构理论的重要途径结构理论的重要途径:路标试验（路标试验（2）发现结构设计发现结构设计问题问题的主要手段的主要手段（3）建筑结构）建筑结构质量鉴定质量鉴定的直接方式的直接方式（4）制定各类技术）制定各类技术规范规范和技术和技术标准标准的基础的基础第二页，
2、讲稿共二十八页哦6-1 结构静载试验概述结构静载试验概述分类：分类：（1）实物试验和模型试验；）实物试验和模型试验；（2）静力试验和动力试验；）静力试验和动力试验；（3）短期荷载试验和长期荷载试验；）短期荷载试验和长期荷载试验；（4）实验室试验和现场试验；）实验室试验和现场试验；（5）生产性试验和科研性试验；）生产性试验和科研性试验；岳阳洞庭湖大桥三塔岳阳洞庭湖大桥三塔斜拉桥全桥静动力模型斜拉桥全桥静动力模型1：30第三页，讲稿共二十八页哦6-1 结构静载试验概述结构静载试验概述结构试验的一般过程：结构试验的一般过程：（1）试验规划阶段：）试验规划阶段：怎么做？怎么做？试验大纲：试验目的、试件
3、设计与制作要求、加载装置与加载方法、量测要求、试验大纲：试验目的、试件设计与制作要求、加载装置与加载方法、量测要求、试验进度、参加人员的组织分工、安全措施、经费预算、材料清单、辅助性试验。试验进度、参加人员的组织分工、安全措施、经费预算、材料清单、辅助性试验。（2）试验准备阶段：）试验准备阶段：准备准备试件的制作、试件的安装就位、试件的制作、试件的安装就位、加载加载系统的安装、加载设备和量测设备的率定、系统的安装、加载设备和量测设备的率定、量测量测系统的安装、记录表格的设计、对重要数据表格进行估算。系统的安装、记录表格的设计、对重要数据表格进行估算。（3）加载试验阶段：）加载试验阶段：实施实施
4、（4）试验资料整理和总结阶段，）试验资料整理和总结阶段，怎么样？怎么样？原始资料的整理和归档、试验数据处理和试验结论原始资料的整理和归档、试验数据处理和试验结论第四页，讲稿共二十八页哦6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统1 重力荷载系统：重力荷载系统：(1)加载值满足试验精度并且稳定，不受时间、环境或结构变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；形的影响；(2)加载能力有一定的储备；加载能力有一定的储备；(3)能分级加载和卸载；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。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、第五页，讲稿共二十八页哦6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统1 重力荷载系统：重力荷载系统：（1）重物直接加载）重物直接加载 均布载荷均布载荷集中载荷集中载荷第六页，讲稿共二十八页哦6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统1 重力荷载系统：重力荷载系统：（2）杠杆加载法）杠杆加载法 放大率通常为放大率通常为3-5倍倍第七页，讲稿共二十八页哦6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统2 液压荷载系统：液压荷载系统：第八页，讲稿共二十八页哦6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统2 液压荷载系统：液压荷载系统：（1）液压加载系统的支撑结构）液压加载
6、系统的支撑结构试验台支座支撑试验台支座支撑反力墙结构反力墙结构第九页，讲稿共二十八页哦6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统2 液压荷载系统：液压荷载系统：（1）液压加载系统的支撑结构）液压加载系统的支撑结构非台座支撑非台座支撑第十页，讲稿共二十八页哦6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统2 液压荷载系统：液压荷载系统：（2）试验机加载系统）试验机加载系统刚性压力机刚性压力机第十一页，讲稿共二十八页哦6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统3 电液伺服荷载系统：电液伺服荷载系统：液压源、控制系统、执行系统液压源、控制系统、执行系统 基本工作原理基本工作原
7、理第十二页，讲稿共二十八页哦6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统4 机械荷载系统：机械荷载系统：第十三页，讲稿共二十八页哦6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统5 气压荷载系统：面积加载气压荷载系统：面积加载正压加载正压加载负压加载负压加载气囊气囊气囊气囊第十四页，讲稿共二十八页哦6-4 一般结构的静载试验方法一般结构的静载试验方法1 试验加载方法试验加载方法（1）荷载图式荷载图式在试验结构构件上的在试验结构构件上的荷载布置形式荷载布置形式(包括荷载类型和分布情况包括荷载类型和分布情况)称为荷载图称为荷载图式；式；原则原则:荷载图式应荷载图式应与计算简图相一致与计
8、算简图相一致；如果无法或不便满足，应采用与计算简图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的荷载图式。等效荷载：等效荷载：加在试件上、使试件产生的加在试件上、使试件产生的内力图形内力图形与计算简图相近、与计算简图相近、控制截面的内控制截面的内力值力值相等的荷载相等的荷载第十五页，讲稿共二十八页哦6-4 一般结构的静载试验方法一般结构的静载试验方法1 试验加载方法试验加载方法等效荷载：等效荷载：第十六页，讲稿共二十八页哦6-4 一般结构的静载试验方法一般结构的静载试验方法1 试验加载方法试验加载方法（2）加载程序：）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。
9、加载级距、加载卸载、循环次数、级间间歇时间等的有序安排。第十七页，讲稿共二十八页哦6-4 一般结构的静载试验方法一般结构的静载试验方法2 试验观测方案试验观测方案（1）确定观测项目：确定观测项目：说明外部作用荷载与结构变形的相互关系。说明外部作用荷载与结构变形的相互关系。变形：反映结构整体工作状况、局部的工作状况变形：反映结构整体工作状况、局部的工作状况（2）测点的选择和布置；测点的选择和布置；原则：测点宜少不宜多，突出重点；必须有代表性；布置一定数量校核点；便于原则：测点宜少不宜多，突出重点；必须有代表性；布置一定数量校核点；便于安全测试。安全测试。（3）仪器选择与测读原则；仪器选择与测读原
10、则；仪器选择：精度和量程要求、机械和电测仪器的比较、测读时间仪器选择：精度和量程要求、机械和电测仪器的比较、测读时间测读原则：按一定的时间间隔、恒载、记录环境情况、及时整理数据测读原则：按一定的时间间隔、恒载、记录环境情况、及时整理数据强调：强调：全部测点读数时间基本一致。全部测点读数时间基本一致。第十八页，讲稿共二十八页哦6-5 结构抗震性能的静载试验结构抗震性能的静载试验1 拟静力试验拟静力试验用低周往复循环加载的方法对结构构件进行静载试验，试验中控制结构的用低周往复循环加载的方法对结构构件进行静载试验，试验中控制结构的变形值或荷载量，使结构构件正反两个方向反复加载和卸载，模拟地震荷变形值
11、或荷载量，使结构构件正反两个方向反复加载和卸载，模拟地震荷载对结构的受力过程。载对结构的受力过程。加载装置与加载方法加载装置与加载方法变位移变位移变力变力变力变位移变力变位移试验观测项目与量测要求试验观测项目与量测要求力、位移、应变力、位移、应变弯矩和曲率弯矩和曲率剪力和剪切应变剪力和剪切应变扭矩和扭转角扭矩和扭转角Q低周反复荷载试验低周反复荷载试验每级控制荷载或控制变形的条件每级控制荷载或控制变形的条件下，一般重复三次。下，一般重复三次。T第十九页，讲稿共二十八页哦6-5 结构抗震性能的静载试验结构抗震性能的静载试验1 拟静力试验拟静力试验以弯剪变形为主的构件低周反复试验装置以弯剪变形为主的
12、构件低周反复试验装置千斤顶千斤顶反力架反力架铰铰荷重传感器荷重传感器位移传感器位移传感器第二十页，讲稿共二十八页哦6-5 结构抗震性能的静载试验结构抗震性能的静载试验1 拟静力试验拟静力试验试验数据的确定原则和方法试验数据的确定原则和方法开裂荷载开裂荷载屈服荷载和屈服变形屈服荷载和屈服变形极限荷载极限荷载破损荷载和极限变形：破损荷载和极限变形：0.85极限荷载极限荷载装置简单，试验加载速度慢，一次加载最长不宜超过装置简单，试验加载速度慢，一次加载最长不宜超过30分钟，缺点是不能与分钟，缺点是不能与地震记录挂钩，加载程序由研究者根据经验和理论分析主观确定。地震记录挂钩，加载程序由研究者根据经验和
13、理论分析主观确定。第二十一页，讲稿共二十八页哦6-5 结构抗震性能的静载试验结构抗震性能的静载试验2 拟动力试验：拟动力试验：联机试验联机试验计算机模拟实际地震位移时程曲线计算机模拟实际地震位移时程曲线电液伺服加载，电液伺服加载，量测结构反应，计算出加载后结构的变形量测结构反应，计算出加载后结构的变形将结构变形转化为控制信号，驱动加载器强迫结构按实际地震反应，将结构变形转化为控制信号，驱动加载器强迫结构按实际地震反应，实现结构的变形和受力。实现结构的变形和受力。结构运结构运动方程动方程n时刻的时刻的地震反应地震反应位移值位移值加载控加载控制系统制系统结构或结构或模型模型量测结量测结构反力构反力
14、n+1时刻结构荷载和变形与地震作用下结构荷载和变形与地震作用下所经历的真实过程完全一致。所经历的真实过程完全一致。第二十二页，讲稿共二十八页哦6-6 静载试验的数据处理静载试验的数据处理1 试验数据的处理：自学试验数据的处理：自学借助材料力学、结构力学、弹性力学的知识借助材料力学、结构力学、弹性力学的知识（1）挠度计算；）挠度计算；简支梁板：支座沉降、自重、设备重力、加载图式简支梁板：支座沉降、自重、设备重力、加载图式悬臂构件：支座转角、支座沉降悬臂构件：支座转角、支座沉降支座测点偏移、结构徐变影响支座测点偏移、结构徐变影响（2）应力计算；）应力计算；应力值、主应力的方向应力值、主应力的方向（
15、3）内力计算；（）内力计算；（P161）根据实测的应变值计算截面内力根据实测的应变值计算截面内力拉压构件：轴向力拉压构件：轴向力拉弯构件：轴向力和弯距拉弯构件：轴向力和弯距双向弯曲：双向弯曲：第二十三页，讲稿共二十八页哦6-6 静载试验的数据处理静载试验的数据处理2 各种曲线图绘制：各种曲线图绘制：选择合适的坐标系，使曲线在选择合适的坐标系，使曲线在45附近附近荷载荷载变形曲线变形曲线反映结构工作的全过程及基本性质反映结构工作的全过程及基本性质n直直线线1表表示示结结构构在在弹弹性性范范围围内内工作工作n曲曲线线2表表示示结结构构的的弹弹塑塑性性工工作状态作状态n曲曲线线3一一般般属属于于异异
16、常常现现象象，源源自自仪仪器器错错误误或或临临近近构构件件参与工作参与工作第二十四页，讲稿共二十八页哦6-6 静载试验的数据处理静载试验的数据处理2 各种曲线图绘制：各种曲线图绘制：荷载荷载应变曲线应变曲线反映荷载与应变的关系及应变与荷载增长规律反映荷载与应变的关系及应变与荷载增长规律n测点测点1：受压受压区区n测点测点2：受拉受拉区区n测点测点3、4：主筋主筋处处n测测点点5：靠靠近近截截面面中中部部，先先受压后受拉受压后受拉第二十五页，讲稿共二十八页哦6-6 静载试验的数据处理静载试验的数据处理2 各种曲线图绘制：各种曲线图绘制：截面应变图截面应变图n一般选取一般选取内力最大的控制截面绘制
17、内力最大的控制截面绘制n了了解解应应变变沿沿截截面面高高度度方方向向的的分分布布规规律律及变化过程，以及中和轴移动情况等及变化过程，以及中和轴移动情况等n可可用用于于推推算算受受压压区区和和受受拉拉区区的的合合力力值值及作用位置，算出截面弯矩或轴力及作用位置，算出截面弯矩或轴力第二十六页，讲稿共二十八页哦6-6 静载试验的数据处理静载试验的数据处理2 各种曲线图绘制：各种曲线图绘制：构件裂缝及破坏图构件裂缝及破坏图n绘制时，用坐标纸或方格纸按比例先作一个裂缝开展面的展开图。绘制时，用坐标纸或方格纸按比例先作一个裂缝开展面的展开图。n然然后后，在在展展开开图图上上描描出出裂裂缝缝的的长长短短、间间距距，注注明明“分分级级荷荷载载/裂裂缝缝宽宽度度”，试试件方位、编号等。件方位、编号等。第二十七页，讲稿共二十八页哦6-6 静载试验的数据处理静载试验的数据处理3 结构的性能评价结构的性能评价承载力评定：承载力评定：vu0 0 vu挠度评定：挠度评定：Us U抗裂评定：抗裂评定：cr0 cr裂缝宽度评定：裂缝宽度评定：Ws.max Wmax第二十八页，讲稿共二十八页哦