建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)2結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、建筑結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)第二章結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容2.1 概述2.2 試件設(shè)計(jì)2.3 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的模型設(shè)計(jì)2.4 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)荷載設(shè)計(jì)2.5 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的觀測(cè)設(shè)計(jì)2.6 材料的力學(xué)性能與結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的關(guān)系2.7 建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的安全與防護(hù)措施設(shè)計(jì)2.8 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)大綱和試驗(yàn)基本文件2.1 概述定義：對(duì)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)進(jìn)行全面的設(shè)計(jì)與規(guī)劃；結(jié)構(gòu)試驗(yàn)全過(guò)程包括：試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)準(zhǔn)備、試驗(yàn)實(shí)施和試驗(yàn)分析等幾部分。設(shè)計(jì)的計(jì)劃和試驗(yàn)大綱對(duì)試驗(yàn)起著統(tǒng)管全局和具體指導(dǎo)的作用。試驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容（以簡(jiǎn)支梁試件設(shè)計(jì)為對(duì)象）確定試驗(yàn)參數(shù)：結(jié)合試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)與時(shí)間，進(jìn)行試件設(shè)計(jì)。如適筋梁試驗(yàn)：強(qiáng)剪弱彎原則、板的抗剪問(wèn)題、梁截面尺寸的確定、經(jīng)濟(jì)配筋率問(wèn)題。加載

2、設(shè)計(jì)：支承條件、加載方式（等彎矩段）、加載設(shè)備、加載制度（荷載與位移混合控制）。觀測(cè)設(shè)計(jì)： P-、撓度、裂縫、應(yīng)變、曲率等。盡可能多地測(cè)量?jī)?nèi)容，充分利用試驗(yàn)。2.2 試件設(shè)計(jì)縮尺模型與足尺模型試件設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求 縮尺模型必須滿足嚴(yán)格的相似條件。 內(nèi)容：試件形狀的選擇、試件尺寸與數(shù)量的確定、構(gòu)造措施等； 要求：結(jié)構(gòu)與受力的邊界條件、試驗(yàn)的破壞特征、試驗(yàn)的加載條件。試件設(shè)計(jì)試件形狀基本原則：受力條件和邊界條件的模擬。如框架節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)方案，板柱結(jié)構(gòu)的受力特征（板帶寬度的選取）。試件尺寸尺寸效應(yīng)（構(gòu)件與結(jié)構(gòu)）；混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 100100100 150150150 2002002000.951.

3、01.05試件形狀選擇試件形狀選擇要保證和測(cè)試目的一致的應(yīng)力狀態(tài)。 框架受水平力作用，分析柱腳AA處應(yīng)力時(shí)AABBCCBBNN框架受水平力作用，分析BB處應(yīng)力時(shí)試件尺寸確定試件尺寸分真型和模型兩類(lèi)。一般靜力試件尺寸是不大也不小，太小的試件要考慮尺寸效應(yīng)，局部性的試件可取真型的1/41，整體性的結(jié)構(gòu)試件可取1/101/2。對(duì)于結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)，試件尺寸經(jīng)常受試驗(yàn)激振加載條件等因素的限制。若量測(cè)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，一般可在現(xiàn)場(chǎng)的原型結(jié)構(gòu)上進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)于在試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的動(dòng)力試驗(yàn)，可以對(duì)足尺構(gòu)件進(jìn)行疲勞試驗(yàn)；當(dāng)在模擬振動(dòng)臺(tái)上試驗(yàn)時(shí)，由于受振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面尺寸和激振力大小等條件限制，一般只能作縮尺的模型試驗(yàn)，模型比例

4、一般為直型的1/501/4 。試件數(shù)量試件數(shù)量的多少直接關(guān)系到能否滿足試驗(yàn)的要求以及整個(gè)試驗(yàn)的工作量問(wèn)題，同時(shí)試件數(shù)量的確定也應(yīng)考慮試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和時(shí)間期限等相關(guān)因素。生產(chǎn)性試驗(yàn)：對(duì)于成批生產(chǎn)的構(gòu)件應(yīng)按同一工藝正常生產(chǎn)的不超過(guò)1000件且不超過(guò)3個(gè)月的同類(lèi)型產(chǎn)品為一批。當(dāng)連續(xù)檢驗(yàn)批且每批的結(jié)構(gòu)性能均符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求時(shí)對(duì)同一工藝正常生產(chǎn)的構(gòu)件可改為不超過(guò)2000件且不超過(guò)3個(gè)月的同類(lèi)型產(chǎn)品為一批在每批中應(yīng)隨機(jī)抽取一個(gè)構(gòu)件作為試件進(jìn)行檢驗(yàn)。預(yù)制混凝土構(gòu)件質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（GBJ321-90） 科研性試驗(yàn)：其試驗(yàn)對(duì)象是按照研究要求而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制造的，要根據(jù)各參數(shù)構(gòu)成的因子數(shù)和水平數(shù)來(lái)決定試件數(shù)量。試件的

5、數(shù)量主要取決于測(cè)試參數(shù)的多少，需要測(cè)試的參數(shù)愈多試件數(shù)量愈大。(1) 單因素 根據(jù)因素的水平數(shù)來(lái)確定試件數(shù)量；(2) 多因素 采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析。例如，在進(jìn)行鋼筋混凝土柱受彎性能試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)考慮對(duì)鋼筋混凝土柱的彎曲起控制作用的參數(shù)，比如混凝土抗壓強(qiáng)度、配筋率、軸壓比和偏心距等。這些參數(shù)在試驗(yàn)研究中稱(chēng)為“影響因子” 。影響因子的數(shù)目用 、 、 、 、n 表示。對(duì)于每一個(gè)因子又要考慮幾種狀態(tài)（如混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不同） ，將不同的狀態(tài)稱(chēng)為“水平數(shù)” ，水平數(shù)也用 、 、 、 、n 表示。如當(dāng)水平數(shù)為，因子數(shù)由增加到時(shí)，試件數(shù)目將從42=16個(gè)增加到43=64個(gè)；

6、5個(gè)因子時(shí)則將作45 =1024個(gè)試驗(yàn)；如果每個(gè)因子有5個(gè)水平數(shù)時(shí)，則試件的數(shù)量將猛增為3125個(gè)，這樣多的試件實(shí)際上是不可能做到的。顯然試件數(shù)量已大到不可接受的程度。這種組合方式的缺點(diǎn)是工作量大，以至于難以實(shí)現(xiàn)，且試驗(yàn)結(jié)果不一定就是最理想的。結(jié)構(gòu)試驗(yàn)加載與測(cè)試對(duì)試件設(shè)計(jì)的要求試件支承條件的要求：支承點(diǎn)的水平、局壓、支承點(diǎn)的明確（跨度）。試件加載點(diǎn)的要求：分配梁（簡(jiǎn)支梁型式）、局壓。試件破壞型式和破壞機(jī)制的要求：如 彎與剪的破壞問(wèn)題、節(jié)點(diǎn)與梁柱構(gòu)件的強(qiáng)度問(wèn)題、防止粘結(jié)滑移的措施。試驗(yàn)測(cè)量的要求：預(yù)埋件、預(yù)留孔道、預(yù)貼應(yīng)變片。輔助試件的要求：試件材料的材性試件、節(jié)點(diǎn)或局部結(jié)構(gòu)構(gòu)件的單體試件。構(gòu)造

7、措施設(shè)計(jì)（ a）支承點(diǎn)預(yù)埋墊塊（ b）傾斜面加凸緣防止試件受局部承壓而破壞保證加載設(shè)備的穩(wěn)定(c) 加大截面基礎(chǔ)梁應(yīng)設(shè)置預(yù)埋構(gòu)件以便與加載用的液壓加載器或測(cè)力傳感器聯(lián)接為保證框架柱腳部分與試驗(yàn)臺(tái)座的固接，一般均設(shè)置加大截面的基礎(chǔ)梁(d) 砌體上下墊塊為了使施加在試件上的垂直荷載能均勻傳遞，一般在砌體試件的上下均預(yù)先澆搗混凝土的墊塊(e) 墻體上下墊塊(f) 牛腿分布鋼筋網(wǎng)在試件兩端做成牛腿以增大端部承壓面和便于施加偏心荷載在試驗(yàn)中為了保證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在預(yù)定的部位破壞，以期得到必要的測(cè)試數(shù)據(jù)，就需要對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的其他部位事先進(jìn)行局部加固。鋼筋混凝土試件用電阻應(yīng)變計(jì)量測(cè)鋼筋應(yīng)變時(shí)，在澆注混凝土前應(yīng)先

8、在鋼筋上貼好應(yīng)變計(jì)，作好防潮及防止機(jī)械損傷的處理。如混凝土保護(hù)層不大，也可在準(zhǔn)備貼應(yīng)變計(jì)部位的保護(hù)層處預(yù)埋小木塊，待混凝土凝固后將木塊鑿去，使鋼筋外露，然后再貼上應(yīng)變計(jì)。但這時(shí)對(duì)鋼筋的貼片部位最好能事先打磨，這對(duì)于采用螺紋鋼筋的結(jié)構(gòu)尤需注意，避免預(yù)留孔狹小，在以后的打磨中帶來(lái)困難。對(duì)于為測(cè)定混凝土內(nèi)部應(yīng)力的預(yù)埋元件或?qū)ｉT(mén)的混凝土應(yīng)變計(jì)、鋼筋應(yīng)變計(jì)等，應(yīng)在澆注混凝土前，按相應(yīng)的技術(shù)要求用專(zhuān)門(mén)的方法就位、固定、安裝、埋設(shè)在混凝土內(nèi)部。這些要求都應(yīng)在試件的施工圖上明確標(biāo)出，并注明具體作法和精度要求，必要時(shí)試驗(yàn)人員還需親臨現(xiàn)場(chǎng)參加試件的施工制作。試件的安裝就位在試件安裝就位時(shí)，要盡量減少安裝誤差，使試

9、件就位后的實(shí)際計(jì)算跨度（梁）和計(jì)算高度（柱）與計(jì)算簡(jiǎn)圖一致。由于支座約束條件與構(gòu)件的內(nèi)力傳遞及變形有關(guān)，試件安裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求選擇支座形式。一般在試件就位前，應(yīng)先在試件上畫(huà)出支座反力的作用線位置和試驗(yàn)加載點(diǎn)位置，需要對(duì)中的試件還要畫(huà)出中心線位置，荷載作用部位要附設(shè)定位零件，以使荷載有明確的著力點(diǎn)。2.3 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的模型設(shè)計(jì)模型的相似要求和相似常數(shù)幾何相似要求模型和真型之間所有對(duì)應(yīng)部分尺寸成比例。Sl(長(zhǎng)度)、SA(面積)、Sw(抗彎模量)，SI(慣性矩)，Sx(位移)、S(應(yīng)變)。質(zhì)量相似Sm(質(zhì)量)、S(比重)）。荷載相似SP(集中力)、Sw（面力）、Sq(體力)、SM(彎矩)。物理相

10、似：要求模型與原型的各相應(yīng)點(diǎn)的應(yīng)力和應(yīng)變、剛度和變形間的關(guān)系相似。時(shí)間相似：對(duì)于結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)，在隨時(shí)間變化的過(guò)程中，要求結(jié)構(gòu)模型和原型在對(duì)應(yīng)的時(shí)刻進(jìn)行比較，要求相對(duì)應(yīng)的時(shí)間成比例。 時(shí)間相似不是指時(shí)刻相似，而是指時(shí)刻的間隔相似。邊界條件相似：指模型的支承與約束條件相似。初始條件相似：針對(duì)動(dòng)力問(wèn)題，包括初始位置、位移、速度、加速度等。模型設(shè)計(jì)的相似條件方程式分析法：已知各參數(shù)與物理量的函數(shù)關(guān)系，并有顯式表達(dá)式時(shí)。適用于較簡(jiǎn)單的物理現(xiàn)象。量綱分析法：對(duì)較復(fù)雜的物理現(xiàn)象，不能用顯式表達(dá)來(lái)描述各參數(shù)與物理量之間的函數(shù)關(guān)系。此時(shí)，物理參數(shù)的合理選擇對(duì)模型設(shè)計(jì)具有決定性的作用。2.4 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)荷載設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

11、試驗(yàn)荷載的分類(lèi)按作用形式：集中荷載、分布荷載。按作用方向：垂直荷載、水平荷載、任意方向荷載。 單調(diào)荷載、重復(fù)荷載、反復(fù)荷載。 動(dòng)力荷載、靜力荷載。試驗(yàn)加載圖式定義：試驗(yàn)荷載在試驗(yàn)結(jié)構(gòu)上的布置形式（包括荷載類(lèi)型與分布情況）試驗(yàn)加載圖式要與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)荷載圖式一致試驗(yàn)加載裝置的設(shè)計(jì)試驗(yàn)加載裝置包括 豎向加載裝置：荷載架 水平加載裝置：反力架、反力墻（砼制） 其他加載裝置：(1) 荷載傳遞裝置:分配梁、墊塊或墊梁、滑動(dòng)軸承等；(2) 荷載支承裝置: 支座（固定式、滑動(dòng)式、鉸接式、滾動(dòng)式）、支墩。試驗(yàn)加載裝置的基本要求滿足最大試驗(yàn)荷載的要求，并有一定的安全儲(chǔ)備50100；滿足自身剛度的要求；符合試驗(yàn)

12、結(jié)構(gòu)的受力條件，能模擬試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的邊界條件和變形條件；滿足試件的支承條件：如支承點(diǎn)的摩擦力影響使實(shí)際彎矩減?。粯?gòu)造簡(jiǎn)單，加工、組裝方便。試驗(yàn)的加載制度定義：結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中控制荷載與加載時(shí)間的關(guān)系。結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的加載制度分類(lèi)： 單調(diào)靜力加載：預(yù)加載、預(yù)定荷載、破壞荷載 偽靜力加載：荷載與位移混合的低周反復(fù)加載 偽動(dòng)力加載：由計(jì)算控制，按地震位移反應(yīng)時(shí)程曲線加載 抗震動(dòng)力加載：按模擬地震時(shí)地面運(yùn)動(dòng)加速度地震波加載低周反復(fù)加載制度y=屈服位移PPcr變形控制1y2y3y4yPcr荷載控制P0.75P 0.75P 預(yù)加載2.5 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的觀測(cè)設(shè)計(jì)觀測(cè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容: 確定測(cè)試項(xiàng)目、選擇測(cè)點(diǎn)位置、選擇測(cè)試儀器和測(cè)試方

13、法。觀測(cè)項(xiàng)目的確定試件在荷載作用下的變形分為以下兩類(lèi) 整體變形：能夠反映試件的整體工作性能， ，如梁的撓度、轉(zhuǎn)角、支座偏移等。 局部變形：如應(yīng)變、裂縫、鋼筋滑移等。測(cè)點(diǎn)的選擇與布置滿足試驗(yàn)要求為目的，宜少不宜多；測(cè)點(diǎn)的位置要有一定的代表性；應(yīng)布置一定量的校核性測(cè)點(diǎn)（受力明確的部位）；測(cè)點(diǎn)的布置應(yīng)便于試驗(yàn)時(shí)操作和測(cè)讀。儀器的選擇與測(cè)讀的原則儀器選擇時(shí)既要保證精度，也要避免盲目追求高精度。應(yīng)使儀表的最小刻度值不大于5 的最大被測(cè)值。儀器的量程應(yīng)該滿足最大應(yīng)變或撓度的需要。如在試驗(yàn)中途調(diào)整，必然會(huì)增大測(cè)量誤差，應(yīng)當(dāng)盡量避免。為此，儀器最大被測(cè)值宜在滿量程的1/5 2/3 范圍內(nèi)，一般最大被測(cè)值不宜大

14、于選用儀表最大量程的80 。如果測(cè)點(diǎn)的數(shù)量很多而且測(cè)點(diǎn)又位于很高很遠(yuǎn)的部位，這時(shí)采用電阻應(yīng)變儀多點(diǎn)測(cè)量或遠(yuǎn)距測(cè)量就很方便，對(duì)埋入結(jié)構(gòu)內(nèi)部的測(cè)點(diǎn)只能用電測(cè)儀表。此外，機(jī)械式儀表一般附著于結(jié)構(gòu)上，要求儀表的自重輕、體積小，不影響結(jié)構(gòu)的工作。選擇儀表時(shí)必須考慮測(cè)讀方便省時(shí)，必要時(shí)須采用自動(dòng)記錄裝置。為了簡(jiǎn)化工作，避免差錯(cuò)，量測(cè)儀器的型號(hào)規(guī)格應(yīng)盡可能選用一樣的，種類(lèi)愈少愈好。有時(shí)為了控制觀測(cè)結(jié)果的正確性，常在校核測(cè)點(diǎn)上使用另種類(lèi)型的儀器，用以比較。動(dòng)測(cè)試驗(yàn)使用的儀表，尤其應(yīng)注意儀表的線性范圍、頻響特性和相位特性要滿足試驗(yàn)量測(cè)的要求。儀器的測(cè)讀原則在進(jìn)行測(cè)讀時(shí)，原則上必須同時(shí)測(cè)讀全部?jī)x器的讀數(shù)，至少也要

15、基本上同時(shí)。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的變形與時(shí)間有關(guān)，只有同時(shí)得到的讀數(shù)聯(lián)合起來(lái)才能說(shuō)明結(jié)構(gòu)在當(dāng)時(shí)的實(shí)際狀況。試驗(yàn)中，觀測(cè)時(shí)間一般應(yīng)選在荷載過(guò)程中的加載間歇時(shí)間內(nèi)，最好在每次加載完畢后的某一時(shí)間（例如min）開(kāi)始按程序測(cè)讀 次；到加下一級(jí)荷載前，再觀測(cè)一次讀數(shù)。根據(jù)試驗(yàn)的需要也可以在加載后立即記取個(gè)別重要測(cè)點(diǎn)儀器的數(shù)據(jù)。有時(shí)荷載分級(jí)很細(xì)，某些儀器的讀數(shù)變化非常小或?qū)τ谝恍┐我臏y(cè)點(diǎn)，可以每隔二級(jí)或更多級(jí)的荷載才測(cè)讀 次。如每級(jí)荷載作用下結(jié)構(gòu)徐變變形不大時(shí)或者為了縮短試驗(yàn)時(shí)間，往往只在每一級(jí)荷載下測(cè)讀一次數(shù)據(jù)。當(dāng)荷載維持較長(zhǎng)時(shí)間不變時(shí)（如在標(biāo)準(zhǔn)荷載下恒載12小時(shí)或更多）應(yīng)該按規(guī)定時(shí)間，如加載后的5min 、10

16、min 、30min 、1h ，以后每隔36h 記錄讀數(shù)1次，同樣當(dāng)結(jié)構(gòu)卸載完畢空載時(shí)，也應(yīng)按規(guī)定時(shí)間記錄變形的恢復(fù)情況。應(yīng)該注意的是每次記錄儀器讀數(shù)時(shí)，應(yīng)該同時(shí)記錄下周?chē)臏囟群蜐穸?。重要的?shù)據(jù)應(yīng)邊作記錄，邊作初步整理，同時(shí)算出每級(jí)荷載下的讀數(shù)差，與預(yù)計(jì)的理論值進(jìn)行比較，及時(shí)判斷量測(cè)數(shù)據(jù)的正確性，并確定下一級(jí)荷載的加載情況。2.6 材料的力學(xué)性能與結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的關(guān)系一個(gè)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的受力和變形特點(diǎn)，除受荷載等外界因素影響外，還要取決于組成這個(gè)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的材料的性能。而且，建筑材料的性能直接影響到結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量。因此，對(duì)于結(jié)構(gòu)材料性能的檢驗(yàn)與測(cè)定是結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的一個(gè)重要的組成部分，特別是充分了解材料

17、的力學(xué)性能，對(duì)于在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)前或試驗(yàn)過(guò)程中正確估計(jì)結(jié)構(gòu)的承載能力和實(shí)際工作狀況，以及在試驗(yàn)后整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，處理試驗(yàn)結(jié)果等都具有非常重要的意義。在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中按照結(jié)構(gòu)或構(gòu)件材料性質(zhì)的不同，必須測(cè)定相應(yīng)的一些最基本的數(shù)據(jù)，如混凝土的抗壓強(qiáng)度、鋼材的屈服強(qiáng)度和抗拉極限強(qiáng)度、磚石砌體的抗壓強(qiáng)度等。在科研性試驗(yàn)中為了了解材料的荷載與變形、應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系，通常需要測(cè)定材料的彈性模量。有時(shí)根據(jù)試驗(yàn)研究的需要，還須測(cè)定混凝土材料的抗拉強(qiáng)度以及各種材料的應(yīng)力與應(yīng)變曲線等有關(guān)數(shù)據(jù)。在測(cè)量材料各種力學(xué)性能時(shí)，應(yīng)該按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或部頒標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行，對(duì)于試件的形狀、尺寸、加工工藝及試驗(yàn)加荷、測(cè)量方法等都要符合

18、規(guī)定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。由符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試件試驗(yàn)所得出的強(qiáng)度，稱(chēng)為“強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值” ，作為比較各種材料性能的相對(duì)指標(biāo)。同時(shí)也把測(cè)定所得的其他數(shù)據(jù)（如彈性模量）作為用于結(jié)構(gòu)試驗(yàn)資料整理分析或該項(xiàng)試驗(yàn)理論分析的參數(shù)。在建筑結(jié)構(gòu)抗震研究中，應(yīng)根據(jù)地震荷載作用的特點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)上施加周期性反復(fù)荷載。當(dāng)結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性工作階段時(shí)，材料的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系就將呈現(xiàn)非線性關(guān)系，因此相應(yīng)的材料試驗(yàn)也必須是在周期性反復(fù)荷載下進(jìn)行。這時(shí)鋼材將會(huì)出現(xiàn)“包辛格效應(yīng)” ，對(duì)于混凝土材料就需要進(jìn)行應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線的測(cè)定，特別是曲線下降段的測(cè)定。有時(shí)，還需要研究混凝土的徐變唱時(shí)間和握裹應(yīng)力與滑移等關(guān)系，以便為結(jié)構(gòu)非線性分析提供依據(jù)。包辛格

19、效應(yīng)鋼材在拉（壓）超過(guò)彈性極限后、反面彈性極限會(huì)明顯降低。1887年，德國(guó)包辛格提出。材料力學(xué)性能試驗(yàn)方法直接試驗(yàn)法，同條件試件；間接測(cè)定法（非破損試驗(yàn)法或半破損試驗(yàn)法），回彈儀、超聲波法 等。試驗(yàn)方法對(duì)材料強(qiáng)度指標(biāo)的影響材料性能試驗(yàn)方法對(duì)材料強(qiáng)度指標(biāo)有著一定的影響，特別是試件的形狀、尺寸和試驗(yàn)加荷速度（應(yīng)變速率）對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響尤為顯著。對(duì)于同一種材料，僅僅由于試驗(yàn)方法與試驗(yàn)條件的不同，就會(huì)得出不同的強(qiáng)度指標(biāo)。為此，世界各國(guó)都相應(yīng)地制訂了適用于本國(guó)情況的材料試驗(yàn)規(guī)定，主要是在試件尺寸、形狀、試驗(yàn)加荷方法、速度等方面加以統(tǒng)一，以建立起材料的各種強(qiáng)度指標(biāo)相互比較的基準(zhǔn)。試件尺寸與形狀的影響目前，

20、各國(guó)混凝土材料強(qiáng)度測(cè)定用的試件一般有立方體和圓柱體兩種。試驗(yàn)用的立方體試件有邊長(zhǎng)為200mm 、150mm 及100mm 三種。測(cè)定混凝土軸心受壓強(qiáng)度的棱柱體試件則按h/a為一定比例（ h 為試件的高度，a 為試件的邊長(zhǎng)）制作，如較多選用100mm 100mm 300mm 和150mm 150mm 450mm（即ha =3）兩種。如果用圓柱體試件時(shí)，通常按hd =2（ h 為圓柱體高度，d 為圓柱體直徑）的比例制作，一般選用100mm200mm 和150mm300mm 兩種試件規(guī)格。采用圓柱體試件時(shí)，因試件無(wú)棱角，所以混凝土拌合物的顆粒分布較棱柱體試件均勻（因?yàn)槔庵w試件的棱角處多由砂漿來(lái)填充

21、） ，另一方面圓截面比方截面的邊界條件均一性要好，所以圓柱體試件的截面應(yīng)力分布較棱柱體均勻。此外，圓柱體試件重量較輕，與作非破損試驗(yàn)時(shí)從結(jié)構(gòu)上鉆取的試件形狀相一致。但圓柱體試件為立式成型，所以試件一個(gè)端面即試驗(yàn)加荷的受壓面比較粗糙，許多國(guó)家的做法是在試驗(yàn)前加做罩面，或是需要細(xì)致的抹面，比較繁瑣，且難以保證試件的兩個(gè)端面有完全相同的表面狀態(tài)，造成試件抗壓強(qiáng)度的離散性較大，所以我國(guó)沒(méi)有采用。采用立方體或棱柱體的優(yōu)點(diǎn)是制作方便，試件端面（受壓面）是試件的模板面，平整度易于保證。我國(guó)現(xiàn)行混凝土力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，規(guī)定采用150mm150mm150mm 的立方體試件和ha （150mm150mm300

22、mm）的棱柱體為標(biāo)準(zhǔn)試塊。試驗(yàn)加荷速度的影響在測(cè)定材料力學(xué)性能試驗(yàn)時(shí)，加載速度愈快，即引起材料的應(yīng)變速率愈高，則試件的強(qiáng)度和彈性模量也就相應(yīng)提高。鋼筋的強(qiáng)度隨加荷速度（或應(yīng)變速率）的提高而加大。軟鋼試驗(yàn)應(yīng)變速率加荷速度和應(yīng)變速率對(duì)強(qiáng)度是有影響的，但加荷速度基本上不改變彈性模量和圖形的形狀?；炷帘M管是非金屬材料，但也和鋼筋一樣，隨著加荷速度的增加而提高其強(qiáng)度和彈性模量。應(yīng)變是在很高應(yīng)變速率的情況下，由于混凝土內(nèi)部細(xì)微裂縫來(lái)不及發(fā)展，初始彈性模量隨應(yīng)變速率加快而提高。不同應(yīng)變速率的混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線在實(shí)際混凝土抗壓試件試驗(yàn)中，有資料說(shuō)明當(dāng)加荷速度使截面應(yīng)力變化從每秒0.25MPa 提高到每秒7

23、MPa 時(shí)，抗壓強(qiáng)度指標(biāo)可增長(zhǎng)9 。如果加荷速度變慢則強(qiáng)度就可能顯著降低，當(dāng)從0.25MPa/s 的應(yīng)力降低到0.007MPa/s 時(shí)，強(qiáng)度將降低1015 。在試驗(yàn)中人們還發(fā)現(xiàn)如果按通常速度加荷到試件強(qiáng)度的90 左右并維持荷載不變，則幾分鐘或更長(zhǎng)一些時(shí)間試件也會(huì)破壞。一般認(rèn)為試件開(kāi)始加荷并在不超過(guò)破壞強(qiáng)度值的50 內(nèi)，可以用任意速度進(jìn)行，而不會(huì)影響最后的強(qiáng)度指標(biāo)。應(yīng)變速率對(duì)混凝土應(yīng)力唱應(yīng)變曲線下降段的影響應(yīng)力-應(yīng)變曲線的上升段（從原點(diǎn)到曲線頂點(diǎn)的一段）隨應(yīng)變速率變化的波動(dòng)遠(yuǎn)比下降段（頂點(diǎn)以后的一段）小得多。因此，在做常規(guī)的靜力的應(yīng)力-應(yīng)變曲線時(shí)，不大的應(yīng)變速率變化也將對(duì)下降段產(chǎn)生較大的影響。2

24、.7 建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的安全與防護(hù)措施設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)的安全防護(hù)措施結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)的安全防護(hù)措施結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)的安全防護(hù)措施結(jié)構(gòu)試件、試驗(yàn)設(shè)備和荷載裝置等在起重運(yùn)輸、安裝就位以及電氣設(shè)備線路的架設(shè)與連接過(guò)程中，必須注意安全操作，遵守我國(guó)現(xiàn)行有關(guān)建筑安裝和電氣使用的技術(shù)安全規(guī)程。試件的起吊安裝要注意起吊點(diǎn)位置的選擇，應(yīng)防止和避免混凝土試件在自重作用下開(kāi)裂。進(jìn)行屋架、桁架等大型構(gòu)件試驗(yàn)時(shí)，因試件自身平面外剛度較弱，為防止其受載后發(fā)生側(cè)向失穩(wěn)，試件安裝后必須設(shè)置側(cè)向支撐或安全架，并利用試驗(yàn)臺(tái)座加以固定。試驗(yàn)人員必須熟悉加載設(shè)備的性能和操作注意事項(xiàng)。對(duì)于大型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)、電液伺服加載系統(tǒng)等，必須有專(zhuān)人負(fù)責(zé)，并嚴(yán)

25、格遵守設(shè)備的操作規(guī)程。對(duì)于采用重力加荷或杠桿加載的試驗(yàn)，為防止試件破壞時(shí)所加重物或杠桿隨試件一起倒塌，必須在試件和杠桿、荷載吊籃下設(shè)置安全托架或支墩墊塊。當(dāng)采用液壓加載時(shí)，安裝在試件上的液壓加載器、分配梁等加載設(shè)備必須安裝穩(wěn)妥，并有保護(hù)措施，防止試件在破壞時(shí)倒塌。試件下也應(yīng)設(shè)置安全托架或支墩墊塊。安裝于試件上的附著式機(jī)械儀表，如百分表、千分表、水準(zhǔn)式傾角儀等，必須設(shè)有保護(hù)裝置，防止試件在進(jìn)入破壞階段時(shí)由于過(guò)大變形或測(cè)點(diǎn)處材料酥松，導(dǎo)致儀表脫落摔壞。當(dāng)加載達(dá)到極限荷載的85%左右時(shí)可將大部分儀表拆除。對(duì)于保留下來(lái)繼續(xù)量測(cè)的部分控制儀表，應(yīng)注意加強(qiáng)保護(hù)。對(duì)于有可能發(fā)生突然脆性破壞的試件（如高強(qiáng)混凝

26、土構(gòu)件和后張無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件等）應(yīng)采取防護(hù)措施，以防止混凝土碎塊或鋼筋飛出危及人身安全、損壞儀表設(shè)備，造成嚴(yán)重后果。結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)的安全防護(hù)措施在地震模擬振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行抗震試驗(yàn)的整體模型吊裝時(shí)，應(yīng)注意試件重心與吊點(diǎn)的位置，防止試件的開(kāi)裂或傾覆。試件就位后應(yīng)將試件與振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面用螺栓固定。用于結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)的荷載裝置，除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還必須驗(yàn)算加載裝置的動(dòng)力特性和疲勞強(qiáng)度，防止產(chǎn)生共振或疲勞破壞。結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)機(jī)應(yīng)設(shè)有自控停機(jī)裝置，保證試件破壞后能自動(dòng)停機(jī)，以免發(fā)生事故。結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)的加載設(shè)備如振動(dòng)臺(tái)、偏心激振器、結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)機(jī)等，都要求有專(zhuān)人操作并嚴(yán)格遵守設(shè)備的操作規(guī)程。地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)，

27、由于整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程始終處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并且大部分試驗(yàn)要進(jìn)行到構(gòu)件破壞階段，因此對(duì)于可能產(chǎn)生的脆性破壞的磚石和砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)重點(diǎn)防護(hù)。在即將進(jìn)入破壞階段時(shí)，一切人員均應(yīng)遠(yuǎn)離危險(xiǎn)區(qū)，要采取措施防止倒塌的試件砸壞臺(tái)面、加振器或損壞油路系統(tǒng)，應(yīng)保證振動(dòng)臺(tái)設(shè)備系統(tǒng)以及試驗(yàn)人員的安全。動(dòng)力試驗(yàn)的測(cè)試儀表在試驗(yàn)過(guò)程中隨試件一起運(yùn)動(dòng)，必須妥善固定在試件上，防止脫落摔壞。測(cè)試用的導(dǎo)線也必須加以固定，防止劇烈晃動(dòng)帶來(lái)量測(cè)誤差。進(jìn)行結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力試驗(yàn)時(shí)更應(yīng)注意安全。采用初位移法測(cè)量結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性時(shí)，拉線與結(jié)構(gòu)物和測(cè)力計(jì)的連接要可靠，防止拉線斷裂反彈傷人。施力用的絞車(chē)亦應(yīng)采取安全防護(hù)措施。共振法激振用的偏心激振器在進(jìn)行試機(jī)檢查后

28、方可吊裝就位，激振器與結(jié)構(gòu)連接的螺栓要埋設(shè)牢固。使用反沖激振器或利用人工爆炸激振時(shí)，要嚴(yán)格遵守使用炸藥的操作規(guī)定，防止發(fā)生意外安全事故。2.8 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)大綱和試驗(yàn)基本文件結(jié)構(gòu)試驗(yàn)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的主要任務(wù)，就是通過(guò)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)擬定試驗(yàn)大綱，并將所有相關(guān)文件進(jìn)行匯總。試驗(yàn)大綱是進(jìn)行整個(gè)試驗(yàn)的指導(dǎo)性文件。試驗(yàn)大綱的內(nèi)容（）試驗(yàn)?zāi)康囊螅赐ㄟ^(guò)試驗(yàn)最后應(yīng)得出的數(shù)據(jù)，如破壞荷載值、設(shè)計(jì)荷載下的內(nèi)力分布和撓度曲線及荷載唱變形曲線等） 。（）試件設(shè)計(jì)及制作要求（包括試件設(shè)計(jì)的依據(jù)及理論分析、試件數(shù)量及施工圖、對(duì)試件原材料、制作工藝及制作精度等的要求） 。（）輔助試驗(yàn)內(nèi)容（包括輔助試驗(yàn)的目的、試件的種類(lèi)、數(shù)量及

29、尺寸、試件的制作要求及試驗(yàn)方法等）（）試件的安裝與就位（包括試件的支座裝置，保證側(cè)向穩(wěn)定裝置等） 。（）加載方法（包括荷載數(shù)量及種類(lèi)、加載設(shè)備、加載裝置、加載圖式及加載程序） 。（）量測(cè)方法（包括測(cè)點(diǎn)布置、儀表型號(hào)選擇、儀表標(biāo)定方法、儀表的布置與編號(hào)、儀表安裝方法及量測(cè)程序） 。（）試驗(yàn)過(guò)程的觀察方案（包括試驗(yàn)過(guò)程中除儀表讀數(shù)外在其他方面應(yīng)作的記錄） 。（）安全措施(安全裝置、腳手架及技術(shù)安全規(guī)定等)。（）試驗(yàn)進(jìn)度計(jì)劃。（）經(jīng)費(fèi)使用計(jì)劃(即試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的預(yù)算計(jì)劃)。（）附件(如設(shè)備、器材及儀器儀表清單等)。結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的基本文件除上述試驗(yàn)大綱外，每一建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)從規(guī)劃到最終完成，還應(yīng)收集整理以下各種文件資料：（）試件施