建筑結(jié)構(gòu)試驗二

1建筑結(jié)構(gòu)試驗建

筑

結(jié)

構(gòu)

試

驗任課教師：薛偉辰2建筑結(jié)構(gòu)試驗《建筑結(jié)構(gòu)試驗》課程介紹

建筑結(jié)構(gòu)試驗是以實驗技術(shù)為手段，測量能反映結(jié)構(gòu)或構(gòu)件實際工作性能的有關(guān)參數(shù)，為判斷結(jié)構(gòu)的承載能力和安全儲備提供重要根據(jù)。

建筑結(jié)構(gòu)試驗是工業(yè)與民用建筑專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)課程。本課程的任務(wù)是使學(xué)生獲得建筑結(jié)構(gòu)試驗方面的基礎(chǔ)知識和基本技能，能夠進行一般建筑結(jié)構(gòu)試驗的設(shè)計與實施。3

建筑結(jié)構(gòu)試驗結(jié)構(gòu)試驗設(shè)計試件設(shè)計加載方案

荷載設(shè)備

測試方案數(shù)據(jù)采集和測

量儀器4

建筑結(jié)構(gòu)試驗課

時

安

排第一章

結(jié)構(gòu)試驗概論第三章

結(jié)構(gòu)試驗的荷載設(shè)備（2課時）（2課時）第四章

結(jié)構(gòu)試驗的數(shù)據(jù)采集和測量儀器

（2課時）第二章

結(jié)構(gòu)試驗設(shè)計第五章

結(jié)構(gòu)單調(diào)加載靜力試驗第六章

結(jié)構(gòu)低周反復(fù)靜力加載試驗第九章

結(jié)構(gòu)試驗現(xiàn)場檢測技術(shù)第十章

結(jié)構(gòu)試驗的數(shù)據(jù)處理（4課時）（2課時）（2課時）（2課時）（2課時）5建筑結(jié)構(gòu)試驗第一章結(jié)構(gòu)試驗概論6建筑結(jié)構(gòu)試驗結(jié)構(gòu)試驗與理論分析的關(guān)系：作為一門試驗科學(xué)，目的是對結(jié)構(gòu)物的受力性能作出評價，并為驗證和發(fā)展計算理論提供依據(jù)；當(dāng)計算理論比較完善，足以分析結(jié)構(gòu)物的受力特性時，則無須進行結(jié)構(gòu)試驗；當(dāng)計算理論有待完善或分析對象為新材料、新工藝或新型結(jié)構(gòu)時，則需要進行結(jié)構(gòu)試驗。如結(jié)構(gòu)的彈性內(nèi)力計算與塑性承載力設(shè)計方法、長期性能、耐久性等7建筑結(jié)構(gòu)試驗簡支受彎梁試驗：（著名的路標(biāo)試驗）研究簡支受彎梁截面應(yīng)力分布。8建筑結(jié)構(gòu)試驗簡支受彎梁試驗：（路標(biāo)試驗）17世紀(jì)初，伽利略提出截面應(yīng)力均勻分布；17世紀(jì)中，有人將其修正為三角形分布；1713年，巴朗（法國）提出正確的應(yīng)力分布型式，但未能進行試驗驗證；1767年，容格密理（法國）提出路標(biāo)試驗；1821年，拿維葉（法國科學(xué)院院士）推導(dǎo)了受彎構(gòu)件應(yīng)力分布的計算公式；1850年，阿莫歷思（法國科學(xué)院院士）完成了試驗驗證。9建筑結(jié)構(gòu)試驗結(jié)構(gòu)試驗在我國的發(fā)展歷史：解放前，結(jié)構(gòu)試驗在我國幾乎是空白；1953年，長春市25.3m輸電塔原型檢驗性試驗；1957年，武漢長江大橋靜載和動載試驗；1959年，北京火車站35m×35m雙曲薄殼靜力試驗；70年代后，上海體育館、南京五臺山體育館網(wǎng)架模型試驗；1977年，“建筑結(jié)構(gòu)測試技術(shù)的研究”八年規(guī)劃；上世紀(jì)80年代以來，隨著大型高精度試驗裝置和數(shù)采系統(tǒng)的應(yīng)用，標(biāo)志著我國結(jié)構(gòu)試驗達(dá)到一個新水平。10建筑結(jié)構(gòu)試驗結(jié)構(gòu)試驗的發(fā)展趨勢：大型化、體系化；精密性，包括試件設(shè)計、加載、測試；計算機聯(lián)機試驗。我校的結(jié)構(gòu)試驗建設(shè)情況：共有六個試驗室；靜力、擬動力、振動臺、抗火、風(fēng)洞、耐久性。建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗結(jié)構(gòu)試驗驗的任務(wù)務(wù)：定義：課課本P1－2PΔP應(yīng)變片P－Δ曲曲線（構(gòu)構(gòu)件）M－φ關(guān)關(guān)系（截截面）承載力、、撓度、、裂縫平截面假假定驗證證1112建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗結(jié)構(gòu)試驗驗的目的的：生產(chǎn)性試試驗（又又稱鑒定定性試驗驗或檢驗驗性試驗驗）科研性試試驗13建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗生產(chǎn)性試試驗：特點：非探索性性、有比比較成熟熟的計算算理論、、針對實實際結(jié)構(gòu)或構(gòu)件件應(yīng)用場合合：?????檢驗結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計和和施工質(zhì)質(zhì)量；檢驗已有有建筑物物的可靠靠性，推推斷剩余余壽命；；鑒定加固固，改造造工程的的實際受受力性能能；為工程事事故鑒定定處理提提供技術(shù)術(shù)依據(jù)；；檢驗結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件或或部位的的受力性性能。14建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗科研性試試驗：特點：具有研究究、探索索、開發(fā)發(fā)的性質(zhì)質(zhì)，針對對試件而而不一定是具體體結(jié)構(gòu)。。應(yīng)用場合合：???驗證結(jié)構(gòu)構(gòu)計算理理論及有有關(guān)假定定、推斷斷等；為編制有有關(guān)設(shè)計計規(guī)范提提供依據(jù)據(jù)；推廣應(yīng)用用新結(jié)構(gòu)構(gòu)、新材材料、新新工藝。。15建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗的的分類：：按試驗對對象：真真型試驗驗、模型型試驗；；按荷載性性質(zhì)：靜靜力試驗驗、動力力試驗；；按試驗時時間：短短期荷載載試驗、、長期荷荷載試驗驗；按試驗場場合：試試驗室試試驗、現(xiàn)現(xiàn)場試驗驗；按破壞程程度：破破壞性試試驗與非非破壞性性試驗。。16建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗真型試驗驗與模型型試驗：：真型試驗驗???試驗對象象：實際際結(jié)構(gòu)或或按比例例復(fù)制的的結(jié)構(gòu)、、構(gòu)件優(yōu)點：完完全反映映真實結(jié)結(jié)構(gòu)受力力特性，，試驗結(jié)結(jié)論可靠靠缺點：費費用高，，加載難難度大，，試驗周周期長模型試驗驗???試驗對象象：縮尺尺試件優(yōu)點：實實施方便便，費用用低，多多參數(shù)、、多試件件缺點：嚴(yán)嚴(yán)格相似似條件難難實現(xiàn)，，尺寸效效應(yīng)17建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗靜力試驗驗與動力力試驗：：靜力試驗驗???單調(diào)靜力力試驗、、低周反反復(fù)靜力力試驗等等優(yōu)點：加加載設(shè)備備簡單，，試驗觀觀測方便便缺點：不不能反映映結(jié)構(gòu)動動力性能能動力試驗驗???振動臺試試驗、疲疲勞試驗驗、風(fēng)載載試驗等等優(yōu)點：能能真實反反映結(jié)構(gòu)構(gòu)的動力力特性和和動力響響應(yīng)缺點：加加載設(shè)備備和測試試手段復(fù)復(fù)雜18建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗短期荷載載試驗與與長期荷荷載試驗驗：短期荷載載試驗?一般試驗驗全過程程持續(xù)幾幾分鐘到到幾天長期荷載載試驗??試驗全過過程持續(xù)續(xù)幾個月月、幾年年到數(shù)十十年主要研究究與時間間有關(guān)的的結(jié)構(gòu)特特性（如如：混凝凝土的收收縮、徐變變，預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋的的松弛，，結(jié)構(gòu)的的耐久性性能等）19建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗試驗室試試驗與現(xiàn)現(xiàn)場試驗驗：試驗室試試驗??適用于科科研性試試驗是今后結(jié)結(jié)構(gòu)試驗驗的主要要發(fā)展方方向現(xiàn)場試驗驗?試件或結(jié)結(jié)構(gòu)的工工作條件件、結(jié)構(gòu)構(gòu)型式等等完全反反映工程程實際情況況20建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗破壞性試試驗與非非破壞性性試驗：：現(xiàn)場試驗驗和長期期荷載試試驗多為為非破壞壞性試驗驗試驗室試試驗與短短期荷載載試驗多多為破壞壞性試驗驗21建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗思考題：：1、簡述結(jié)結(jié)構(gòu)試驗驗的任務(wù)務(wù)。2、按試驗驗?zāi)康牡牡牟煌?，，結(jié)構(gòu)試試驗可分分為哪兩兩類？3、簡述生生產(chǎn)性試試驗的目目的。4、簡述科科研性試試驗的目目的。5、試對比比真型試試驗與模模型試驗驗。6、簡述靜靜力試驗驗與動力力試驗的的不同。。7、闡述短短期試驗驗與長期期試驗的的區(qū)分。。8、說明試試驗室試試驗與現(xiàn)現(xiàn)場試驗驗的不同同。22建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗第三章結(jié)構(gòu)試驗驗的荷載載設(shè)備23建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗結(jié)構(gòu)試驗驗中的加加載方法法：重力加載載法；液壓加載載法；慣性力加加載法；；機械力加加載法；；氣壓加載載法；電磁加載載法；人激振動動加載法法；環(huán)境隨機機振動激激振法。。24建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗重力加載載法：包括重力力直接加載載法和杠桿加載載法。直接加載載法應(yīng)注意避避免因荷荷重塊產(chǎn)生拱作用而改變荷載分分布。杠桿加載載法結(jié)構(gòu)變形形后荷載載不改變，但但無法自行行卸載。25建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗重力加載載法：預(yù)應(yīng)力鋼鋼－混凝凝土組合合梁長期期荷載試試驗建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗液壓加載載法：目前結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗中中最常用用的加載載方法；；可適用于于靜、動載載試驗，噸噸位可大大、可小小；液壓加載載方法?液壓加載載系統(tǒng)和和試驗臺臺座；?結(jié)構(gòu)試驗驗機系統(tǒng)統(tǒng)。液壓加載裝置置?液壓加載器；；?結(jié)構(gòu)試驗機；；?地震模擬振動動臺。26?液壓加載系統(tǒng)統(tǒng)；?電液伺服液壓壓系統(tǒng)；27建筑結(jié)構(gòu)試驗驗液壓加載器：：液壓千斤頂電動泵28建筑結(jié)構(gòu)試驗驗液壓加載系統(tǒng)統(tǒng)：組成部分?液壓加載器?液壓控制臺?反力架?臺座適用于各類結(jié)結(jié)構(gòu)的靜載試試驗（包括擬擬靜力試驗））29建筑結(jié)構(gòu)試驗驗液壓加載系統(tǒng)統(tǒng)：5M鋼桁架結(jié)結(jié)構(gòu)靜力分析試驗驗液壓千斤頂手動油泵豎向反力架支墩10000kN垂向加載油缸建筑結(jié)構(gòu)試驗驗結(jié)構(gòu)試驗機：：水平伺服跟動裝置球鉸及微動橫梁縮緊機構(gòu)探測裝置垂向伺服跟動裝置3000kN水平加載裝置橫梁升降機構(gòu)1500kN水平加載裝置10000kN大型多功功能試驗機系系統(tǒng)（同濟大大學(xué)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗室）3031建筑結(jié)構(gòu)試驗驗地震模擬振動動臺：同濟大學(xué)土木木工程防災(zāi)國家重點試試驗室美國MTS公公司三向六自自由度維模擬地震震振動臺，臺面尺寸4m×4m，最最大試件質(zhì)量25t。32建筑結(jié)構(gòu)試驗驗慣性力加載法法：利用運動物體體質(zhì)量的慣性性施加動力荷載；沖擊力加載法法?初位移加載法法；?初速度加載法法；?反沖激振法。。離心力加載法法?優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡簡單，容易產(chǎn)產(chǎn)生較大振幅幅和激振力；；?缺點：頻率低低，振幅調(diào)節(jié)節(jié)難，只能產(chǎn)產(chǎn)生簡諧荷載。直線位移慣性性力加載法?激振力大，但但頻率較?。ǎ?lt;1HZ），且且設(shè)備笨重。。33建筑結(jié)構(gòu)試驗驗慣性力加載法法：初位移加載法法初速度加載法法34建筑結(jié)構(gòu)試驗驗機械力加載法法：常用機具包括括：吊鏈（葫葫蘆）、卷揚揚機、花籃螺螺絲、螺旋千斤斤頂、彈簧等等；適用于施加水平荷載；優(yōu)點：設(shè)備簡單，集集中力的方向向便于控制；；缺點：荷載較小，加加卸載速度慢慢，荷載作用用點的變形會引起荷荷載值的較大大改變。35建筑結(jié)構(gòu)試驗驗氣壓加載法：：利用壓縮空氣氣加載，利用用抽真空產(chǎn)生生負(fù)壓加載；適用于平板、、殼體等平面結(jié)構(gòu)施加均布荷載；優(yōu)點：加、卸載方便便，荷載穩(wěn)定定、安全，結(jié)結(jié)構(gòu)破壞時能夠自動動卸載；缺點：加載面無法觀觀測。36建筑結(jié)構(gòu)試驗驗電磁加載法：：可進行靜、動載試驗；電磁式激振器器?優(yōu)點：頻率范圍寬、、重量輕、控控制方便、可可按給定信號產(chǎn)生多個個波形的激振振力；?缺點：激振力不大、、適用于小型型結(jié)構(gòu)試驗。。電磁振動臺?優(yōu)點：頻率范圍寬、、振動穩(wěn)定、、波形失真小小、振幅和頻率的調(diào)節(jié)節(jié)較為方便、、容易實現(xiàn)自自動控制；?缺點：激振力小、適適用于小型結(jié)結(jié)構(gòu)試驗。37建筑結(jié)構(gòu)試驗驗人激振動加載載法：人身體有規(guī)律的運動，在共振情況下可產(chǎn)生生較大的激振力（有有阻尼自由振振動）。環(huán)境隨機振動動激振法：又稱脈動法；由地面脈動產(chǎn)產(chǎn)生建筑物脈脈動，再對其其進行模態(tài)參參數(shù)識別。38建筑結(jié)構(gòu)試驗驗荷載支承設(shè)備備和試驗臺座座：支座；荷載支承機構(gòu)構(gòu)；結(jié)構(gòu)試驗臺座座；現(xiàn)場試驗荷載載裝置。39建筑結(jié)構(gòu)試驗驗支座：支墩：簡易支支座，鋼或鋼鋼筋砼制作，，現(xiàn)場試驗多多為磚砌體；支座作用形式式：滾動鉸支座、固定鉸支座、球鉸支座；對鉸支座的基基本要求（課課本P58－－59）?必須保證結(jié)構(gòu)構(gòu)在支座處能能自由轉(zhuǎn)動；；?必須保證結(jié)構(gòu)構(gòu)在支座處力力的傳遞；?構(gòu)件支座處鉸鉸的上下墊板板要有一定剛剛度；?滾軸長度，一一般取為試件件支承處截面面寬度；?滾軸直徑，可可按表選用，，并進行強度度驗算。40建筑結(jié)構(gòu)試驗驗支座：41建筑結(jié)構(gòu)試驗驗荷載支承機構(gòu)構(gòu)：又稱反力架或荷載架；試驗室試驗?反力架（由橫橫梁立柱組成成）；?抗彎大梁或空空間桁架式臺臺座（適用于于中小型構(gòu)件件）、試驗臺座?！，F(xiàn)場試驗?反力支架（包包括平衡重、、錨固樁頭、、現(xiàn)澆地梁和和箍架等）。建筑結(jié)構(gòu)試驗驗荷載支承機構(gòu)構(gòu)：試驗臺座（槽槽式）豎向反力架42立柱橫梁43建筑結(jié)構(gòu)試驗驗荷載支承機構(gòu)構(gòu)：水平反力架44建筑結(jié)構(gòu)試驗驗結(jié)構(gòu)試驗臺座座：抗彎大梁式臺臺座和空間桁桁架式臺座?適用于中小型型構(gòu)件試驗，，跨度短、荷荷載?。?特點：自平衡衡式，對支座座和支承條件件無要求。空間桁架式臺臺座抗彎大梁式臺臺座45建筑結(jié)構(gòu)試驗驗結(jié)構(gòu)試驗臺座座：（試驗臺臺座）板式試驗臺座座?RC板或PC板（厚板）），由結(jié)構(gòu)自自重和剛度來來平衡所施加的荷載。。?槽式試驗臺座座：加載點可可沿臺座縱向向移動，但由由于地腳螺絲較松松，不適用于動力荷載試試驗。?地腳螺絲式試試驗臺座：可可適用于靜力試驗和動力試驗，但試件就位位靈活性差，螺絲受損后后修復(fù)困難。箱式試驗臺座座?特點：承載力高、剛度大、臺座空間利用率高高，但安裝和移動設(shè)設(shè)備困難。46建筑結(jié)構(gòu)試驗驗結(jié)構(gòu)試驗臺座座：（試驗臺臺座）抗側(cè)力試驗臺臺座?作用：通過拉拉壓千斤頂或或電液伺服加加載系統(tǒng)對試試件施加模擬地震震作用的低周周反復(fù)荷載，，進行擬動力和擬靜力試驗。?試驗臺座采用用RC或PC的實體墻或或箱形墻，有有L型、U型等。47建筑結(jié)構(gòu)試驗驗槽式試驗臺座座：槽式試驗臺座座，高出地面面500mm（同濟大學(xué)學(xué)建筑結(jié)構(gòu)試試驗室）48建筑結(jié)構(gòu)試驗驗現(xiàn)場試驗荷載載裝置：關(guān)鍵問題：如如何提供支座反力。解決方法?平衡重式?壓樁作為地錨錨?成對試驗加載載49建筑結(jié)構(gòu)試驗驗思考題：1、簡述重力力加載法的特特點。2、如何避免免重力加載法法中的拱效應(yīng)應(yīng)？3、液壓加載載器有哪幾種種？4、電液伺服服加載系統(tǒng)的的主要功能有有哪些？5、闡述機械械力加載法的的常用機具及及其特點。6、簡述氣壓壓加載法的優(yōu)優(yōu)點和缺點。。7、支座有哪哪幾種基本形形式？8、結(jié)構(gòu)試驗驗臺座的分類類及其特點。。50建筑結(jié)構(gòu)試驗驗第四章結(jié)構(gòu)試驗的數(shù)數(shù)據(jù)采集和測測量儀器51建筑結(jié)構(gòu)試驗驗主要內(nèi)容4.1概述4.2傳感器4.3記錄器4.4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)統(tǒng)52建筑結(jié)構(gòu)試驗驗4.1概述數(shù)據(jù)采集：用用多種儀器和和裝置測量結(jié)結(jié)構(gòu)試驗中的的輸入（作用）和輸輸出（效應(yīng)、、響應(yīng)）數(shù)據(jù)據(jù)。結(jié)構(gòu)試驗數(shù)據(jù)據(jù)采集的發(fā)展展過程：?人工測量、人人工記錄：直直尺、秤等?儀器測量、人人工記錄：YJ-5應(yīng)變變儀等?儀器測量、儀儀器記錄：傳傳感器+X-Y記錄儀儀等?數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)統(tǒng)：輸力強數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)統(tǒng)等建筑結(jié)構(gòu)試驗驗傳感器感受部分顯示、記錄部部分放大器放大部分分析儀器顯示器記錄器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)統(tǒng)5354建筑結(jié)構(gòu)試驗驗結(jié)構(gòu)靜力試驗驗：主要測量量局部纖維應(yīng)應(yīng)變和整體變變形，多使用復(fù)合式儀表。結(jié)構(gòu)動力試驗驗：量測結(jié)構(gòu)構(gòu)動力特征和和動態(tài)反應(yīng)，，使用動態(tài)模擬儀器器。數(shù)據(jù)采集的儀儀器設(shè)備（按按功能與使用情情況分）：傳感器、放大器、、顯示器、記記錄器、分析析儀器等。4.1概述（續(xù)）55建筑結(jié)構(gòu)試驗驗測量儀器設(shè)備備的主要技術(shù)術(shù)性能指標(biāo)：：?刻度值（最小分度值值）：指示或或顯示裝置所所能指示的最最小量測值。?量程：儀器可以測測量的最大范范圍。?靈敏度：儀器對被測測物理量變化化的反應(yīng)能力力。?分辨率：測量被測物物理量最小變變化值的能力力。?線性度：儀器校準(zhǔn)曲曲線對理想擬擬合直線的接接近程度。?穩(wěn)定性：規(guī)定時間內(nèi)內(nèi)保持示值與與特性參數(shù)不不變的能力。。?重復(fù)性：重復(fù)測試同同一數(shù)值時保保持示值一致致的能力。?頻率響應(yīng)：動測儀器輸輸出信號隨輸輸入信號變化化的特性。4.1概述（續(xù)）56建筑結(jié)構(gòu)試驗驗結(jié)構(gòu)試驗對儀儀器設(shè)備的使使用要求?自重輕、尺寸寸小，不影響響結(jié)構(gòu)工作與與受力；?合適的靈敏度度和量程；?安裝使用方便便，穩(wěn)定性和和重復(fù)性好；；?價廉耐用，可可重復(fù)使用，，安全可靠，，維修容易；；?多功能，多用用途，適應(yīng)多多方面需要。。數(shù)據(jù)采集應(yīng)遵遵循同時性和客觀性原則。為確定儀器設(shè)設(shè)備的靈敏度度和精確度、、確定試驗數(shù)數(shù)據(jù)的誤差，應(yīng)在試驗前后對儀器設(shè)備進進行標(biāo)定。4.1概述（續(xù)）57建筑結(jié)構(gòu)試驗驗4.2傳感器（一）基本原原理：（教材P70-71））機械式傳感器器：利用機械原原理進行工作作，包括感受受機構(gòu)、轉(zhuǎn)換機械械、顯示裝置置和附屬裝置置四部分。電測傳感器：利用某種特特殊材料的電電學(xué)性能、或或某種裝置的電學(xué)原原理，把所需需測量的非電電物理量變化化轉(zhuǎn)換成電量變化，，主要包括感感受部分、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換部分、傳傳輸部分和附屬裝置置四部分。其他傳感器：包括紅外線線傳感器、激激光傳感器、、光纖傳感器和超聲聲波傳感器等等。建筑結(jié)構(gòu)試驗驗（二）電阻應(yīng)應(yīng)變計工作原理：利用某種金金屬絲導(dǎo)體的的“應(yīng)變電阻效應(yīng)應(yīng)”。構(gòu)造組成：?引出線?覆蓋層層?電阻柵柵?基底材材料58dRR=KεK：靈敏敏系數(shù)數(shù)ε：應(yīng)應(yīng)變單位應(yīng)應(yīng)變引引起的的相對電電阻變變化59建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗（二））電阻阻應(yīng)變變計（（續(xù)））電阻應(yīng)應(yīng)變計計的特點：靈敏敏度高高，應(yīng)應(yīng)變片片尺寸寸?。ǎ☉?yīng)力力集中區(qū)區(qū)密集集貼片片），，質(zhì)量量輕，，粘貼貼牢固固，適適用于于高、、低溫環(huán)環(huán)境（（-50℃～～100℃℃）。主要技技術(shù)指指標(biāo)?電阻值值R：120ΩΩ。?標(biāo)距l(xiāng)：即電電阻柵柵的有有效長長度。。鋼筋筋片2×1、3×2等，砼片片80×4、100×5等（（大于于4倍倍最大大粗骨骨料粒粒徑，，還與應(yīng)應(yīng)變梯梯度有有關(guān)））。?靈敏度度系數(shù)數(shù)K：即單單位應(yīng)應(yīng)變引引起應(yīng)應(yīng)變計計的電電阻變變化。。應(yīng)與應(yīng)應(yīng)變儀儀的靈靈敏度度系數(shù)數(shù)設(shè)置置相協(xié)協(xié)調(diào)。。建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗（二））電阻阻應(yīng)變變計（（續(xù)））電阻應(yīng)應(yīng)變儀儀的分分類?按電阻阻柵的的種類類分：：絲繞繞式、、短接式式、箔箔式、、半導(dǎo)導(dǎo)體式式、焊焊接式；；?按電阻阻柵的的形狀狀分：：單向向應(yīng)變變片、應(yīng)應(yīng)變花花（雙雙向、、三向向）；；?按基底底材料料分：：紙基基、膠膠基；；?按使用用極限限溫度度分：：低溫溫、常常溫、高高溫。。60三向應(yīng)應(yīng)變花花61建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗電阻應(yīng)應(yīng)變計計的粘粘貼方方法：：順序工作內(nèi)內(nèi)容方法要求外觀檢檢借助放放大鏡鏡肉眼眼檢查查應(yīng)變片片應(yīng)無無氣泡泡、霉霉變、、銹點點、1應(yīng)變片片檢查查分選擇擇查阻值檢檢查測點檢檢查用萬用用表檢檢查用單臂臂電橋橋測量量電阻阻值并并分組檢查測測點處處表面面狀況況柵級應(yīng)應(yīng)平直直、整整齊均均勻應(yīng)無短短路或或斷路路同一測測區(qū)應(yīng)應(yīng)用阻阻值基基本一一致的的應(yīng)變計，，相差差不大大于0.5%測點應(yīng)應(yīng)平整整、無無缺陷陷、無無裂縫縫打磨用砂布布或磨磨光機機平整、、無浮浮漿、、并不不使斷斷面減減少用丙酮酮或酒酒精清清洗清洗打底棉花干干擦是是無污污染膠層厚厚度0.05-0.1mm左右，，硬后后用砂布布打磨磨2測點處處理測線定定位上膠用鑷子子夾應(yīng)應(yīng)變計計引出出線，，在縱線與與應(yīng)變變方向向一致致測點上上十字字中心心與應(yīng)應(yīng)變計計上的的標(biāo)擠壓背面上上一層層薄膠膠，測測點也也涂上薄膠膠，將將片對對準(zhǔn)放放上在應(yīng)變變計上上蓋一一小片片玻璃璃擠出多多余膠膠水志對準(zhǔn)準(zhǔn)膠層應(yīng)應(yīng)盡量量薄，，并注注意應(yīng)應(yīng)變計計位紙，用用手指指沿一一個方方向滾滾壓，，置不不滑動動。3應(yīng)變計計粘貼貼加壓快干膠膠粘貼貼，用用手指指輕壓壓1-2分鐘，，其它它膠則則適當(dāng)當(dāng)方法法加壓1-2小時膠層應(yīng)應(yīng)盡量量薄，，并注注意應(yīng)應(yīng)變計計位置不滑滑動。。順序工作內(nèi)容方法要求4固化處理自然干燥在室溫15度以上，濕度60%以下1-2天膠強度達(dá)到要求人工固化氣溫低，濕度大，在自然干燥后，用人工加溫度。加熱溫度不超過50度，且受熱均勻5粘貼質(zhì)量檢查外觀檢查、阻值檢查、絕緣度檢查6導(dǎo)線連接引出線絕緣應(yīng)變計引出線底下貼膠布保證引出線不與試件形成短路。固定點設(shè)置用膠固定電線保證電線輕微拉動時，引出線不斷導(dǎo)線焊接把引出線與導(dǎo)線焊接無虛焊7防潮防護62建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗電阻應(yīng)應(yīng)變計計的粘粘貼方方法（（續(xù)））：63建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗（三））應(yīng)變變測量量電阻應(yīng)應(yīng)變計計測量量應(yīng)變變?采用惠惠斯登登電橋橋（1/4電橋橋接法法、半半橋接接法、、全橋橋接法），，將電電阻變變化轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為為電壓壓或電電流的的變化化，使使信號號放大，，從而而進行行測量量；?讀數(shù)：：零位讀讀數(shù)法法（電電阻））、偏位讀讀數(shù)法法（電電壓））惠斯登登電橋橋64建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗（三））應(yīng)變變測量量（續(xù)續(xù)）電阻應(yīng)應(yīng)變計計測量量應(yīng)變變?溫度補補償技技術(shù)：粘貼貼在試試件測測點上上的應(yīng)應(yīng)變計計所反反映的的應(yīng)變值值，除除了試試件受受力的的變形形外，，還包包含試試件與與應(yīng)變變計受溫度影影響而產(chǎn)生生的變變形和和由于于試件件材料料與應(yīng)應(yīng)變計計的溫度度線膨膨脹系系數(shù)不不同而而產(chǎn)生生的變變形等等。這這種變變形不不是荷載載效應(yīng)應(yīng)，一一般采采用溫溫度補補償方方法加加以消消除。。?消除溫溫度影影響的的方法法：溫度補補償法。65建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗溫度補補償應(yīng)應(yīng)變計計法66建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗（三）應(yīng)變測量（（續(xù)）其他方法測量應(yīng)變變?位移法：?用兩點之間的相對對位移近似表示兩兩點之間的平均應(yīng)應(yīng)變?小標(biāo)距（50mm～250mm））：手持應(yīng)變儀（（引申儀）、杠桿引申儀、百分分表、位移傳感器器；?大標(biāo)距：收斂儀、、水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀儀。?光測法：多用于結(jié)構(gòu)局部部應(yīng)力分析（云紋紋法、激光衍射法、光彈法）。。ε=Δl/l67建筑結(jié)構(gòu)試驗（四）力傳感器和和壓力傳感器主要有機械式傳感器和電測式傳感器兩類；機械式：拉力測力力計、壓力測力計計、拉壓力測力計計；電測式（應(yīng)變式））：壓力傳感器、、拉壓傳感器（較較為常見，采用應(yīng)變計計量測方法，可自自制）。電測式荷載傳感器器建筑結(jié)構(gòu)試驗（五）線位移傳感感器簡稱位移傳感器；機械式百分表、電電子百分表、千分分表、位移計、量程1～3mm量程10～30mm水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀等。機械式百分表量程50、100、200、300mm電子百分表6869千分表經(jīng)緯儀建筑結(jié)構(gòu)試驗（五）線位移傳感感器（續(xù)）位移計建筑結(jié)構(gòu)試驗（六）角位移傳感感器傾角儀、傾角傳感感器等。（七）裂縫測量儀儀器裂縫測量的兩項內(nèi)容：開裂時刻與與位置、裂縫寬度度與長度；判斷裂縫是否出現(xiàn)現(xiàn)的方法?目測?應(yīng)變?曲線試件表面刷白，裂裂縫一般與主拉應(yīng)應(yīng)力垂直；通過鋼筋應(yīng)變和砼砼應(yīng)變綜合判定；；通過P－Δ、P－－γ曲線拐點判定定。常用裂縫寬度測量儀器：讀數(shù)顯微鏡、裂裂縫標(biāo)尺。70?建筑結(jié)構(gòu)試驗（八）測振傳感器器基本原理：測量結(jié)構(gòu)振動參參數(shù)（位移、速度度、加速度等）的儀器?利用相對運動原理理手持式測振儀；慣性式測振傳感器器。?利用慣性原理傳感器的頻率特性應(yīng)盡可能大應(yīng)盡可能大?位移傳感器：w?wn?加速度傳感器：wnww為振動體的頻率wn為傳感器固有頻率率7172建筑結(jié)構(gòu)試驗（八）測振傳感器器（續(xù)）磁電式速度傳感器器（教材P84-85）?靈敏度高、性能穩(wěn)穩(wěn)定壓電式加速度傳感感器（教材P86）?優(yōu)點：動態(tài)范圍大（可可達(dá)105g），頻率范圍寬寬，穩(wěn)定性好，機械強度高高，溫度范圍寬；；?缺點：靈敏度較低。壓電傳感器73建筑結(jié)構(gòu)試驗4.3記錄器（一）概況（教材P70-71）數(shù)據(jù)的記錄方式：：模擬式、數(shù)字式。常用記錄器：光線線示波器、磁帶記記錄儀、磁盤驅(qū)動動器、X－Y記錄儀。。（二）X－Y記錄錄儀模擬式記錄器；可記錄一個X軸（荷載）、二～三個Y軸（位移、應(yīng)變等）；多用于靜力測試。74建筑結(jié)構(gòu)試驗（三）光線示波器器模擬式記錄器；可同時記錄多條曲曲線；主要用于振動測試。（四）磁帶記錄儀儀有模擬式和數(shù)字式兩種；多用于測量振動參數(shù)；特點：工作頻帶寬、同同時多通道記錄、、錄放速度可調(diào)、可將磁信號還原原為電信號。75建筑結(jié)構(gòu)試驗4.4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（一）數(shù)據(jù)采集系系統(tǒng)的組成（教材P90圖4-23）傳感器部分：包含電測傳感器器數(shù)據(jù)采集部分：掃描傳感器，對對數(shù)據(jù)進行采集計算機部分：控制數(shù)據(jù)采集儀儀，并進行數(shù)據(jù)處處理按系統(tǒng)組成模式分分：?大型專用系統(tǒng)?分散式系統(tǒng)?小型專用系統(tǒng)?組合系統(tǒng)76建筑結(jié)構(gòu)試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組組成77（二）數(shù)據(jù)采集過過程（教材P90-92）結(jié)構(gòu)試驗的原始數(shù)數(shù)據(jù)；力、線位移移、角位移、應(yīng)變和溫度等物理理量A/D轉(zhuǎn)換掃描采集把物理量轉(zhuǎn)變?yōu)殡婋娦盘杺鞲衅鞲惺芨鞣N物理量實時屏幕圖象顯示示存入文件計算處理從數(shù)據(jù)采集儀讀入入數(shù)據(jù)打印輸出、存入磁磁盤放入內(nèi)存系數(shù)換算計算機數(shù)據(jù)采集儀建筑結(jié)構(gòu)試驗數(shù)據(jù)后處理打印輸出數(shù)據(jù)流通過程圖建筑結(jié)構(gòu)試驗（二）數(shù)據(jù)采集過過程（續(xù)）（教材P90-92）數(shù)據(jù)采集程序框圖圖啟動處理測試參數(shù)文件件儀器狀態(tài)的診斷測測試建立存放數(shù)據(jù)的文文件設(shè)置屏幕曲線顯示示的坐標(biāo)系采集初讀數(shù)采集待命，可選擇擇下一步操作如：①一次采集；；②連續(xù)采集；③③終止運行一次采集a)掃描采集；b)存入文件；c)屏幕曲線顯示示；d)打印輸出終止連續(xù)采集a)掃描采集；b)存入文件；c)屏幕曲線顯示示；準(zhǔn)備階段集階段78正式采79建筑結(jié)構(gòu)試驗思考題：1、數(shù)據(jù)采集應(yīng)遵遵循的兩個原則是是什么？2、傳感器的功能能是什么？3、簡述電阻應(yīng)變變計的工作原理。。4、簡述電阻應(yīng)變變計的主要粘貼步步驟。5、何謂1/4電電橋、半橋接法以以及全橋接法。6、簡述電阻應(yīng)變變計的構(gòu)造組成。。7、常用的位移傳傳感器有哪些？8、裂縫測量主要要有哪兩項內(nèi)容，，常用方法是什么么？9、常用的數(shù)據(jù)記記錄器有包括哪些些？10、簡述數(shù)據(jù)采采集系統(tǒng)的硬件組組成。80建筑結(jié)構(gòu)試驗第二章結(jié)構(gòu)試驗驗設(shè)計81建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗主要內(nèi)容容2.1概述2.2試件設(shè)計計2.3結(jié)構(gòu)試驗驗的模型型設(shè)計2.4結(jié)構(gòu)試驗驗荷載設(shè)設(shè)計2.5結(jié)構(gòu)試驗驗的觀測測設(shè)計2.6材料的力力學(xué)性能能與結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗的的關(guān)系2.7結(jié)構(gòu)試驗驗大綱和和試驗基基本文件件82建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗2.1概述結(jié)構(gòu)試驗驗全過程程包括：：試驗設(shè)設(shè)計、試試驗準(zhǔn)備備、試驗驗實施和試驗驗分析等等幾部分分。結(jié)構(gòu)試驗驗設(shè)計定定義(P9)：：?對結(jié)構(gòu)試試驗進行行全面的的設(shè)計與規(guī)劃；?設(shè)計的計計劃和試試驗大綱綱對試驗驗起著統(tǒng)管全局局和具體指導(dǎo)的作用。。83建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗2.1概述（續(xù)續(xù)）試驗設(shè)計計的主要要內(nèi)容（（以簡支支梁試件件設(shè)計為為對象））(1)確定試驗驗參數(shù)，結(jié)合試試驗經(jīng)費費與時間間，進行行試件設(shè)設(shè)計?如適筋梁梁試驗：：強剪弱弱彎原則則、板的的抗剪問問題、梁梁截面尺寸的確確定、經(jīng)經(jīng)濟配筋筋率問題題。(2)加載設(shè)計計?支承條件件、加載載方式（（等彎矩矩段）、、加載設(shè)設(shè)備、加加載制度（荷載載與位移移混合控控制）。。(3)觀測設(shè)計計?P-Δ、、撓度、、裂縫、、應(yīng)變、、曲率等等。盡可可能多地地測量內(nèi)內(nèi)容，充分分利用試試驗。84建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗2.2試件設(shè)計計縮尺模型型與足尺尺模型?縮尺模型型必須滿滿足嚴(yán)格格的相似似條件。。試件設(shè)計計的內(nèi)容容及要求求?內(nèi)容：試試件形狀狀的選擇擇、試件件尺寸與與數(shù)量的的確定、、構(gòu)造措施施等；?要求：結(jié)結(jié)構(gòu)與受受力的邊邊界條件件、試驗驗的破壞壞特征、、試驗的加加載條件件。85建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗2.2試件設(shè)計計（續(xù)））（一）試試件形狀狀基本原則則：受力條件件和邊界條件件的模擬。。如框架節(jié)節(jié)點的試試驗方案案，板柱柱結(jié)構(gòu)的的受力特特征（板板帶寬度的選選?。?。（二）試試件尺寸寸尺寸效應(yīng)應(yīng)（構(gòu)件件與結(jié)構(gòu)構(gòu)）；混凝土抗抗壓強度度試驗100××100×100150××150×150200××200×2000.951.01.0586建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗（三）試試件數(shù)量量生產(chǎn)性試試驗：按按試驗任任務(wù)的要要求來確確定試件件數(shù)量。。科研性試試驗：(1)單因素根據(jù)因素素的水平平數(shù)來確確定試件件數(shù)量；；(2)多因素采用正交試驗驗設(shè)計法來來進行試試驗設(shè)計計并對試驗驗結(jié)果進進行科學(xué)學(xué)分析。。多因素試試驗存在在的問題題：(1)全面試驗驗的次數(shù)數(shù)（試件件數(shù)量））與實際際可行的的試驗次次數(shù)之間的矛矛盾。n個因素素，m個個水平，，則全面面試驗次次數(shù)mn。(2)實際所做做的少數(shù)數(shù)試驗與與全面掌掌握內(nèi)在在規(guī)律的的要求之之間的矛盾。。87建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗（三）試試件數(shù)量量（續(xù)））正交試驗驗設(shè)計：：指利用用事先制制好的正正交表來來安排多多因素試驗驗，并進進行試驗驗結(jié)果分分析的一一種試驗驗設(shè)計方方法。?正交表是正交試試驗設(shè)計計法中合合理安排排試驗并并對試驗結(jié)果進進行統(tǒng)計計分析的的一種特特殊表格格。?常用正交交表有L4(23)、L9(34)、L12(31×24)等。試驗次數(shù)數(shù)因素的水水平數(shù)因素數(shù)88建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗（三）試試件數(shù)量量（續(xù)））正交表的的特點（（凡符合合下列兩兩個特點點的表均均稱為正正交表）：：(1)每一列中中，不同同的數(shù)字字出現(xiàn)的的次數(shù)相相等；(2)任意兩列列中，將將同一橫橫行的數(shù)數(shù)字看成成有序數(shù)數(shù)對（左列的的數(shù)放在在前，右右列的數(shù)數(shù)放在后后）則每每種數(shù)對出現(xiàn)現(xiàn)的次數(shù)數(shù)相等。。如（1、2））（1、、1）（2、1）（2、2））各出現(xiàn)現(xiàn)一次。。89312212121211122因素水平試件1234建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗（三））試件件數(shù)量量（續(xù)續(xù)）L4(23)正交交表90建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗（三））試件件數(shù)量量（續(xù)續(xù)）完全試試驗的的試件件數(shù)量量23455322431024312541681256625382764125249162512345因素水平911234567894123312231312323131221231231231111222333因素水平試件建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗（三））試件件數(shù)量量（續(xù)續(xù)）L9(34)正交交表92建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗22223122121211212112212211112112211221121212121212122221111333123456789101154321因素水平試件（三））試件件數(shù)量量（續(xù)續(xù)）L12(31×24)正交交表建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗（三））試件件數(shù)量量（續(xù)續(xù)）正交試試驗結(jié)結(jié)果分分析——直觀分分析法法?目的：：(1)確定各各因素素的主主次關(guān)關(guān)系；；(2)確定各各影響響因素素的最最佳水水平。。?具體步步驟：：(1)填寫評價指指標(biāo)，將每每個試件的的試驗結(jié)果果填入正交交表的右欄內(nèi)；；(2)計算各因素素的水平效效應(yīng)值Kmf、Kmf和極差Rm值。(3)比較各因素素的極差R值，根據(jù)據(jù)其大小，，列出各因因素的主次關(guān)系。。R值較大大者，即對對試驗結(jié)果果的影響較較大、即主主要因素。(4)比較同一因因素下各水水平的效應(yīng)應(yīng)值Kmf，能使指標(biāo)標(biāo)達(dá)到滿意值的為為較理想的的水平值。。93

相應(yīng)的指標(biāo)值之和Kmf

＝Kmf，m列第f水平的

重復(fù)次數(shù)Rm

m列中Kmf的極大值與

極小值之差94建筑結(jié)構(gòu)試試驗（四）結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗加載載與測試對對試件設(shè)計計的要求試件支承條條件的要求求：支承點點的水平、、局壓、支支承點的明確（跨跨度）。試件加載點點的要求：：分配梁（（簡支梁型型式）、局局壓。試件破壞型型式和破壞壞機制的要要求：如彎與剪的破破壞問題、節(jié)點點與梁柱構(gòu)構(gòu)件的強度度問題、防防止粘結(jié)滑滑移的措施。試驗測量的的要求：預(yù)預(yù)埋件、預(yù)預(yù)留孔道、、預(yù)貼應(yīng)變變片。輔助試件的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的單體試件。95建筑結(jié)構(gòu)試試驗2.3結(jié)構(gòu)試驗的的模型設(shè)計計結(jié)構(gòu)模型設(shè)設(shè)計要求按按相似理論論進行設(shè)計計，以保證證“試驗過程與與試驗結(jié)果果相似”?幾何相似?材料相似?

物理相似?

荷載相似科研性試驗驗中常采用用小型試件件，即縮尺模型。96建筑結(jié)構(gòu)試試驗2.3結(jié)構(gòu)試驗的的模型設(shè)相似原理相似原理是研究自然然界相似現(xiàn)現(xiàn)象的性質(zhì)質(zhì)和鑒別相相似現(xiàn)象的基本原原理，由三三個相似定定理組成：：?第一相似定定理：彼此相似似的現(xiàn)象，，單值條數(shù)也相同，，由牛頓在在1786年首先提提出，它確確定了相似似現(xiàn)象的性質(zhì)。?第二相似定定理：某一現(xiàn)象象各物理量量之間的關(guān)關(guān)系方程式式，都可表示為相似似準(zhǔn)數(shù)之二相似定理也稱π定理，為模型設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。?第三相似定定理：現(xiàn)象的單單值條件相相同，并且且由單值條條件導(dǎo)出的相似準(zhǔn)數(shù)數(shù)相等，是是現(xiàn)象彼此此相似的充充要條件。。97建筑結(jié)構(gòu)試試驗2.3結(jié)構(gòu)試驗的的模型設(shè)計計（續(xù)）（一）模型型的相似要要求和相似似常數(shù)相似常數(shù)的的獨立性幾何相似要求模型和和真型之間間所有對應(yīng)應(yīng)部分尺寸寸成比例。。Sl（長度）、SA（面積）、、Sw（抗彎模量量），SI（慣性矩）），Sx（位移）、、Sε（應(yīng)變）。。質(zhì)量相似Sm（質(zhì)量）、、Sρ（比重）。。荷載相似SP（集中力））、Sw（面力）、、Sq（體力）98建筑結(jié)構(gòu)試試驗（一）模型型的相似要要求和相似似常數(shù)（續(xù)續(xù)）物理相似Sσ（應(yīng)力）、、Sτ（剪力）、、Sγ（剪切角））、SE（彈性模量）。時間相似St，時間相似似不是指時時刻相似，，而是指時時刻的間隔隔相似。邊界條件相相似指模型的支支承與約束束條件相似似。初始條件針對動力問問題，包括括初始位置置、位移、99建筑結(jié)構(gòu)試試驗（二）模型型設(shè)計的相相似條件（（教材P19-25）按模型設(shè)計計的相似理理論確定相相似條件的的方法有：：方程式分析法、、量綱分析析法。方程式分析析法：已知各參參數(shù)與物理理量的函數(shù)數(shù)關(guān)系，并并有顯式表達(dá)達(dá)式時。適適用于較簡簡單的物理理現(xiàn)象。量綱分析法：對較復(fù)雜的物物理現(xiàn)象，不能能用顯式表達(dá)參數(shù)的合理選擇對模型設(shè)計具有決定性的作用。取決于對該物理理現(xiàn)象的正確認(rèn)認(rèn)識程度?=1???2lSSσ???lEfSSS100建筑結(jié)構(gòu)試驗（二）模型設(shè)計計的相似條件（（續(xù)）1、靜力試驗?zāi)ＤＰ偷南嗨茥l件件（P20）可見，相似常數(shù)數(shù)的數(shù)目多于相相似條件的數(shù)目目，模型設(shè)計時須預(yù)先假假設(shè)幾個相似常常數(shù)，一般假設(shè)設(shè)幾何相似常數(shù)Sl和材料相似常數(shù)SE。?=1?=1?Sp?Sp?Sp?SlSM?S??Sγ?Sl??Sσ?Sγ?Sl??Sγ?Sl建筑結(jié)構(gòu)試驗1、靜力試驗?zāi)ＤＰ偷南嗨茥l件件（續(xù)）考慮自重荷載的的模型相似條件件=1=1=1M4??Sf?SE?2，此時模型材料料很難實現(xiàn)，1Sl①當(dāng)σm=σp，Sσ=1，Sγ=只能采用附加質(zhì)質(zhì)量方法，但強強度與剛度須保保持不變。，須提高測量精精2度。101Sγ——為材料容重的相相似常數(shù)dtm?dx/dtmdx/dt102建筑結(jié)構(gòu)試驗2、動力試驗?zāi)ＤＰ偷南嗨茥l件件（教材P22-23）單自由度體系受受迫振動的振動動方程dxdtd2x2md2xgdt2+kx=?m+c22kx2d2xg/dt2d2x/dt2=?+c?dx/dt21+即：x為未知量∴動力模型的相似似條件為?Sc?St/Sm=1??SkSmSmSkSw=此外，自頻及周期的相似常數(shù)為：：ST=運動初始條件的的相似：SlStSlSt&S&x&=Sx&=Sx=Sl)之間，SE/Sρ∈[2,6模型試驗中的相相似關(guān)系：=SlSESg?Sρ?當(dāng)選用Sg=1，而Sl一般(]121，611這在模型選用材材料時很難實現(xiàn)現(xiàn)，通常需對材料試級配。?當(dāng)選用材料相同同，SE＝Sρ＝1，則Sg＝1/Sl，采用附加質(zhì)量法。103建筑結(jié)構(gòu)試驗2、動力試驗?zāi)ＤＰ偷南嗨茥l件件（續(xù)）關(guān)于重力加速度度的相似常數(shù)Sg104建筑結(jié)構(gòu)試驗4、模型材料模型材料的要求求?相似要求：材料料的基本性質(zhì)相相似。?測量要求：為便便于測量儀表有有足夠的讀數(shù)，，彈性模量應(yīng)適當(dāng)?shù)鸵灰恍?材料性能穩(wěn)定，，受環(huán)境溫度、、濕度的影響較較小。?加工制作方便3、鋼筋混凝土土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)結(jié)構(gòu)試驗?zāi)Ｐ偷牡南嗨茥l件（教材P24-25）105建筑結(jié)構(gòu)試驗4、模型材料（（續(xù)）模型材料的種類類?金屬（一般鋼材和鋁鋁合金）：彈性性好、變形量大大、泊松比與鋼筋砼相似。?塑料和有機玻璃璃：強度大、彈性性模量低、各向向同性、加工方方便、但徐變較大大、熱穩(wěn)定性較較差。?石膏：加工容易、成成本低、泊松比比與砼十分接近近、彈性模量可人為調(diào)整、但但抗拉強度低、、較脆。石膏被被廣泛用于制作作彈性模型，也可大大致模擬砼的塑塑性性能。?水泥砂漿：相比上述三種種材料，最接近近混凝土，常用用于制作砼薄壁結(jié)構(gòu)，此此時采用的鋼筋筋為鋼絲或鉛絲絲。?細(xì)石混凝土：非彈性性能較較難模擬，縮尺尺比例不宜太小小。主要缺點是粘結(jié)應(yīng)應(yīng)力模擬不好，，不適用于研究究Wmax、f等。106建筑結(jié)構(gòu)試驗2.4結(jié)構(gòu)試驗荷載設(shè)設(shè)計結(jié)構(gòu)試驗荷載的的分類?按作用形式?集中荷載、分布布荷載。?按作用方向?垂直荷載、水平平荷載、任意方方向荷載。?單調(diào)荷載、重復(fù)復(fù)荷載、反復(fù)荷荷載。?動力荷載、靜力力荷載。107建筑結(jié)構(gòu)試驗2.4結(jié)構(gòu)試驗荷載設(shè)設(shè)計（續(xù)）（一）試驗加載載圖式（教材P25）定義：試驗荷載在試驗驗結(jié)構(gòu)上的布置置形式（包括荷載類型與分布情況）試驗加載圖式要要與結(jié)構(gòu)設(shè)計計計算時荷載圖式式一致108建筑結(jié)構(gòu)試驗（二）試驗加載載裝置的設(shè)計試驗加載裝置包包括?豎向加載裝置：：荷載架?水平加載裝置：：反力架、反力力墻（砼制）?其他加載裝置：：(1)荷載傳遞裝置(2)荷載支承裝置????分配梁、墊塊或或墊梁、滑動軸承等；支座（固定式、、滑動式、鉸接式、滾動式））、支墩。109建筑結(jié)構(gòu)試驗（二）試驗加載載裝置的設(shè)計（（續(xù)）試驗加載裝置的的基本要求?????滿足最大試驗荷載的要求，并有一一定的安全儲備備50～100％％；滿足自身身剛度的的要求；；符合試驗驗結(jié)構(gòu)的的受力條條件，能能模擬試試驗結(jié)構(gòu)構(gòu)的邊界條件和和變形條條件；滿足試件件的支承承條件：：如支承承點的摩摩擦力影影響使實際彎矩矩減??；；構(gòu)造簡單單，加工工、組裝裝方便。。110建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗（三）試試驗的加加載制度度定義：結(jié)結(jié)構(gòu)試驗驗中控制制荷載與與加載時時間的關(guān)關(guān)系。結(jié)構(gòu)試驗驗的加載載制度分分類：?單調(diào)靜力力加載：：預(yù)加載載、預(yù)定定荷載、、破壞荷荷載?偽靜力加加載：荷荷載與位位移混合合的低周周反復(fù)加加載（見見后圖）?偽動力加加載：由由計算控控制，按按地震位位移反應(yīng)應(yīng)時程曲曲線加載?抗震動力力加載：：按模擬擬地震時時地面運運動加速速度地震震波加載《混凝土土結(jié)構(gòu)試試驗方法法標(biāo)準(zhǔn)》》(GB50152—92)《建筑抗抗震試驗驗方法規(guī)規(guī)程》(JGJ101-96)N111Δy=屈服位移移PPcr變形控制制1Δy2Δy3Δy4ΔyPcr荷載控制制P0.75Pγ0.75Pγ預(yù)加載建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗低周反復(fù)復(fù)加載制制度112建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗2.5結(jié)構(gòu)試驗驗的觀測測設(shè)計觀測設(shè)計計的內(nèi)容容確定測試試項目、、選擇測測點位置置、選擇擇測試儀儀器和測測試方法。。（一）觀觀測項目目的確定定試件在荷荷載作用用下的變變形分為為以下兩兩類?整體變形形：能夠夠反映試試件的整整體工作作性能，，如P-Δ、P-γγ曲線?局部變形形：ε、、ωmax、f、ττ-s曲曲線等。。113建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗（二）測測點的選選擇與布布置測點的布布置原則則?滿足試驗驗要求為為目的，，宜少不不宜多；；?測點的位位置要有有一定的的代表性；?應(yīng)布置一一定量的的校核性測測點（受力明明確的部部位）；；?測點的布布置應(yīng)便便于試驗驗時操作作和測讀讀。（三）儀儀器的選選擇與測測讀的原原則（教教材P30-31）114建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗2.6材料的力力學(xué)性能能與結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗的的關(guān)系（一）概概述結(jié)構(gòu)設(shè)計計中最基基本的公公式R≥S??抗震試驗驗中尚需需要考慮慮周期性性反復(fù)荷荷載下的的材料本本構(gòu)關(guān)系（見下下圖）。。R需要試試件材料料的基本本力學(xué)性性能數(shù)據(jù)據(jù)：fcfcuEcfyfuEsα砼反復(fù)本本構(gòu)預(yù)應(yīng)力筋筋反復(fù)本本構(gòu)115建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗（一）概概述（續(xù)續(xù)）包興格效效應(yīng)：鋼材在拉拉（壓））超過彈彈性極限限后、反反面彈性性極限會會明顯降低低。1887年年，德國國包興格格提出。。測定試件件材料力力學(xué)性能能的方法法：?直接試驗驗法，同同條件試試件；?間接測定定法（非破損損試驗法法或半破破損試驗驗法），，回彈儀、、超聲波波法等。建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗（二）材材料試驗驗結(jié)果對對結(jié)構(gòu)試試驗的影影響真正的試試件材性性很難準(zhǔn)準(zhǔn)確測得得。（三）試試驗方法法對材料料強度指指標(biāo)的影影響試件尺寸寸與形狀狀的影響響：尺寸寸效應(yīng)（（加載面面的約束束及內(nèi)部缺缺陷）fc=0.76fcu23cuft=0.76ffc'=0.83fcu試驗加載載速度的的影響（（教材P32－－34））2.7結(jié)構(gòu)試驗驗大綱和和試驗基基本文件件（教材P35-36）116117建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗1、結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗包包括哪些些主要環(huán)環(huán)節(jié)？2、結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗設(shè)設(shè)計的定定義為？？3、生產(chǎn)產(chǎn)性試驗驗的試件件數(shù)目的的確定原原則是什什么？4、采用用什么方方法確定定多因素素科研試試驗的試試件參數(shù)數(shù)？5、簡述述模型設(shè)設(shè)計中主主要的相相似要求求。6、確定定相似條條件的方方法有哪哪兩種，，試對比比分析。。7、試列列出不考考慮自重重荷載的的靜力試試驗?zāi)Ｐ托偷南嗨扑茥l件。。8、闡述述結(jié)構(gòu)試試驗荷載載的分類類。9、何謂謂結(jié)構(gòu)試試驗的加加載制度度。10、簡簡述試驗驗測點選選擇與布布置的原原則。思考題：：118建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗第五章結(jié)構(gòu)單調(diào)調(diào)加載靜靜力試驗驗119建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗主要內(nèi)容容5.1概述5.2結(jié)構(gòu)單調(diào)調(diào)加載靜靜力試驗驗的加載載制度5.3基本構(gòu)件件的單調(diào)調(diào)加載靜靜力試驗驗5.4擴大構(gòu)件件的單調(diào)調(diào)加載靜靜力試驗驗5.5建筑物或或其部件件的單調(diào)調(diào)加載靜靜力試驗驗120建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗5.1概述定義：單單調(diào)加載載靜力試試驗是指指在短時時期內(nèi)對對試驗對對象進行平穩(wěn)穩(wěn)的一次連續(xù)續(xù)施加荷荷載，荷載從從“零”開始一直直加到結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件破破壞，或或是在短短時期內(nèi)內(nèi)平穩(wěn)地地施加若若干次預(yù)定的的重復(fù)荷荷載后，，再連續(xù)續(xù)增加荷荷載直到到結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件破壞。單調(diào)加載載靜力試試驗是最普遍的試驗類類型。單調(diào)加載載靜力試試驗主要要用于模模擬結(jié)構(gòu)構(gòu)承受靜荷荷載作用用下觀測和和研究結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件的強度度、剛度度、抗裂裂性等基基本性能和破破壞機制制。121建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)試驗5.2結(jié)構(gòu)單調(diào)調(diào)加載靜靜力試驗驗的加載載制度定義：試試驗進行行期間荷荷載與時時間的關(guān)關(guān)系。試驗加載載應(yīng)與結(jié)結(jié)構(gòu)的實實際受力力情況吻吻合，如如三種荷荷載組合（（短期、、長期、、基本））情況。。典型的單單調(diào)加載載靜力試試驗的加加載程序序(見后后圖，教教材P94)。預(yù)加載試試驗?預(yù)加載荷荷載值為為開裂荷荷載的70％左左右，一一般為開開裂荷載的的30-70％％。122建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗續(xù)單調(diào)靜靜力試試驗的的加載載程序序123建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗5.2結(jié)構(gòu)單單調(diào)加加載靜靜力試試驗的的加載載制度度（續(xù)續(xù)）荷載量量分級級要求求?開裂前前，在在達(dá)到到開裂裂荷載載計算算值的的90％以以前，，按荷荷載短期期效應(yīng)應(yīng)組合合的20％％分級級；?開裂前前，達(dá)達(dá)到開開裂荷荷載計計算值值的90％％后，，按荷荷載短短期效應(yīng)應(yīng)組合合的5％分分級；；?開裂后后，直直至達(dá)達(dá)到荷荷載短短期效效應(yīng)組組合值值，仍仍按20％％分級；；、4ΔΔy分分級。。荷載值值下降降?對非線線性?超過荷荷載短短期效效應(yīng)組組合值值后，，直到到結(jié)構(gòu)構(gòu)屈服服前，，按分析重重要；；10％％分級級；?按荷載載加難以控控制。。?結(jié)構(gòu)屈屈服后后，按按Δy的倍倍數(shù)施施加荷荷載，，按2Δy、3Δy124建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗5.2結(jié)構(gòu)單單調(diào)加加載靜靜力試試驗的的加載載制度度（續(xù)續(xù)）分級加加載級級間間間歇時時間t1（卸載載級間間間歇歇時間間t3）?砼結(jié)構(gòu)構(gòu)≥10min，鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)略少少；?基本原原則：：變形形、應(yīng)應(yīng)變等等基本本穩(wěn)定定。恒載持持續(xù)時時間t2?一般科科研性性試驗驗≥30min?生產(chǎn)鑒鑒定性性試驗驗≥10min?新結(jié)構(gòu)構(gòu)和大大跨結(jié)結(jié)構(gòu)≥≥12h空載持持續(xù)時時間t4：1.5t2125建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗5.3基本構(gòu)構(gòu)件的的單調(diào)調(diào)加載載靜力力試驗驗（一））受彎彎構(gòu)件件的試試驗試件的的安裝裝和加加載方方法?簡支座座與固固定支支座的的實現(xiàn)現(xiàn)?(1)?(2)應(yīng)盡量量保證證加載載面與與支承承面平平整（（砂漿漿、墊墊沙層、、橡膠膠+鋼鋼板））?加載方方法：：千斤斤頂+分配配梁最常見見?一般采采用等等效荷荷載的的加載載圖式式（按按照所所研究究的界界面位置置）梁下部部會伸伸長126建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗（一））受彎彎構(gòu)件件的試試驗（（續(xù)））試驗項項目和和測點點布置置(1)撓度測測量?梁的撓撓度f，P－f曲線線、框框架的的P－－Δ曲曲線、、節(jié)點點的P－－γ曲曲線?梁的真真實撓撓度f?a)剔除支支座位位移；；?b)對寬度度較大大的梁梁，兩兩邊對對稱貼貼片，，以消消除扭扭轉(zhuǎn)的影響響（支支座偏偏心、、加載載點偏偏心））；?c)撓度的的預(yù)計計大小?。ㄟx選擇儀儀器的的量程程）。。127建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗（一））受彎彎構(gòu)件件的試試驗（（續(xù)））(2)應(yīng)變測測量?一般在在以下下幾個個截面面上：：M+max、M-max、σl、σy或彎矩突變變處；；?貼片的的原則則：①①按應(yīng)應(yīng)變梯梯度；；②受受拉區(qū)區(qū)少、、壓區(qū)區(qū)密（（如采用用引伸伸儀則則不用用）；；③一一般情情況下下多采采用不不均勻勻布置的的方法法。?a)單單向應(yīng)應(yīng)力測測定：：單向向片?b)平平面應(yīng)應(yīng)力測測定：：多個個單向向片、、應(yīng)變變花?c)箍箍筋和和彎筋筋應(yīng)力力測量量：預(yù)預(yù)埋式式和表表面開開槽式式?d)翼翼緣與與孔邊邊應(yīng)力力測量量：連連續(xù)貼貼片（（力學(xué)學(xué)分析析結(jié)果果）可確定定有效效翼緣寬寬度孔邊最最大應(yīng)應(yīng)力，孔孔邊跨跨度?e)校校核測測點：：不受受力位位置，，檢驗驗系統(tǒng)統(tǒng)誤差差128建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗（一））受彎彎構(gòu)件件的試試驗（（續(xù)））裂縫測測量?裂縫包包括：：彎曲曲裂縫縫、剪剪切裂裂縫、、彎剪剪裂縫縫。?基于力力學(xué)分分析，，在裂裂縫位位置的的垂直直方向向布置置測點點。?裂縫永永遠(yuǎn)與與σl垂直（（事故故處理理常用用原則則）。。?裂縫出出現(xiàn)的的判別別方法法：①①目測測；②②P－－Δ曲曲線；；③應(yīng)變值值。?最大裂裂縫寬寬度的的測量量方法法：等等彎矩矩段選選取3條，，在縱筋水水平位位置處處采用用讀數(shù)數(shù)放大大鏡或或裂縫縫標(biāo)尺尺。?裂縫的的標(biāo)注注方法法：試試驗完完畢后后繪制制裂縫縫開展展圖。。129建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗裂縫的的標(biāo)注注方法法1.5T續(xù)建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗（一））受彎彎構(gòu)件件的試試驗（（續(xù)））受彎塑塑性鉸鉸測量量?測量內(nèi)內(nèi)容：：塑性性鉸的的出現(xiàn)現(xiàn)、長長度，，鋼筋筋及砼砼的應(yīng)應(yīng)變情況、、裂縫縫情況況。?延性系系數(shù)?鋼筋在在塑性性鉸區(qū)區(qū)的連連續(xù)貼貼片（（教材材P102-103）。。130PuPy0.85Puμ=Δu/ΔyΔyΔuPΔ131建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗（二））壓桿桿和柱柱的試試驗主要研研究軸軸壓比比和長長細(xì)比比的影影響。。試件的的安裝裝和加加載方方法?正位試試驗（（試驗驗機上上或大大型荷荷載架架上進進行））、臥臥位試驗（（大型型試件件）兩兩端采采用可可動鉸鉸支座座（反反彎點點截取試件件模型型），，可考考慮P－ΔΔ效應(yīng)應(yīng)。?對受壓壓構(gòu)件件的安安裝就就位，，關(guān)鍵鍵在于于對中中：首首先進進行幾何對對中，，再進進行物物理對對中（（通過過應(yīng)變變測量量，施施加20-40％試試驗荷荷載））。132建筑結(jié)結(jié)構(gòu)試試驗（二））壓桿桿和柱柱的試試驗（（續(xù)））試驗項項目和和測點點布置置?試驗項項目：：P－－Δ曲曲線、、εs、εc、ωmax等，注注意需需要成對對測量量。?為研究究混凝凝土受受壓區(qū)區(qū)的實實際應(yīng)應(yīng)力圖圖形，，可采采用測測力板進行行測定定（教教材P105，，類似似自制制傳感感器））?(1)將測力力板澆筑在棱棱柱體試件中中進行標(biāo)定；；?(2)將測力力板澆筑在試試件中進行測測量。133建筑結(jié)構(gòu)試驗驗5.4擴大構(gòu)件的單單調(diào)加載靜力力試驗（教材P106－120）一、鋼筋混凝凝土平面樓蓋蓋試驗樓蓋包括板、、次梁、主梁梁三個部分，，試驗?zāi)康氖鞘茄芯炕詈奢d的的作用。5.5建筑物或其部部件的單調(diào)加加載靜力試驗驗134建筑結(jié)構(gòu)試驗驗（一）試驗荷荷載布置對于連續(xù)梁，，活荷載最不不利布置的原原則?跨中Mmax：該跨布置，，左右隔跨布布置?支座Mmax：該支座左、、右跨布置，，左右隔跨布布置?支座最大剪力力：同支座Mmax可從彎矩圖、、撓曲線來理理解試驗中為簡化化，可忽略較較遠(yuǎn)跨的影響響或僅在荷載載數(shù)值上考慮其影影響板的試驗?確保為單向板板135建筑結(jié)構(gòu)試驗驗（一）試驗荷荷載布置（續(xù)續(xù)）次梁的試驗?當(dāng)主梁支承次次梁時，可將將次梁視為連連續(xù)梁?當(dāng)柱