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1、会计学1建筑结构试验建筑结构试验建筑结构试验组织计划的意义建筑结构试验组织计划的意义(1)(1)计划是组织工作的需要计划是组织工作的需要(2)(2)结构试验特点的要求结构试验特点的要求n n1)1)建筑结构试验没有固定的模式。建筑结构试验没有固定的模式。n n2)2)建筑结构试验耗资较大。建筑结构试验耗资较大。n n3)3)建筑结构试验周期长，耗时量大。建筑结构试验周期长，耗时量大。(3)(3)关系到试验的成败关系到试验的成败(4)(4)体现技术水平和管理水平的窗口体现技术水平和管理水平的窗口第1页/共129页n n从以上从以上4 4个方面充分证明了结构试验组织计划个方面充分证明了结构试验组织
2、计划工作的重要性。图中给出了结构试验的主要环工作的重要性。图中给出了结构试验的主要环节节第2页/共129页2.1 2.1 2.1 2.1 试验设计概述试验设计概述试验设计概述试验设计概述1 1 1 1、结构试验过程、结构试验过程、结构试验过程、结构试验过程 试验设计、试验准备、试验实施和试验分析试验设计、试验准备、试验实施和试验分析试验设计、试验准备、试验实施和试验分析试验设计、试验准备、试验实施和试验分析四个四个阶段。其中阶段。其中试验设计试验设计试验设计试验设计是整个结构试验中极为重要是整个结构试验中极为重要的并且带有全局性的一项工作，是结构试验成功的并且带有全局性的一项工作，是结构试验成
3、功与否的关键环节与否的关键环节。试验设计主要内容试验设计主要内容：对结构试验进行全面的设计：对结构试验进行全面的设计和规划，从而使设计的计划与试验大纲能对整个和规划，从而使设计的计划与试验大纲能对整个试验起着统管全局和具体指导作用。试验起着统管全局和具体指导作用。第3页/共129页2 2 2 2、试验设计、试验设计、试验设计、试验设计n n试件设计试件设计试件设计试件设计：试件形状的选择、试件尺寸与数量的确定：试件形状的选择、试件尺寸与数量的确定以及构造措施的设置，同时必须满足受力边界条件、以及构造措施的设置，同时必须满足受力边界条件、破坏特征、试件加载条件的要求，以最少的试件数量破坏特征、试
4、件加载条件的要求，以最少的试件数量获得最多的试验数据，满足试验任务的要求。获得最多的试验数据，满足试验任务的要求。n n荷载设计荷载设计荷载设计荷载设计：荷载图式、加载装置、试验方法与设备、：荷载图式、加载装置、试验方法与设备、加载制度加载制度n n观测设计观测设计观测设计观测设计：观测项目、测点部位与数目、测试仪器：观测项目、测点部位与数目、测试仪器n n误差控制误差控制误差控制误差控制：试件制作安装、材料性能、加载设备、测：试件制作安装、材料性能、加载设备、测量仪器量仪器n n安全措施安全措施安全措施安全措施：保证试验人员、仪器设备安全：保证试验人员、仪器设备安全第4页/共129页第5页/
5、共129页试件设计试件设计试件设计试件设计试件加载方案设计试件加载方案设计试件加载方案设计试件加载方案设计试验观察、量测方案设计试验观察、量测方案设计试验观察、量测方案设计试验观察、量测方案设计设计试件的形状和尺寸设计试件的形状和尺寸设计试件的形状和尺寸设计试件的形状和尺寸确定试件的数量确定试件的数量确定试件的数量确定试件的数量设计构造措施设计构造措施设计构造措施设计构造措施确定试验荷载图式确定试验荷载图式确定试验荷载图式确定试验荷载图式设计试验加载装置设计试验加载装置设计试验加载装置设计试验加载装置选择试验方法和设备选择试验方法和设备选择试验方法和设备选择试验方法和设备设计试验加载制度设计试
6、验加载制度设计试验加载制度设计试验加载制度确定试验观测项目确定试验观测项目确定试验观测项目确定试验观测项目确定测点部位与数目确定测点部位与数目确定测点部位与数目确定测点部位与数目选择测试仪器设备选择测试仪器设备选择测试仪器设备选择测试仪器设备 结构试验设计结构试验设计第6页/共129页3 3 3 3、试验准备、试验准备、试验准备、试验准备试验准备阶段要占全部试验工作的大部分时间，试验准备阶段要占全部试验工作的大部分时间，工作量也最重。试验准备工作的好坏直接影响工作量也最重。试验准备工作的好坏直接影响到试验能否顺利进行和能获得试验结果的多少。到试验能否顺利进行和能获得试验结果的多少。n n试件制
7、作与安装试件制作与安装n n加载设备安装调试加载设备安装调试n n测试设备标定、调试测试设备标定、调试n n材料性能试验材料性能试验n n试验人员组织分工试验人员组织分工第7页/共129页举例说明：举例说明：n n试件的制作试件的制作 在制作试件时应注意材性试样的留取、编号，注明试件在制作试件时应注意材性试样的留取、编号，注明试件日期、原材料情况，这些原始资料都是最后分析试验日期、原材料情况，这些原始资料都是最后分析试验结果不可缺少的参考资料。结果不可缺少的参考资料。n n试件质量检查试件质量检查 包括试件尺寸和缺陷的检查，应作详细记录，纳入原始包括试件尺寸和缺陷的检查，应作详细记录，纳入原始
8、资料资料。第8页/共129页n n试件安装就位试件安装就位 一切支承零件均应进行强度验算，并使其安全储备大于一切支承零件均应进行强度验算，并使其安全储备大于试验结构可能有的最大安全储备。同时，试件的支承试验结构可能有的最大安全储备。同时，试件的支承条件应力求与计算简图一致。条件应力求与计算简图一致。在试件安装就位时，要尽量减少安装误差，使试件就位在试件安装就位时，要尽量减少安装误差，使试件就位后的实际计算跨度后的实际计算跨度(梁梁)和计算高度和计算高度(栓栓)与计算简图一与计算简图一致。由于支座约束条件与构件的内力传递及变形有关，致。由于支座约束条件与构件的内力传递及变形有关，试件安装时应严格
9、按照设计要求选择支座形式。试件安装时应严格按照设计要求选择支座形式。第9页/共129页n n安装加载设备安装加载设备 加载设备的安装应满足加载设备的安装应满足“一稳二准三方便，四强五刚六一稳二准三方便，四强五刚六安全安全“的要求，即就位要稳定准确方便，固定设备的的要求，即就位要稳定准确方便，固定设备的支撑系统要有一定的强度、刚度和安全度。支撑系统要有一定的强度、刚度和安全度。n n仪器仪表的率定仪器仪表的率定 对测力计及一切量测仪表均应按技术规定要求进行率对测力计及一切量测仪表均应按技术规定要求进行率定，各仪器仪表的率定记录应纳入试验原始记录中，定，各仪器仪表的率定记录应纳入试验原始记录中，误
10、差超过规定标准的仪表不得使用。误差超过规定标准的仪表不得使用。第10页/共129页n n作辅助试验作辅助试验 辅助试验多半在加载试验阶段之前进行，以取得试件辅助试验多半在加载试验阶段之前进行，以取得试件材料的实际强度，便于对加载设备和仪器仪表的量程材料的实际强度，便于对加载设备和仪器仪表的量程等作进一步的验算。等作进一步的验算。n n仪表的安装、连线试调仪表的安装、连线试调 仪表的安装位置、测点号，在应变仪或记录仪上的通仪表的安装位置、测点号，在应变仪或记录仪上的通道号等等都应严格按照试验大纲中的仪表布置图实施，道号等等都应严格按照试验大纲中的仪表布置图实施，如有变动，应立即做好记录，以免时间
11、长久后记忆不如有变动，应立即做好记录，以免时间长久后记忆不清而将测点混淆。清而将测点混淆。第11页/共129页n n记录表格记录表格 在试验前应根据试验要求设计记录表格，其内容及规格在试验前应根据试验要求设计记录表格，其内容及规格应周到详细地反映试件和试验条件的详细情况，以及应周到详细地反映试件和试验条件的详细情况，以及需要记录和量测的内容。切勿养成试验前无准备地在需要记录和量测的内容。切勿养成试验前无准备地在现场临时用白纸记录的习惯。记录表格上应有试验人现场临时用白纸记录的习惯。记录表格上应有试验人员的签名并附有试验日期、时间、地点和气候条件。员的签名并附有试验日期、时间、地点和气候条件。n
12、 n计算各加载阶段试验结构各特征部位的内力及变形值计算各加载阶段试验结构各特征部位的内力及变形值以备在试验时判断及控制以备在试验时判断及控制n n在准备工作阶段和试验阶段应每天记工作日志在准备工作阶段和试验阶段应每天记工作日志第12页/共129页4 4、试验实施、试验实施n n加载试验n n数据采集n n裂缝分布图n n破坏形态记录第13页/共129页n n加载试验加载试验 加载试验是整个试验过程的中心环节，应按规定的加载试验是整个试验过程的中心环节，应按规定的加载顺序和量测顺序进行。发现有反常情况时应查加载顺序和量测顺序进行。发现有反常情况时应查明原因或故障，把问题弄清楚后才能继续加载。例明
13、原因或故障，把问题弄清楚后才能继续加载。例如混凝土受弯试验是按照分布加载法进行的。如混凝土受弯试验是按照分布加载法进行的。n n试验资料整理试验资料整理 试验资料整理是将所有的原始资料整理完善，其试验资料整理是将所有的原始资料整理完善，其中特别要注意的是试验量测数据记录和记录曲线，中特别要注意的是试验量测数据记录和记录曲线，都作为原始数据经负责记录人员签名后，不得随便都作为原始数据经负责记录人员签名后，不得随便涂改。涂改。第14页/共129页5 5、试验分析、试验分析n n数据的处理n n结构性能参数n n结构破坏机理n n结构性能评价第15页/共129页举例说明：举例说明：n n试验数据处理
14、试验数据处理 因为从各个仪表获得的测量数据和记录曲线一般不能因为从各个仪表获得的测量数据和记录曲线一般不能直接解答试验任务所提出的问题，它们只是试验的原直接解答试验任务所提出的问题，它们只是试验的原始数据，需对原始数据进行科学的运算处理才能得出始数据，需对原始数据进行科学的运算处理才能得出试验结果。试验结果。n n试验结果分析试验结果分析 试验结果分析内容是分析通过试验得出了哪些规律性试验结果分析内容是分析通过试验得出了哪些规律性的东西，揭示了哪些物理现象。最后，应对试验得出的东西，揭示了哪些物理现象。最后，应对试验得出的规律和一些重要现象作出解释，分析它们的影响因的规律和一些重要现象作出解释
15、，分析它们的影响因素，将试验结果和理论值进行比较，分析产生差异的素，将试验结果和理论值进行比较，分析产生差异的原因，并作出结论，写出试验总结报告。总结报告中原因，并作出结论，写出试验总结报告。总结报告中应提出试验中发现的新问题及进一步研究计划。应提出试验中发现的新问题及进一步研究计划。第16页/共129页2 2.2.2 结构试验的试件设计结构试验的试件设计试件形状试件形状试件尺寸试件尺寸试件数目试件数目结构试验对试件设计的要求结构试验对试件设计的要求第17页/共129页n n对于同一研究课题，试验目的不同可以采用不对于同一研究课题，试验目的不同可以采用不同类型的试件，可以是实际结构的整体或其中
16、同类型的试件，可以是实际结构的整体或其中的一部分，可以是按原型设计不同比例的整体的一部分，可以是按原型设计不同比例的整体模型，也可以是结构某一关键性的局部构件，模型，也可以是结构某一关键性的局部构件，或者是连接结构的某一节点。这样可以突出研或者是连接结构的某一节点。这样可以突出研究的主要因素，忽略次要因素。这时应考虑模究的主要因素，忽略次要因素。这时应考虑模型与原型的相似关系。型与原型的相似关系。2.2 2.2 2.2 2.2 试件设计试件设计试件设计试件设计第18页/共129页试件设计（科研性试件设计（科研性)包括：n试件形状的选择n试件尺寸与数量的确定n构造措施n必须满足结构受力的边界条件
17、n试验的破坏特征n试验加载条件 要求突出主要问题，以最少的试验数量获得最多的试验数据，以满足研究任务的需要。第19页/共129页第20页/共129页第21页/共129页n n科研性试验科研性试验：试件专为试验研究的目的而设计的，同一研究课题，目的不同也可以采用不同类型的试件（原型、整体模型、局部构件、某一节点等）。n n科研性试验科研性试验主要包括：确定试验确定试件形状、尺寸和数量以及构造措施，同时必须满足结构和受力的边界条件的要求。第22页/共129页n n生产性试验生产性试验：一般不存在试件设计问题。对具体试验或检验部位，按实际情况选择并确定。例如：?重要工程综合鉴定重要工程综合鉴定：选结
18、构受力最不利部位。：选结构受力最不利部位。?施工质量和受灾结构施工质量和受灾结构：以受损程度和加固补强的需：以受损程度和加固补强的需要，确定测试部位和构件。要，确定测试部位和构件。?预制构件检验预制构件检验：按相关标准规定，在同批产品中随：按相关标准规定，在同批产品中随机抽取检验样品数量。（机抽取检验样品数量。（GB50204-2002 GB50204-2002 砼施规范）砼施规范）第23页/共129页n n在设计试件形状时，在设计试件形状时，最重要的是要造成和设计目的相一致的应最重要的是要造成和设计目的相一致的应最重要的是要造成和设计目的相一致的应最重要的是要造成和设计目的相一致的应力状态或
19、和实际工作相一致的应力状态力状态或和实际工作相一致的应力状态力状态或和实际工作相一致的应力状态力状态或和实际工作相一致的应力状态。对于从整体结构中取对于从整体结构中取出部分构件单独进行试验时，出部分构件单独进行试验时，特别是在比较复杂的超静定构件，特别是在比较复杂的超静定构件，特别是在比较复杂的超静定构件，特别是在比较复杂的超静定构件，必须要注意其边界条件的模拟必须要注意其边界条件的模拟必须要注意其边界条件的模拟必须要注意其边界条件的模拟，使其能如实反映该部分结构构使其能如实反映该部分结构构件的实际工作。件的实际工作。n n基本原则基本原则基本原则基本原则：受力条件和边界条件的模拟，使其能反映
20、该部分结：受力条件和边界条件的模拟，使其能反映该部分结：受力条件和边界条件的模拟，使其能反映该部分结：受力条件和边界条件的模拟，使其能反映该部分结构的实际工作状态。构的实际工作状态。构的实际工作状态。构的实际工作状态。第24页/共129页示例：框架结构示例：框架结构试验目的：结构主要构件受力分析试验目的：结构主要构件受力分析试件形状：框架梁、柱模型试件形状：框架梁、柱模型1.框架柱控制截面框架柱控制截面2.框架梁控制截面框架梁控制截面3.梁柱节点梁柱节点第25页/共129页一榀框架模型一榀框架模型一榀框架模型一榀框架模型第26页/共129页n n观测位置：截面观测位置：截面A A-A A部位。
21、部位。n n 受力特征：受力特征：A A-A A截面存截面存在轴力、弯矩和剪力，柱在轴力、弯矩和剪力，柱中间有反弯点；同时靠近中间有反弯点；同时靠近节点，节点刚度很大。节点，节点刚度很大。n n 试件形状：如图（试件形状：如图（b b）所）所示。示。框架柱模型（框架柱模型（1）第27页/共129页n n观测位置：截面观测位置：截面B-BB-B部位。部位。n n受力特征：截面受力特征：截面B-BB-B存在存在轴力和剪力，柱中间有反轴力和剪力，柱中间有反弯点。弯点。n n试件形状：如图（试件形状：如图（c c）所）所示示框架柱模型（框架柱模型（2）第28页/共129页n n观测位置：截面观测位置：
22、截面C-CC-C部位。部位。n n 受力特征：受力特征：截面截面C-C C-C 存存在轴力（不考虑）、弯矩在轴力（不考虑）、弯矩和剪力，同时靠近节点，和剪力，同时靠近节点，节点刚度很大。节点刚度很大。n n 试件形状：如图（试件形状：如图（d d）所）所示。示。框架梁模型（框架梁模型（3）第29页/共129页n n观测位置：截面观测位置：截面D-DD-D部部位。位。n n 受力特征：受力特征：截面截面D-DD-D存在轴力（不考虑）、存在轴力（不考虑）、弯矩和剪力，同时靠弯矩和剪力，同时靠近节点，节点刚度很近节点，节点刚度很大。大。n n 试件形状：如图试件形状：如图（e e）所示。）所示。框架
23、梁模型（框架梁模型（4）第30页/共129页n n试验目的：钢筋混凝试验目的：钢筋混凝土柱的土柱的挠曲破坏性能挠曲破坏性能试验研究试验研究。n n试件形状：如图（试件形状：如图（h h）所示。所示。框架柱模型（框架柱模型（5）第31页/共129页n n试验目的：钢筋混凝试验目的：钢筋混凝土柱的土柱的剪切性能试验剪切性能试验研究研究n n试件形状：如图（试件形状：如图（i i）所示所示，适合反对称加适合反对称加载试件载试件。框架柱模型（框架柱模型（6）第32页/共129页n n试验目的：试验目的：梁柱节点受力性能试验研究。梁柱节点受力性能试验研究。n n受力特征：受力复杂，易剪切破坏。受力特征：
24、受力复杂，易剪切破坏。梁柱节点部位受有轴力、弯矩和剪力作用梁柱节点部位受有轴力、弯矩和剪力作用 为了研究节点强度和刚度，避免梁柱部分先于节为了研究节点强度和刚度，避免梁柱部分先于节点破坏，应事先对梁柱部分进行加强。点破坏，应事先对梁柱部分进行加强。框架梁柱节点模型（框架梁柱节点模型（7 7）第33页/共129页十字形试件十字形试件十字形试件十字形试件：如图（：如图（：如图（：如图（f f f f）。节点两侧梁柱的长度一般均）。节点两侧梁柱的长度一般均）。节点两侧梁柱的长度一般均）。节点两侧梁柱的长度一般均取取取取1 1 1 12 2 2 2梁跨和梁跨和梁跨和梁跨和1 1 1 12 2 2 2柱
25、高，即按框架承受水平荷载时产生柱高，即按框架承受水平荷载时产生柱高，即按框架承受水平荷载时产生柱高，即按框架承受水平荷载时产生弯矩的反弯点弯矩的反弯点弯矩的反弯点弯矩的反弯点(M=0)(M=0)(M=0)(M=0)的位置来决定。边柱节点可采用的位置来决定。边柱节点可采用的位置来决定。边柱节点可采用的位置来决定。边柱节点可采用T T T T字字字字形试件。形试件。形试件。形试件。X X X X形试件形试件形试件形试件：如图（：如图（：如图（：如图（g g g g）。）。）。）。为了为了为了为了解初始设计应力状态下的性解初始设计应力状态下的性解初始设计应力状态下的性解初始设计应力状态下的性能并与理
26、论对比。能并与理论对比。能并与理论对比。能并与理论对比。梁柱节点组合体的试件形式梁柱节点组合体的试件形式第34页/共129页砖石与砌块结构墙体砖石与砌块结构墙体砖石与砌块结构墙体砖石与砌块结构墙体试验试验试验试验横墙纵墙窗间墙试件纵墙窗间墙试件第35页/共129页 结构试验的试件可以分真型和模型两大类，试件的结构试验的试件可以分真型和模型两大类，试件的结构试验的试件可以分真型和模型两大类，试件的结构试验的试件可以分真型和模型两大类，试件的尺寸和大小应根据试验目的加以确定。尺寸和大小应根据试验目的加以确定。尺寸和大小应根据试验目的加以确定。尺寸和大小应根据试验目的加以确定。试件尺寸受到尺寸效应、
27、构造要求、试验设备和经试件尺寸受到尺寸效应、构造要求、试验设备和经试件尺寸受到尺寸效应、构造要求、试验设备和经试件尺寸受到尺寸效应、构造要求、试验设备和经费条件等因素的制约。费条件等因素的制约。费条件等因素的制约。费条件等因素的制约。研究性试验：采用缩尺模型。对于局部性试件：研究性试验：采用缩尺模型。对于局部性试件：研究性试验：采用缩尺模型。对于局部性试件：研究性试验：采用缩尺模型。对于局部性试件：1/41/41/41/41 1 1 1；整体结构：；整体结构：；整体结构：；整体结构：1/101/101/101/101/21/21/21/2。生产性试验：选用原型构件，如屋架、吊车梁和屋生产性试验
28、：选用原型构件，如屋架、吊车梁和屋生产性试验：选用原型构件，如屋架、吊车梁和屋生产性试验：选用原型构件，如屋架、吊车梁和屋面板。面板。面板。面板。第36页/共129页 基本构件性能研究 静力试验试件尺寸 动力试验试件尺寸第37页/共129页基本构件性能研究基本构件性能研究基本构件性能研究基本构件性能研究?框架：1/41/2；?框架节点：1/21；?单层剪力墙：；?多层剪力墙：1/101/3；?砖石及砌块墙体：1/41/2；?薄壳和网架等空间结构：1/51/20；?振动台试验模型：1/501/4。第38页/共129页n n静力试验试件太小要考虑静力试验试件太小要考虑尺寸效应尺寸效应。太大的试件试
29、。太大的试件试验装置难以满足。验装置难以满足。n n实践证明：足尺结构虽然具有反映实际构造的优点，实践证明：足尺结构虽然具有反映实际构造的优点，但试验所耗费的经费和人工如用来做小比例尺试件，但试验所耗费的经费和人工如用来做小比例尺试件，可以大大增加试验数量和品种，而且试验室的条件可以大大增加试验数量和品种，而且试验室的条件比野外现场要好，测试数据的可信度也高。比野外现场要好，测试数据的可信度也高。n n因此，局部性的试件尺寸可取为原型的因此，局部性的试件尺寸可取为原型的1/41/41 1，整，整体性的结构试验试件可取体性的结构试验试件可取1/101/101/21/2。第39页/共129页 尺寸
30、效应尺寸效应:反映结构构件和材料强度随试件尺寸的改变而变化反映结构构件和材料强度随试件尺寸的改变而变化的性质，试件尺寸越小，表现出相对强度提高越大和强度的性质，试件尺寸越小，表现出相对强度提高越大和强度离散性也大的特征。尺寸太小要考虑尺寸效应，同时小尺离散性也大的特征。尺寸太小要考虑尺寸效应，同时小尺寸试件难以满足试件构造上的要求。寸试件难以满足试件构造上的要求。n n微型砼截面微型砼截面(4cm*6cm(4cm*6cm或或5cm*5cm)5cm*5cm)或微型砌体（砖块尺寸或微型砌体（砖块尺寸1.5cm*3cm*6cm1.5cm*3cm*6cm）及普通砼的）及普通砼的截面小于截面小于10cm
31、*10cm10cm*10cm，砖砌体，砖砌体截面小于截面小于74cm*36cm74cm*36cm，砌块砌体截面小于，砌块砌体截面小于60cm*120cm60cm*120cm的试的试件都有尺寸效应，必须加以修正。件都有尺寸效应，必须加以修正。例如混凝土抗压强度试验例如混凝土抗压强度试验 100100100 0.95 100100100 0.95 200200200 1.05200200200 1.05 150150150 1.0150150150 1.0第40页/共129页n n对于对于对于对于动力试验动力试验动力试验动力试验，试件尺寸常受试验加载条件等，试件尺寸常受试验加载条件等，试件尺寸常受
32、试验加载条件等，试件尺寸常受试验加载条件等因素的限制。因素的限制。因素的限制。因素的限制。现场原型结构量测结构的动力特性。现场原型结构量测结构的动力特性。现场原型结构量测结构的动力特性。现场原型结构量测结构的动力特性。试验室足尺构件足尺构件疲劳试验试验室足尺构件足尺构件疲劳试验试验室足尺构件足尺构件疲劳试验试验室足尺构件足尺构件疲劳试验 试验室地震模拟振动台试验室地震模拟振动台试验室地震模拟振动台试验室地震模拟振动台1/50-1/41/50-1/41/50-1/41/50-1/4的缩的缩的缩的缩尺模型试验（受振动台台面尺寸载重和激振力尺模型试验（受振动台台面尺寸载重和激振力尺模型试验（受振动台
33、台面尺寸载重和激振力尺模型试验（受振动台台面尺寸载重和激振力大小等参数限制）大小等参数限制）大小等参数限制）大小等参数限制）第41页/共129页n n生产性试验：按试验任务要求确定，靠抽样规定。预制构件按预制砼构件质量检验评定标准中结构性能检验规定确定试件数量，规定成批（不超过三个月的1000件同类型产品为一批）中随机抽取1件进行检验。第42页/共129页 抽样时，抽样时，取设计荷载最大、受力最不利或生取设计荷载最大、受力最不利或生产数量最多的构件中抽取产数量最多的构件中抽取。“同类型产品同类型产品”是指采用同一钢种、同一混是指采用同一钢种、同一混凝土强度等级、同一工艺、同一结构形式的构凝土强
34、度等级、同一工艺、同一结构形式的构件。件。第43页/共129页uu科研性试验科研性试验：试验是按研究目的而设计的，因：试验是按研究目的而设计的，因此，试件的数量与各参数构成的因子数和水平此，试件的数量与各参数构成的因子数和水平数有关。数有关。科研性试验科研性试验因子设计法因子设计法正交设计法正交设计法（解决多因素）（解决多因素）第44页/共129页n n如研究如研究钢筋混凝土短柱抗剪强度试验钢筋混凝土短柱抗剪强度试验n n主要分析因子主要分析因子：即主要影响参数，如混凝土强：即主要影响参数，如混凝土强度等级、受拉钢筋配筋率、配箍率、轴向应力度等级、受拉钢筋配筋率、配箍率、轴向应力和剪跨比等。和
35、剪跨比等。n n水平数水平数：而对每一参数又要考虑有几种工作状：而对每一参数又要考虑有几种工作状态，如剪跨比态，如剪跨比2 2，3 3，44等。等。n n试件设计时必须要将它们相互组合起来，才能试件设计时必须要将它们相互组合起来，才能研究各个参数与其相应各种状态对试验问题的研究各个参数与其相应各种状态对试验问题的影响。因此参数与备种状态愈多，即因子数与影响。因此参数与备种状态愈多，即因子数与水平数愈多，则要求的试件数量也就自然增加。水平数愈多，则要求的试件数量也就自然增加。第45页/共129页n n因子设计法因子设计法 试件数试件数=水平数水平数因子数因子数第46页/共129页正交试验设计：将
36、参数组合与试验结果合并一起考虑，即利用事先制好的正交表来安排多因素试验，并进行试验结果分析的一种试验设计方法。正交表是正交试验设计法中合理安排试验并对试验结果进行统计分析的一种特殊表格。常用正交表有L4(23)、L9(34)、L12(31 24)等。试验次数因素的水平数因素数正交设计法正交设计法第47页/共129页第48页/共129页 试件主要因子组合试件主要因子组合试件主要因子组合试件主要因子组合第49页/共129页第50页/共129页第51页/共129页第52页/共129页第53页/共129页第54页/共129页n n试件设计中，在确定试验形状、尺寸和数量后，还试件设计中，在确定试验形状、
37、尺寸和数量后，还需要同时考虑试件安装、加载及量测的需要，需要需要同时考虑试件安装、加载及量测的需要，需要在试件上作出在试件上作出必要的构造措施必要的构造措施，这对科研性试验尤，这对科研性试验尤为重要。为重要。2 2.2.4.2.4 结构试验时对试件设计的要求结构试验时对试件设计的要求第55页/共129页n试件支承点应预埋钢垫板试件支承点应预埋钢垫板 对于屋架一类的平面结构，对于屋架一类的平面结构，在试件受集中荷载的位置上在试件受集中荷载的位置上应预埋钢垫板，防止试件受应预埋钢垫板，防止试件受局部承压而破坏。局部承压而破坏。第56页/共129页试件加载面倾斜时应作凸试件加载面倾斜时应作凸试件加载
38、面倾斜时应作凸试件加载面倾斜时应作凸缘，以保证加载设备的稳缘，以保证加载设备的稳缘，以保证加载设备的稳缘，以保证加载设备的稳定设置定设置定设置定设置。第57页/共129页n n钢筋混凝土框架试验时，钢筋混凝土框架试验时，钢筋混凝土框架试验时，钢筋混凝土框架试验时，为了框架端部侧面施加为了框架端部侧面施加为了框架端部侧面施加为了框架端部侧面施加反复荷载的需要，应设反复荷载的需要，应设反复荷载的需要，应设反复荷载的需要，应设置预埋构件以便与加载置预埋构件以便与加载置预埋构件以便与加载置预埋构件以便与加载用的液压加载器或测力用的液压加载器或测力用的液压加载器或测力用的液压加载器或测力传感器连接，为保
39、证框传感器连接，为保证框传感器连接，为保证框传感器连接，为保证框架柱脚部分与试验台的架柱脚部分与试验台的架柱脚部分与试验台的架柱脚部分与试验台的固接，一般均设置加大固接，一般均设置加大固接，一般均设置加大固接，一般均设置加大截面的基础梁。截面的基础梁。截面的基础梁。截面的基础梁。第58页/共129页n n作钢筋混凝土偏心受作钢筋混凝土偏心受作钢筋混凝土偏心受作钢筋混凝土偏心受压构件试验时，在试压构件试验时，在试压构件试验时，在试压构件试验时，在试件两端作成牛腿以增件两端作成牛腿以增件两端作成牛腿以增件两端作成牛腿以增大端部承压面和便于大端部承压面和便于大端部承压面和便于大端部承压面和便于施加偏
40、心荷载，并在施加偏心荷载，并在施加偏心荷载，并在施加偏心荷载，并在上下端加设分布钢筋上下端加设分布钢筋上下端加设分布钢筋上下端加设分布钢筋网进行加强。网进行加强。网进行加强。网进行加强。第59页/共129页n在砌体试件中，为使施加在砌体试件中，为使施加的垂直荷载能均匀传递，的垂直荷载能均匀传递，砌体试件上下均需浇筑混砌体试件上下均需浇筑混凝土垫块。凝土垫块。n墙体试件上下捣制钢砼垫墙体试件上下捣制钢砼垫梁，其中下部垫梁可模拟梁，其中下部垫梁可模拟基础梁与台座固定，上部基础梁与台座固定，上部垫梁模拟过梁均匀传递竖垫梁模拟过梁均匀传递竖向荷载。向荷载。第60页/共129页科研性试验：n为了保证结构
41、或构件在某一预定的部位破坏，以期得到必要的测试数据，就需要对其它部位事先进行局部加固。n为了保证试验量测的可靠性和安装仪表的方便，在试件特定部位必须预设埋件或预留孔洞。第61页/共129页例如：例如：n n安装杠杆应变仪，需要配合夹具形式及标距大小预埋安装杠杆应变仪，需要配合夹具形式及标距大小预埋螺栓或预留孔洞；螺栓或预留孔洞；n n用接触式应变仪测量构件表面应变时应埋设相应的测用接触式应变仪测量构件表面应变时应埋设相应的测点角标；点角标；n n钢混构件用电阻应变计测量钢筋应变时，在浇筑混凝钢混构件用电阻应变计测量钢筋应变时，在浇筑混凝土前应先贴好应变计，并做好防潮及防机械损伤的处土前应先贴好
42、应变计，并做好防潮及防机械损伤的处理；理；n对于为测量混凝土内部应力的预埋元件或专门的混凝土应变计、钢筋应变计等，应在浇捣混凝土前，按相应的技术要求用专门方法将应变计等就位固定埋设在混凝土试件内部。第62页/共129页2 2.3 3 结构试验加载方案设计结构试验加载方案设计 结构试验荷载设计主要取决于试验的目的要求，试验对象的结构形式、试件承受荷载的类型和性质以及实验室或现场所具有的加载条件等因素。试件就位与加载方案试验加载图式的选择与设计试验加载装置的设计试验荷载值的计算与试验加载制度第63页/共129页试件就位与加载方案试件就位与加载方案试件就位与加载方案试件就位与加载方案按照结构试验时构
43、件在空间就位型式分类：1.1.正位试验（最常见加载型式）正位试验（最常见加载型式）对于梁板和屋架等简支的静定构件，正位试验时结构构件的受压区在上，受拉区在下，结构自重和它所承受的外荷载作用在同一垂直平面内。正位试验符合实际受力状态，应该优先采用。第64页/共129页第65页/共129页2.2.2.2.异位试验异位试验异位试验异位试验异位试验是在结构构件安装位置与实际工作异位试验是在结构构件安装位置与实际工作状态不一致的情况下进行的试验。按照空间状态不一致的情况下进行的试验。按照空间位置的不同，位置的不同，可以分为可以分为反位试验和卧位试验反位试验和卧位试验。第66页/共129页1 1）反位试验
44、）反位试验n定义：反位试验与正位试验在空间位置上正好相差180，构件的受拉区在上部，受压区在下部，该反位装置用液压加载器对结构进行多点加载时，加载器活塞向上对构件施加荷载，反力直接由试验台座平衡。n特点：便于观测受拉区的裂缝；可以简化和减少加载装置。n注意：外荷载首先要抵消构件自重，尤其对于自重较大钢混构件，在反位安装时要特别注意自重反位作用可能引起受压区的开裂。第67页/共129页第68页/共129页2 2）卧位试验）卧位试验定义：卧位试验与正位试验在空间位置上正好相差90，试验时构件平卧，平行于地面.特点：试件平卧可以降低试验高度，简化试验加载装置，便于试验观测。适合：跨度大的屋架结构和高
45、大的柱子试验 现场卧位试验较多采用成对构件试验的方法（利用局部加强后的另一同类试件作为荷载平衡机构）。第69页/共129页 1.试件 2.加固后作荷载平衡用的屋架 3.支承反力架 4.液压加载器 5.荷载传感器 屋架成对卧位试验屋架成对卧位试验第70页/共129页柱卧位试验加载装置柱卧位试验加载装置柱卧位试验加载装置柱卧位试验加载装置第71页/共129页第72页/共129页3.3.3.3.原位试验原位试验原位试验原位试验n n原位试验是为检验已建结构性能进行现场荷原位试验是为检验已建结构性能进行现场荷载试验唯一使用的方法。载试验唯一使用的方法。n n原位试验构件在生产或施工现场进行，并使原位试
46、验构件在生产或施工现场进行，并使其处于实际工作位置（支承情况、边界条件其处于实际工作位置（支承情况、边界条件和实际工作状态完全一致），这时构件支承和实际工作状态完全一致），这时构件支承并不是理想支座，与计算简图有差别，甚至并不是理想支座，与计算简图有差别，甚至由于结构整体作用会产生部分卸荷作用，应由于结构整体作用会产生部分卸荷作用，应特别注意荷载图式与加载方案的选择与设计。特别注意荷载图式与加载方案的选择与设计。第73页/共129页第74页/共129页试验荷载图式的选择与设计试验荷载图式的选择与设计试验荷载图式的选择与设计试验荷载图式的选择与设计荷载图式荷载图式定义试验荷载在试件上的布置形式（
47、包括荷载类型与分布）。荷载图式应与结构设计计算荷载图式相一致，否则应采用与计算简图相似的等效荷载图式。要求试验时荷载图式要根据试验目的来决定。试验时荷载图式要根据试验目的来决定。试验时的荷载应该使结构处于某种实际可能的最不利的工作试验时的荷载应该使结构处于某种实际可能的最不利的工作情况。情况。试验时荷载图式要与结构设计计算的荷载图式一样。试验时荷载图式要与结构设计计算的荷载图式一样。第75页/共129页当采用不同于设计计算的荷载图式时当采用不同于设计计算的荷载图式时，原因如下：，原因如下：1 1）对设计计算时采用的荷载图式的合理性有所怀疑，）对设计计算时采用的荷载图式的合理性有所怀疑，故试验时
48、采用某种更接近于结构实际受力情况的荷载故试验时采用某种更接近于结构实际受力情况的荷载布置方式。布置方式。2 2）在不影响结构工作和试验成果分析的情况下，由于）在不影响结构工作和试验成果分析的情况下，由于受试验条件的限制和为了加载方便，可以改变加载图受试验条件的限制和为了加载方便，可以改变加载图式，式，即即采用与计算荷载图式不同的采用与计算荷载图式不同的等效荷载等效荷载图式。图式。第76页/共129页等效荷载等效荷载指在它的作用下，结构构件的控制截面和控制部位上能产生于原来荷载作用时相同的某一作用效应（轴力、弯矩、剪力或变形）的荷载。等效荷载数值要根据其相同的某一效应的等效条件换算得到。第77页
49、/共129页n采用等效荷载时，必须全面演算由于荷载图式的改变对结构造成的各种影响。必要时应对结构构件作局部加强，或对某些参数进行修正。n当构件满足强度等效，而整体变形条件不等效时，则需对所测变形进行修正。取弯矩等效时，尚需演算剪力对构件的影响，同时要把采用等效荷载的试验结果所产生的误差控制在试验允许的范围内。第78页/共129页第79页/共129页第80页/共129页框架节点荷载图式框架节点荷载图式框架节点荷载图式框架节点荷载图式图图a a是柱端无轴力的节点是柱端无轴力的节点试验试验,这种荷载图式只用这种荷载图式只用于观察梁端受力的情况。于观察梁端受力的情况。图图b b是有柱向轴力的试是有柱向
50、轴力的试验，该荷载图式可以是验，该荷载图式可以是梁端加载，也可以是柱梁端加载，也可以是柱端水平加载。端水平加载。第81页/共129页图图c c是边柱是边柱T T型节点的异位试型节点的异位试验，即将试件的柱子平卧，验，即将试件的柱子平卧，在两端施加水平轴力在两端施加水平轴力N N，梁，梁上端部施加水平荷载上端部施加水平荷载P.P.第82页/共129页n n为了保证试验工作的正常进行，试验的荷载装置必须进行专为了保证试验工作的正常进行，试验的荷载装置必须进行专门的设计，既不能分担试件承受的试验荷载，也不能阻碍试门的设计，既不能分担试件承受的试验荷载，也不能阻碍试件变形的发展，要满足试件就位支承、荷