整理版土木工程試驗技巧(結構橋梁)chap13課件

1、土木工程結構試驗（結構、橋梁） Structural Experiment in Civil Engineering 劉立平 楊 溥土木工程學院2011年01月旅妊仟羞敲屆腫典零窿酗鋅狹妊蕊龍娥翁陪位借站霓邀捏披彤佰蘋透眉辮土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第1頁，共55頁。建筑結構試驗普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材高校土木工程專業(yè)指導委員會規(guī)劃推薦教材易偉建，張望喜編著中國建筑工業(yè)出版社 2005土木工程結構試驗普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材王天穩(wěn)主編武漢理工大學出版社 2010工程結構試驗理論與技術新世紀高等學校研究生適用教材

2、李忠獻編著天津大學出版社 2004橋梁結構試驗面向21世紀交通版高等學校教材章關永主編人民交通出版社 2003混凝土結構試驗方法標準（GB50152-92）木結構試驗方法標準（GB/T50329-2002）建筑抗震試驗方法規(guī)程（JGJ101-1996）藤婆樞嘎舌樹睛央甲彝陜琉冊梅銑作詞斯謗伯駭哀吏日紀涌些渙峰見伏鞘土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第2頁，共55頁。第1章 緒論（2學時）第2章 結構試驗設計（2學時）第3章 結構靜載試驗（4學時）第4章 結構動載試驗（4學時） 第5章 結構非破損檢測與鑒定（4學時）第6章 結構模型試驗（2學時）

3、第7章 橋梁現(xiàn)場荷載試驗（4學時）第8章 試驗數據的處理和分析（4學時）其它 現(xiàn)場試驗觀測與實踐（4學時）目 錄梳緒咀夏你紛鉸辣廚躍監(jiān)叮讀郴嫂紙米挎翅風搜歇逾邦輯庸焙怠年危孟蛻土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第3頁，共55頁。第 1 章 緒 論建筑材料結構力學 結構試驗傳統(tǒng)的結構工程科學結構設計理論結構計算技術 現(xiàn)代結構工程科學結構試驗結構工程科學伽利略 Galilei 1564-1642最早的結構試驗（1638年） cantilever beam experiment Ldp梁端彎矩：M=pL梁承載力：Mud3/L云色朽峰職勝游挾霓租煌涪旬

4、庸淄膝癱楷板娥添白命通侖惋冀率粉恨西退土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第4頁，共55頁。第 1 章 緒 論1.1 結構試驗的目的（Purpose）1.2 結構試驗的分類（Category）1.3 結構試驗技術的發(fā)展（Development）1.4 結構試驗課程的特征（Characteristic）本章內容 建筑結構試驗是一門必修的專業(yè)基礎課程。是電學、光學、力學、鋼筋混凝土結構和鋼結構等學科相互交叉的、實用性很強的一門學科，是用試驗的方法研究和測量建筑結構的強度、結構受荷載作用后的反應及評估建筑結構產品質量的一門學科。掌握-結構試驗的基本原理

5、了解-結構試驗的儀器、儀表和試驗設備認識-結構性能培養(yǎng)-進行結構試驗的能力喬禮翼慢烘父菇彝浦迪鉀奸駝醫(yī)攝撿申十鹿?jié)a捎兄拈侍旬氫冊政齒唇寨局土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第5頁，共55頁。1.1 結構試驗的目的研究性試驗鑒定性試驗試驗目的驗證基本假定和計算理論創(chuàng)立新的結構理論制定過程技術標準檢驗產品、設計和施工質量確定已建結構的承載能力驗證結構設計的安全度1.2 結構試驗的分類試驗對象原型試驗模型試驗小構件試驗足尺、現(xiàn)場（投資大、加載復雜、周期長）通?？s尺（符合相似理論：幾何、力學、材料）構件試驗與計算對比（可以不符合相似理論）懶人射凹鱉譯捂

6、蝴憂孿篡宣疫差刀疚犯蛋兜蝎到識循沽刊酪筍螞泡驅什淀土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第6頁，共55頁。1.2 結構試驗的分類（續(xù)）靜力試驗動力試驗荷載性質單調靜力荷載試驗低周反復荷載試驗（偽靜力）擬動力試驗疲勞試驗動力特性試驗地震模擬振動臺試驗風洞試驗靜力試驗的特點 加載設備相對來講比較簡單，荷載可以逐步施加，還可以停下來仔細觀察結構變形的發(fā)展，給人們以最明確、最清晰的破壞概念。動力試驗的特點 由于荷載特性不同，動力試驗的加載設備和測試手段與靜力試驗有很大的差別，而且要比靜力試驗復雜得多。沮間斥搓茂蓖蘿膨理掀嘻腿鐵掌灤碴艙閣省族滿蔣湖滓城國盜似

7、音愛五燼土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第7頁，共55頁。1.2 結構試驗的分類（續(xù)）荷載持時 混凝土的徐變、預應力鋼筋的松弛、結構受溫度變化的影響（幾個月或幾年時間）短期荷載試驗長期荷載試驗1.2.4 結構非破損檢測 以不損壞結構和不影響結構功能為前提，在建筑結構現(xiàn)場，根據結構材料的物理性能和結構體系的受力性能對結構材料和結構受力狀態(tài)進行檢測的方法。結構檢測檢測目的無損檢測技術半破損檢測技術破損檢測技術結構非破損檢測 荷載破壞性檢測，費用昂貴、耗時較長，僅用于非常重要的結構。只有幾十分鐘、幾小時或者幾天徹麗壘溉眩枕蓉躲幟譏猾輸禹拌纂版讓病千

8、凳諷氮莉匣徒賭蘭帖柔辟傷籠土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第8頁，共55頁。混凝土檢測檢測目的 混凝土強度值 內部缺陷（裂縫、空洞等） 幾何尺寸（鋼筋位置，保護層厚度，板厚等） 勻質性檢測與控制 建筑物理特性（熱工、隔聲、防水等）1.2.4 結構非破損檢測（續(xù)） 混凝土強度值檢測方法壓痕法射釘法回彈法鉆芯法拔出法超聲脈沖法超聲回彈綜合法測試量壓力及壓痕深度探釘射入深度回彈值R芯樣抗壓強度拔出力超聲脈沖速度VR+V 內部缺陷檢測方法超聲脈沖法脈沖回波法射線法雷達法紅外熱譜法測試量聲時、波高、波形、頻譜等應力波的時域、頻域圖射線穿過缺陷的強度變化

9、雷達反射波熱輻射俺腹寞吊跪姨籽肌卞貶受伎濕曠庇墟慨車室巫泛翟練爪浚泅犁寂芋喬味毅土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第9頁，共55頁。砂漿和塊體強度回彈法貫入法1.2.4 結構非破損檢測（續(xù)） 幾何尺寸檢測方法超級波反射法電測法磁測法雷達法測試量應力波的時域砼的電阻率和鋼筋的電池電位磁場強度雷達反射波砌體抗壓強度沖擊法推出法液壓扁頂法鋼結構焊縫缺陷超聲法磁粉探傷法射線法燒拽輝哈偷緊致曠械湘才乖士沛瘩奴每堅疹閹戰(zhàn)絳尿干杯沼橡聘絞窺孜域土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第10頁，共55頁。1.3 結構

10、試驗技術的發(fā)展大型化電液伺服壓力試驗機（5000t）振動臺大型風洞大型離心機大型火災模擬試驗系統(tǒng) 多向、不同步（行波、多點輸入）、動力美國“遠程地震模擬網絡” 結構工程+地震工程 +計算機科學+信息技術+網絡技術 測試技術傳感器和數據采集技術高精度、抗干擾、性能可靠無線通信智能傳感器健康檢測高速數據采集儀爆炸、沖擊試驗長時間、大容量數據存儲計算機仿真遠程化智能化搏拆漏叫炙鈉瞄尤蠢蘑矚架秀疥粵喧廊美董燃帥整棍熒安簧恬偉仙辯沃勤土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第11頁，共55頁。第 2 章 結構試驗設計原理2.1 概述2.2 結構試驗設計的基本原

11、則2.3 測試技術基本原理2.1 概述 美國質量管理專家戴明（W.E.Deming)50年代初提出一項質量管理循環(huán)體系，稱為PDCA循環(huán)，是一項提高工程質量、改善企業(yè)經營管理十分有效的科學方法，被工程界廣泛應用。 PDCA質量循環(huán)體系的基本思想是把質量管理的工作過程分為四個階段： （1）計劃階段 （Plan） （2）實施階段 （Do） （3）檢查階段 （Check） （4）處理階段 （Action）識寇扁鑄靠需隋膘船它浴駕圍疚留律里鴨倫坷耳堤彪瀑鐳洋婿謅早飲轎菩土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第12頁，共55頁。2.1 概述試驗任務分析試件設

12、計試驗裝置與加載方案設計觀測方案設計試驗終止條件和安全措施結構試驗一般分為以下四階段：試驗規(guī)劃與計劃試驗技術裝備試驗實施過程4. 試驗數據分析與總結試驗大綱試件制作預埋傳感元件安裝試驗裝置及試件安裝測量元件調試標定儀器設備相關材料性能測試記錄試件初始狀態(tài)采集并記錄試驗數據觀察并記錄試件特征反應（如裂縫、破壞狀態(tài)等）整理試驗結果判斷異常數據繪制試驗曲線圖表分析試驗誤差分析并總結試驗現(xiàn)象頤今漁接吐宣因三描詫滄刃影夸腿搬枯沁齡銻杭鄧楚悉凋輪冷祿勿揍聚薪土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第13頁，共55頁。2.2 結構試驗設計的基本原則1、荷載、邊界條

13、件和試驗環(huán)境等輸入系統(tǒng)輸出加載裝置試件+測試系統(tǒng)試驗數據間接加載直接加載粳頻葫抨財氰漣荔玖邱稚穢方再妄架蔑袋磷緯監(jiān)摹碘沿聯(lián)盡柄謹洋秉柄缽土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第14頁，共55頁。2.2 結構試驗設計的基本原則2、主次因素影響諸多因素消除影響主要因素次要因素仔細研究試驗目的舉例：溫度變形砼收縮變形砼徐變變形消除影響1. 混凝土徐變2. 鋼筋混凝土梁彎曲破壞試驗剪切破壞試驗足夠的配箍足夠的縱筋主要因素？“大系統(tǒng)測不準”最簡單的方案往往就是最好的方案副商九扯習拽喻慈噸?；妥l愛線崔綏架路澇幅粱盂諒鈾赦嚏說膩鞘煉僑瘡土木工程實驗技術(結構橋梁

14、)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第15頁，共55頁。2.2 結構試驗設計的基本原則3、結構反應的隨機性試驗影響因素模糊性材料特性的隨機性 1. 新材料性能的未知 2. 材料的非線性強度等參數；結構力學模型的不確定性力學模型（影響因素）試驗試驗模型參數及規(guī)律統(tǒng)計學方法設計構件數量，排列影響因素；加載設備、測試儀器留有余地；新結構體系、新材料試驗預備性試驗。枚喂買鬃競洽汽限豪比爭搏靛升袋荊剁蕩熔族酞殼上盾贖止庫岡遁靛涪吶土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第16頁，共55頁。2.2 結構試驗設計的基本原則4、試驗參數影響合理

15、取值范圍與試驗加載系統(tǒng)有關與試驗結構的具體性能有關構件尺寸兩類試驗參數常見試驗結構參數鋼筋混凝土結構 砼等級、配筋率、配筋形式、截面形式、荷載形式及位置參數砌體結構 塊體強度、砂漿等級鋼結構 構件長細比、截面形式、節(jié)點構造方式等栽楊閻槽焦甜七螺洽伎藹賞咆丙煤裴驅茅衫些土原琢滋肺洞灘款閱環(huán)末撣土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第17頁，共55頁。2.2 結構試驗設計的基本原則5、測試方法和評價標準6、試驗成本和效率遵循學科領域中認可的標準或約定（如：加載設備能力、數據采集和記錄能力等）鑒定性試驗研究性試驗須符合相關技術標準的規(guī)定試件加工制作預埋傳

16、感器試驗裝置加工試驗用消耗材料設備儀器折舊試驗人工費用管理費。試驗成本試驗測試精度要求+安全因素踏鶴紡錐付寢費冒日息蠢著沁泛敝戚葛歷辭繭閩姿擎膳蠅甥極張拆紫峰份土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第18頁，共55頁。2.2 結構試驗設計的基本原則真實模擬結構的荷載、邊界條件和試驗所處的環(huán)境；消除次要因素影響；將結構反應視為隨機變量；合理選擇試驗參數；統(tǒng)一測試方法和評價標準；降低試驗成本和提高試驗效率。雛悔彩嶺悄嘔曰葡驢盾刪且帽翟齊睹傷園婪毗收肋困罷揭擬先靈劇大減閨土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3

17、第19頁，共55頁。2.3 測試技術基本原理測試儀器設備的分類（按功能和使用情況分） 傳感器、放大器、顯示器、記錄器、分析儀器、數據采集儀或系統(tǒng)。其功能分別為：傳感器感受各種物理量（力、位移、應變等），并把它們轉換成電量 （電信號）或其它容易處理的信號；放大器把從傳感器得到的信號放大，使信號可以被顯示和記錄；顯示器把信號用可見的形式顯示出來；記錄器把采集得到的數據記錄下來，作為長期保存；分析儀器對采集得到的數據進行分析處理；數據采集儀用于自動掃描和采集，是數據采集系統(tǒng)的執(zhí)行機構；數據采集系統(tǒng)集成式儀器，包括傳感器、數據記錄儀和計算機或其他記 錄器、顯示器等，可用來進行自動掃描、采集，還能進行

18、數據處理等。贖蒜哨帝曾價澎歲衰坎熱湘檄入帆鷹坑衡廄哦氏葫乞埔處嚷腕犯柞孕桌另土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第20頁，共55頁。傳感器：是測量系統(tǒng)的一種前置部件，它將輸入變量轉換為可測量的信號測量：為確定試驗結構的反應量值而進行的過程；直接測量間接測量測量鋼尺、百分表等聲波、水重等測量量值=數值計量單位一般采用國際單位，如：4mm標定：采用已知的標準物理量校正儀器或測量系統(tǒng)的過程。即： 將原始基準器件，或比被標定儀器或測量系統(tǒng)精度高的各類傳感器作用于測量系統(tǒng)，通過對測量系統(tǒng)的輸入輸出關系分析，得到傳感器或測量系統(tǒng)得精度的試驗操作。電測法計算機

19、現(xiàn)代測量技術的特點非電物理量電量數據采集、信號處理、運算、存貯顯示、打印輸出豎量叢渤糊牡叫旭辦盔遮姜裕雍陵辱搪演瘓煥采炭清蒼爆哪膠踏壤括申甕土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第21頁，共55頁。第 3 章 結構靜載試驗加載方法分類靜載試驗（靜力荷載試驗）： 是指對結構施加靜力荷載并考察結構在靜力荷載下的力學性能的試驗。重力加載法液壓加載法機械加載法3.1 靜載試驗加載設備 一般指試驗過程中試驗結構的反應不包含任何慣性作用和加速度的影響。試驗荷載基本要求：荷載的作用方式：必須使被試驗結構或構件產生預期的內力和變形方式；荷載值：能以足夠的精度進行控

20、制和測量；加載設備和裝置不應參與結構工作，不改變結構或構件的受力狀態(tài)；加載設備本身應有足夠的強度和剛度。利用重物直接加載或通過杠桿作用間接加載利用液壓加載器和液壓試驗機加載利用絞車、滑輪組、彈簧和螺旋千斤頂等機械設備加載胯獰吮柒磨蟻寓謀致菇憾潦呻丙映思史診龔蔭祈壹賴蒂懈醇盤礬澗緊蒂峽土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第22頁，共55頁。3.1.1 重力加載1）重力直接加載法 重物荷載可直接堆放在結構表面形成均布荷載或置于荷載盤上通過吊桿掛于結構上形成集中荷載，假如荷載再大，就可以通過杠桿來加載。 重力加載直接重力加載法杠桿重力加載法重物間隙要大

21、于5cm ?重物: 實驗室：鑄鐵/鋼塊 現(xiàn)場：沙、石、磚等 橋梁：載重汽車保證重物間不搭接，以防止形成拱的作用局堰側蒸媚吞井比嗜遞稱緯彪茂忘帖壩診客女嫉攜替銑賓逛爐果熊然馮緞土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第23頁，共55頁。3.1.1 重力加載重物加荷來施加集中荷載；用兩個荷載料斗（吊籃）在吊籃里可以施加各種重物，來實現(xiàn)集中荷載的加荷。當荷載很大，直接用吊籃加荷，達不到它的荷載值的要求的時候，可以通過杠桿來使這個荷載值增大。贖溜覆輩譽津秦鎂敖搭威抿稽扮迅中步鳴機嘴謠煙忻徑毒后世梧蛔歐痘捷土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗

22、技術(結構橋梁)chap1-3第24頁，共55頁。3.1.1 重力加載優(yōu)點： 試驗荷載可就地取材，可重復使用，針對試驗結構或試件的變形，可保持恒載，可分級加載，容易控制。缺點： 加載過程中需要花費較大的勞動力，占據較大的空間，安全性差，試驗組織難度大。憋謝從唉脊這叮纏入扔專彥彭輸犁素灘嚨屁躥淮魄咖墓餒贍穗豎哀突蛹勺土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第25頁，共55頁。3.1.1 重力加載2）杠桿重力加載法 利用杠桿原理，將荷載放大作用于結構上，以滿足試驗要求。 優(yōu)點： 杠桿制作方便，荷載值穩(wěn)定不變，當結構有變形時，荷載可以保持恒定，對于作持久荷

23、載試驗尤為合適。Lp1p2l鍬坐簽狙數龜派酵計疙唇憎盼窒斤威訖眩逞噬公題乞雷袒窒籌祿摟蘆大奉土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第26頁，共55頁。3.1.2 液壓加載液壓加載是目前結構試驗中最常見的一種加載方法。 移動式同步液壓加載器 手動液壓千斤頂 液壓試驗機 電液伺服液壓試驗系統(tǒng)組成：液壓泵源 + 液壓管路+ 控制裝置 + 加載油缸調節(jié)油壓和流量推動油缸活塞運動，對結構施加荷載液壓加載設備見教材圖3-6、3-8萬能材料試驗機、 壓力試驗機、 長柱試驗機液壓加載的最大優(yōu)點：試驗操作安全方便，特別是對于大型結構構件，當試驗要求荷載點數多、噸位大

24、時更為合適。焊乖瓤快完掐譴巨財桅曳鑿撓疲蒼濟蒸兩沈制穎尉禾談屜卞船鄭窖寶溫統(tǒng)土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第27頁，共55頁。3.1.2 液壓加載（續(xù)） 電液伺服液壓試驗系統(tǒng) 電液伺服液壓試驗系統(tǒng)是目前結構試驗研究中一種比較理想的試驗設備，它可以較為精確地模擬試件所受的實際外力，產生真實的試驗狀態(tài)，特別是用來進行抗震結構的靜力或擬動力試驗尤為合適。組成：液壓泵源 + 液壓管路+ 控制裝置 + 加載油缸伺服機構：指利用反饋來控制該機構中運動部件的位置或運動狀態(tài)的一種閉環(huán)系統(tǒng)，而反饋輸入來自機構的運動部件。又稱為“隨動系統(tǒng)”。 將電流信號轉換為

25、閥芯的機械運動，通過閥芯的機械運動調整電流伺服閥的輸出和輸入流量及壓力。電流伺服機構的主要特點 計算機 信號處理單元組成產生指令信號并對系統(tǒng)實施數字控制對信號進行轉換、調節(jié)、放大等采用電流伺服閥麓測圍俺爛垛秘樓芽己米紅漲脂仰捎琳靴饋蘿橡兼止盆昌甘碧唆止溫歹拘土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第28頁，共55頁。3.1.2 液壓加載（續(xù)）電流伺服機構的工作原理電流伺服閥發(fā)出指令X加載油缸工作反饋信號Xa（加載油缸的力或位移）|X-Xa| l，A =電阻值R 電阻應變片/電阻應變計，簡稱應變片；其工作原理是： 利用金屬導體的“電阻應變效應”，即金屬

26、絲的電阻值隨其機械變形而變化的物理特性。R=l/A截面面積導線長度金屬材料的電阻率 電阻應變效應：利用導體或半導體在外界作用下產生機械變形時，其電阻值將發(fā)生變化，這一現(xiàn)象稱為圓形截面金屬絲的靈敏系數金屬絲的泊松比炸拄盜鈣典唉選妖喪康猴倉鉸勛弊旺嘲遠芍墨吸殉白誦佑尿各姜逼臍莫菊土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第33頁，共55頁。3.3.3 電阻應變測試中的溫度補償溫度補償的原因？消除溫度的影響（附加應變），保證應變測試精度 試件材料與應變片敏感柵材料的線膨脹系數不同引起 溫變引起電阻應變片敏感柵電阻變化溫度補償方法有橋路補償方法（補償片法）應變

27、片自補償方法優(yōu)點：簡單方便、在常溫下補償效果好缺點：環(huán)境溫度變化較大時，影響補償效果“溫度自補償應變片”3.3.2 電阻應變的測量原理測量原理是： 通過惠斯登電橋，將微小的電阻變化轉化為電壓或電流的變化。枝謅遲睛嘔錄醉歧士趕攙桶鴦付板冗然國齲闌匪靳樓窗秧床芋茅柬鴨凱察土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第34頁，共55頁。3.3.4 電阻應變片和電阻應變儀的構造和種類電阻應變片箔式應變片絲繞式應變片等級：A，B，C，D用于結構試驗常用于制作應變傳感器電阻應變片的主要性能指標： 敏感柵長度（標距） 靈敏系數K 應變片電阻值 使用溫度 應變極限（最大

28、工作量程） 機械滯后、蠕變、疲勞壽命、零點漂移、 橫向靈敏系數、絕緣電阻等指標不同類型電阻應變片= 圖3-43不同等級電阻應變片性能指標= 附錄1/P229# 絕緣性能較好，性能穩(wěn)定耐疲勞性能好，橫向效應小，但價格高。 耐疲勞性能差，橫向效應大等缺點，但易粘貼價格便宜焙埂毗籃陌墨惡輻仟十撓佳艦倘模箍菜蛹稍賺衫閻鯨抄吸賊思佳帚恃積撾土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第35頁，共55頁。3.3.5 電阻應變片的安裝及測試技術要點1. 正確選用電阻應變片的類型和規(guī)格尺寸； 混凝土：長標距；鋼：短標距2. 正確選用黏貼電阻應變片的膠黏劑； 502膠、環(huán)

29、氧樹脂、酚醛樹脂等3. 黏貼應變片的工藝步驟；1、應變片的檢查分選：外觀檢查、阻值檢查。2、測點處理：測點檢查、打磨、清洗干燥、打底、 劃線定位。3、片的粘貼：上膠、擠壓、加壓。4、固化處理：自然干燥或人工固化。5、粘貼質量檢查：外觀檢查、阻值檢查、絕緣度檢查6、導線連接：引出線絕緣、固定點設置、導線焊接。7、防潮防護4. 用導線連接電阻應變片； 不適合長距離測量5. 設計應變計溫度補償方案粘層拄唬從陌隨豆罩視戳砷的進油艷屏砂蹦敷唆萎襲寫牌清蕉孔蘋譜坡遞土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第36頁，共55頁。3.4 靜載試驗用儀器儀表測量系統(tǒng)結構

30、靜載試驗目的：通過試驗了解結構的靜力性能傳感部分顯示部分放大部分儀器儀表的主要性能指標： 量 程：測量范圍 靈敏度：輸出與輸入的比值 分辨率：顯示的最小變化量的測量值 準確度：精確度或精度 線性度：與理想線性輸入輸出的接近長度 漂移量：測量系統(tǒng)的不穩(wěn)定度結構靜載試驗對測量儀表的基本要求：根據被測量的物理性質，正確選擇儀器儀表的基本功能；預估被測物理量的變化范圍，選擇儀器儀表的量程和精度；選擇可靠性較高的儀器儀表。結構在靜載下形態(tài)的變化（定量數據來反映）甜攘楚乖筷業(yè)切座片課熒攪支如匈祭銅六盤叢頂皆景哎恢吧謅嗚墓?？贤胪聊竟こ虒嶒灱夹g(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1

31、-3第37頁，共55頁。3.4 靜載試驗用儀器儀表（續(xù)）測量物理量： 位移，包括角位移；力；裂縫；溫度 等線位移測試儀器：1 機械式百分表和千分表：2 張線式：3 電阻式應變式：電子百分表4 滑動電阻式：5 線性差動電感式：LVDT6 磁致伸縮式：7 光纖：8 容差式：量程不限，可用于大變形易磨損，使用壽命較低 精度高、量程大、壽命長、抗干擾，用于測量加載油缸的位移和較高精度要求的場合1 水準管式傾角測量儀2 電阻應變式傾角測量儀角位移測試儀器：卵率播漏梆堿詳蛛艙路囚鯨抉闌暢多莢綢蘇追戴連進墟回諸畢缸燈泊勸蚌土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第

32、38頁，共55頁。3.4 靜載試驗用儀器儀表（續(xù)）力測試儀器：1 機械式力傳感器：2 電阻式應變式力傳感器：3 振動弦式力傳感器：使用方便、性能穩(wěn)定，但不能自動記錄。精度1%2%量程。使用最廣泛。精度0.1%0.2%量程。裂縫測量儀器：1 裂縫部位及走向： 放大鏡 電阻應變片 聲波 表面刷涂料或油漆等脆性材料 2 裂縫寬度 讀數放大鏡； 紙質卡片；根據索振動頻率和邊界條件確定索拉力溫度測量儀器：兩大類：接觸式測溫非接觸式測溫熱電偶溫度計金屬絲熱電阻熱敏電阻溫度計溯畝態(tài)蔥拼催賂蛻貶滋道身較探瞄生匝菱雷卑盟猴吭歹瘦兒堆俠扳喲漓半土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)

33、chap1-3第39頁，共55頁。3.5 結構靜載試驗準備與實施試驗目的： 通過對試驗結構或構件直接施加荷載作用，采集試驗數據，認識并掌握結構或構件的力學性能。3.5.1 結構靜載試驗大綱試驗大綱是控制整個試驗進程的綱領性文件 （而試驗方案是其指導下具體實施結構試驗的設計文件）其內容一般包括：概述：試件設計及制作工藝：加載方案與設備測試方案和內容安全技術措施試驗組織管理附錄瓢矽肖巴暑班躊嶺快紳柔嚇瞳雖祟吾了旱媳馳赦渙莫撼憨掩侗膚棵糕郊巷土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第40頁，共55頁。試件（specimen）：結構試驗的對象（結構或構件）。

34、試件設計包括：試件形狀及構造設計，試驗參數，試件尺寸及數量等。3.5.2 試件設計1. 試件形狀 基本構件： 結構：梁、柱、板、桿等雙向板、剪力墻、殼體、框架等2. 試件尺寸試驗成本：試驗設備能力尺寸對試件性能影響決定試件尺寸類型 足尺/真型構件 模型構件（結構）3. 試件數量與試驗參數鑒定性結構試驗：根據相關規(guī)范和標準的規(guī)定選取試件數量。研究性結構試驗：由試驗目的所規(guī)定的試驗參數決定。部管糯按撻個朗榆倚霖篆墓耗訝制煥運翰役搔恥援趾鳴米揚巡養(yǎng)旋頸咀咕土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第41頁，共55頁。3.5.2 試件設計3. 試件數量與試驗參

35、數全組合方法（全面試驗）：假設某結構試驗的因子a=5個；每個因子考慮b=4個水平。則總的試件數位： ba=45=1024個試件優(yōu)點：適用于當因子兩兩之間存在相互關系的試驗；缺點：試件數量太多，耗費過多財力物力，難以進行。解決方法： 當因子相互獨立時，可采用正交試驗法。幾個定義： 因子（因素）：是試驗中考查對試驗指標可能有影響的原因或要素， 它是試驗當中重點要考查的內容。用A、B、C等來表示 水平（位級）：試驗中選定的因素所處的狀態(tài)和條件，1、2、3等來表示 因子數a： 試驗參數的數目 水平數b： 每個因子可能取值的數目腕做垛畏遺穆鼓箕郁張撲緬攘礦和誦控擴灰想匈咨宋松嗣晃神魏亢絹減茁土木工程實驗

36、技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第42頁，共55頁。3.5.2 試件設計正交試驗法（the Orthogonal Test）： 以日本人田口玄一博士為首的一批研究人員在1949年發(fā)明了用正交表安排試驗方案，1952 年田口玄一在日本東海電報公司，運用正交表進行試驗取得了全面成功，之后正交試驗設計法在日本的工業(yè)生產中得到迅速推廣。 我國從20 世紀50 年代開始，以中國科學院數學研究所的研究人員為基礎深入研究正交試驗設計這門科學，并逐步應用到工農業(yè)生產中去，其后正交試驗設計得到了廣泛研究。Ln(bc)因子的水平數因子數（a個縱列）橫行數，n個試件列號試驗號

37、ABC1A1B1C12A1B2C23A2B1C24A2B2C1L4(23) 正交表L9(34) 見教材P54#表3-2L8(27) 、L16(216)、L16(45)、 L25(56)、 L27(313)如：L16(45)獺洲執(zhí)棠串曲隴鮑戍膚煩乙詢獺爾脈榮瓦模夢腎拘渾狹阜賭泰費妒徐娩腐土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第43頁，共55頁。3.5.2 試件設計4. 試件構造設計為滿足加載及測量要求，應注意以下方面的構造要求：混凝土試件，荷載作用點和支座預埋鋼板，防止局部破壞；砌體受壓試件：上下表面平整度不滿足時，設置墊塊；鋼結構試件：桿件端部焊接

38、鋼板以便傳力；澆筑混凝土前預埋應變和溫度傳感器，并應有可靠保護措施。 蔬津寄禽騾辜崖氦久囂歇敢藍抹膏左痰掩饅憋裳浴音遂逢顱展局馬璃已嶺土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第44頁，共55頁。3.5.3 加載和觀測方案 單調加載靜載試驗主要用于模擬結構承受靜荷載作用下，觀察和研究結構及構件的強度、剛度、裂縫、穩(wěn)定性等基本性能和破壞機制、復雜部位的應力分布規(guī)律、傳力機理、塑性內力重分布等。1. 靜載試驗的加載制度2. 試驗觀測方案設計 1) 確定觀測項目 2) 選擇測量范圍，布置測點位置 3) 選擇測量儀器儀表3. 試驗前技術準備工作 1) 材料力學

39、性能測定 2) 試件安裝到位嘆芹妮僑靳換煩視陪由格濁夜締名脂倡輝雞輝福玄支亢釣陌取邱集喂明章土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第45頁，共55頁。靜載試驗的加載制度加載制度：試驗過程中荷載施加程序或步驟，即施加的荷載和時間的關系。包括：加載順序、加載卸載程序和大小。加載圖式：試驗荷載在試驗結構構件上的布置形式（包括荷載類型和分布情況）。其設計要求： （1）加載圖式應與理論計算簡圖一致； （2）可采用與計算簡圖等效的荷載圖式，即等效荷載。加載程序：預載、標準荷載（正常使用荷載）、破壞荷載三階段。目的：使結構進入正常工作狀態(tài)，同時對加載設備、儀器儀

40、表全面檢查；分級加載：一般分3級進行，預加載值不超過開裂荷載計算值的30%（砼）、20%（砌體），然后再分級卸載，23級卸完。每級加載值：因加載階段而有不同要求；級間間歇時間：即保持分級荷載的持續(xù)時間；加載順序：多荷載作用時，一般先豎向，再水平；進程控制：荷載、位移、混合控制；直俯原刮懶鉤病碼芋淖領抹攀汞跡焙呈半壹盡摔禿聞轄他沮爛員詩撲瑩菲土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第46頁，共55頁。試驗觀測方案設計1）確定觀測項目 荷載（力）、位移、轉角、應變、裂縫分布、出現(xiàn)順序和寬度、溫度。 整體變形、轉角 局部特征（如裂縫、應變、鋼筋滑移等）2）

41、選擇測量范圍、測點布置鑒定性結構試驗：根據相關規(guī)范和標準的規(guī)定 測量試件的強度、變形、裂縫等；研究性結構試驗：除上述測量項目外，尚需測量應力應變分布。3）選擇測量儀器儀表 測點的位置必須要有代表性，測點的布置應有利于試驗時操作和測讀，最優(yōu)測點數；另外，還應該布置一定數量的校核性測點初步估算確定測試儀器的量程（力、位移、應變等）；試驗精度與分析一致，避免盲目追求高精度。一般的試驗，應使儀表的最小刻度值小于5%的最大被測值。賤躥縱召男憂捕籍滲鋁噬義硼寸亡促伊豬徊肌標歹灤詞星宣蕊腕襯鈔票屹土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第47頁，共55頁。試驗前技

42、術準備工作1）材料力學性能測定 是初步估算的前提。包括： 混凝土或砌體的強度、鋼筋的材料性能指標等 結構或構件開裂荷載、屈服強度和屈服位移、極限強度等2）試件安裝就位現(xiàn)場清理、檢查水電等試驗必備條件等；檢查加載受力和邊界條件等。3）安裝加載設備和測試儀表加載設備包括：豎向和水平荷載施加；加載設備和傳感器須有獨立的安裝連接裝置；平面結構，須在平面外設置支撐體系；儀表編號、記錄測點位置、測量通道編號等混凝土構件表面處理，方便觀察裂縫等?？寂愫弦隧g儉禁海襪站串注泉亡幢榴孕謀智方坡經膨怒觸吏乖梅灰窗晰繳土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第48頁，共55

43、頁。3.6 結構靜載試驗示例試驗目的： 了解梁的承載能力（彎曲或剪切）和變形性能，要求通過試驗得到梁的荷載撓度曲線和彎矩曲率關系。3.6.1 鋼筋混凝土簡支梁靜載試驗(a)(b)(c)(d)八諸倆部冪午向面瀑效現(xiàn)擅昂疑跡刨傍川藻刷拽孔鄉(xiāng)律泵缺島侍匈脅篙疤土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第49頁，共55頁。3.6.1 鋼筋混凝土簡支梁靜載試驗試驗結果： 粘貼在鋼筋表面； 鋼筋表面開槽，再粘貼； 鋼筋切開，開槽，再粘貼；1）梁彎曲后的曲率曲線 安裝在梁跨的位移傳感器測量值可以確定曲率曲線（半徑）2）梁荷載撓度和截面的彎矩曲率曲線 鋼筋的應變片放置：3）梁的應變分布規(guī)律 沿截面高度的應變變化； 受壓區(qū)砼最大壓應變； 縱筋拉應變； 箍筋的應變。瘡婉吻楊躁斥頂歉惺巋纜駱晦壕韻狹纏蘿柏僳抨好氟婚爸娟龔茶烴仟堆勻土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3土木工程實驗技術(結構橋梁)chap1-3第50頁，共55頁。3.6.2 鋼筋混凝土偏壓柱靜載試驗1）