土木工程測試課件結(jié)構(gòu)靜載試驗

土木工程測試課件結(jié)構(gòu)靜載試驗第1頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-1結(jié)構(gòu)靜載試驗概述概念：用物理力學(xué)的方法，測定研究結(jié)構(gòu)在靜載作用下的反應(yīng)，分析結(jié)構(gòu)的受力工作狀態(tài)，評定結(jié)構(gòu)的可靠程度。（1）發(fā)展和驗證結(jié)構(gòu)理論的重要途徑:路標(biāo)試驗（2）發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的主要手段（3）建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量鑒定的直接方式（4）制定各類技術(shù)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)第2頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-1結(jié)構(gòu)靜載試驗概述分類：（1）實物試驗和模型試驗；（2）靜力試驗和動力試驗；（3）短期荷載試驗和長期荷載試驗；（4）實驗室試驗和現(xiàn)場試驗；（5）生產(chǎn)性試驗和科研性試驗；岳陽洞庭湖大橋三塔斜拉橋全橋靜動力模型1：30第3頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-1結(jié)構(gòu)靜載試驗概述結(jié)構(gòu)試驗的一般過程：（1）試驗規(guī)劃階段：怎么做？試驗大綱：試驗?zāi)康摹⒃嚰O(shè)計與制作要求、加載裝置與加載方法、量測要求、試驗進(jìn)度、參加人員的組織分工、安全措施、經(jīng)費預(yù)算、材料清單、輔助性試驗。（2）試驗準(zhǔn)備階段：準(zhǔn)備試件的制作、試件的安裝就位、加載系統(tǒng)的安裝、加載設(shè)備和量測設(shè)備的率定、量測系統(tǒng)的安裝、記錄表格的設(shè)計、對重要數(shù)據(jù)表格進(jìn)行估算。（3）加載試驗階段：實施（4）試驗資料整理和總結(jié)階段，怎么樣？原始資料的整理和歸檔、試驗數(shù)據(jù)處理和試驗結(jié)論第4頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-2結(jié)構(gòu)靜載試驗的荷載系統(tǒng)1重力荷載系統(tǒng)：

(1)加載值滿足試驗精度并且穩(wěn)定，不受時間、環(huán)境或結(jié)構(gòu)變形的影響；

(2)加載能力有一定的儲備；

(3)能分級加載和卸載；

(4)加載設(shè)備施加的荷載與實際一致，不應(yīng)對結(jié)構(gòu)有額外的約束。第5頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-2結(jié)構(gòu)靜載試驗的荷載系統(tǒng)1重力荷載系統(tǒng)：（1）重物直接加載均布載荷集中載荷第6頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-2結(jié)構(gòu)靜載試驗的荷載系統(tǒng)1重力荷載系統(tǒng)：（2）杠桿加載法放大率通常為3-5倍第7頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-2結(jié)構(gòu)靜載試驗的荷載系統(tǒng)2液壓荷載系統(tǒng)：第8頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-2結(jié)構(gòu)靜載試驗的荷載系統(tǒng)2液壓荷載系統(tǒng)：（1）液壓加載系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)①試驗臺支座支撐②反力墻結(jié)構(gòu)第9頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-2結(jié)構(gòu)靜載試驗的荷載系統(tǒng)2液壓荷載系統(tǒng)：（1）液壓加載系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)③非臺座支撐第10頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-2結(jié)構(gòu)靜載試驗的荷載系統(tǒng)2液壓荷載系統(tǒng)：（2）試驗機(jī)加載系統(tǒng)剛性壓力機(jī)第11頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-2結(jié)構(gòu)靜載試驗的荷載系統(tǒng)3電液伺服荷載系統(tǒng)：液壓源、控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)

基本工作原理第12頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-2結(jié)構(gòu)靜載試驗的荷載系統(tǒng)4機(jī)械荷載系統(tǒng)：第13頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-2結(jié)構(gòu)靜載試驗的荷載系統(tǒng)5氣壓荷載系統(tǒng)：面積加載正壓加載負(fù)壓加載氣囊第14頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-4一般結(jié)構(gòu)的靜載試驗方法1試驗加載方法（1）荷載圖式在試驗結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的荷載布置形式(包括荷載類型和分布情況)稱為荷載圖式；原則:荷載圖式應(yīng)與計算簡圖相一致；如果無法或不便滿足，應(yīng)采用與計算簡圖等效的荷載圖式。等效荷載：加在試件上、使試件產(chǎn)生的內(nèi)力圖形與計算簡圖相近、控制截面的內(nèi)力值相等的荷載第15頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-4一般結(jié)構(gòu)的靜載試驗方法1試驗加載方法等效荷載：第16頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-4一般結(jié)構(gòu)的靜載試驗方法1試驗加載方法（2）加載程序：加載級距、加載卸載、循環(huán)次數(shù)、級間間歇時間等的有序安排。第17頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-4一般結(jié)構(gòu)的靜載試驗方法2試驗觀測方案（1）確定觀測項目：說明外部作用荷載與結(jié)構(gòu)變形的相互關(guān)系。變形：反映結(jié)構(gòu)整體工作狀況、局部的工作狀況（2）測點的選擇和布置；原則：測點宜少不宜多，突出重點；必須有代表性；布置一定數(shù)量校核點；便于安全測試。（3）儀器選擇與測讀原則；儀器選擇：精度和量程要求、機(jī)械和電測儀器的比較、測讀時間測讀原則：按一定的時間間隔、恒載、記錄環(huán)境情況、及時整理數(shù)據(jù)強(qiáng)調(diào)：全部測點讀數(shù)時間基本一致。第18頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-5結(jié)構(gòu)抗震性能的靜載試驗1擬靜力試驗用低周往復(fù)循環(huán)加載的方法對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行靜載試驗，試驗中控制結(jié)構(gòu)的變形值或荷載量，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件正反兩個方向反復(fù)加載和卸載，模擬地震荷載對結(jié)構(gòu)的受力過程。加載裝置與加載方法變位移變力變力變位移試驗觀測項目與量測要求力、位移、應(yīng)變彎矩和曲率剪力和剪切應(yīng)變扭矩和扭轉(zhuǎn)角Q低周反復(fù)荷載試驗每級控制荷載或控制變形的條件下，一般重復(fù)三次。T第19頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-5結(jié)構(gòu)抗震性能的靜載試驗1擬靜力試驗以彎剪變形為主的構(gòu)件低周反復(fù)試驗裝置千斤頂反力架鉸荷重傳感器位移傳感器第20頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-5結(jié)構(gòu)抗震性能的靜載試驗1擬靜力試驗試驗數(shù)據(jù)的確定原則和方法開裂荷載屈服荷載和屈服變形極限荷載破損荷載和極限變形：0.85極限荷載裝置簡單，試驗加載速度慢，一次加載最長不宜超過30分鐘，缺點是不能與地震記錄掛鉤，加載程序由研究者根據(jù)經(jīng)驗和理論分析主觀確定。第21頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-5結(jié)構(gòu)抗震性能的靜載試驗2擬動力試驗：聯(lián)機(jī)試驗計算機(jī)模擬實際地震位移時程曲線電液伺服加載，量測結(jié)構(gòu)反應(yīng)，計算出加載后結(jié)構(gòu)的變形將結(jié)構(gòu)變形轉(zhuǎn)化為控制信號，驅(qū)動加載器強(qiáng)迫結(jié)構(gòu)按實際地震反應(yīng)，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的變形和受力。結(jié)構(gòu)運動方程n時刻的地震反應(yīng)位移值加載控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或模型量測結(jié)構(gòu)反力n+1時刻結(jié)構(gòu)荷載和變形與地震作用下所經(jīng)歷的真實過程完全一致。第22頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-6靜載試驗的數(shù)據(jù)處理1試驗數(shù)據(jù)的處理：自學(xué)借助材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)的知識（1）撓度計算；簡支梁板：支座沉降、自重、設(shè)備重力、加載圖式懸臂構(gòu)件：支座轉(zhuǎn)角、支座沉降支座測點偏移、結(jié)構(gòu)徐變影響（2）應(yīng)力計算；應(yīng)力值、主應(yīng)力的方向（3）內(nèi)力計算；（P161）根據(jù)實測的應(yīng)變值計算截面內(nèi)力拉壓構(gòu)件：軸向力拉彎構(gòu)件：軸向力和彎距雙向彎曲：第23頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-6靜載試驗的數(shù)據(jù)處理2各種曲線圖繪制：選擇合適的坐標(biāo)系，使曲線在45°附近①荷載—變形曲線反映結(jié)構(gòu)工作的全過程及基本性質(zhì)直線1表示結(jié)構(gòu)在彈性范圍內(nèi)工作曲線2表示結(jié)構(gòu)的彈塑性工作狀態(tài)曲線3一般屬于異常現(xiàn)象，源自儀器錯誤或臨近構(gòu)件參與工作第24頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-6靜載試驗的數(shù)據(jù)處理2各種曲線圖繪制：②荷載—應(yīng)變曲線反映荷載與應(yīng)變的關(guān)系及應(yīng)變與荷載增長規(guī)律測點1：受壓區(qū)測點2：受拉區(qū)測點3、4：主筋處測點5：靠近截面中部，先受壓后受拉第25頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-6靜載試驗的數(shù)據(jù)處理2各種曲線圖繪制：③截面應(yīng)變圖一般選取內(nèi)力最大的控制截面繪制了解應(yīng)變沿截面高度方向的分布規(guī)律及變化過程，以及中和軸移動情況等可用于推算受壓區(qū)和受拉區(qū)的合力值及作用位置，算出截面彎矩或軸力第26頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四§6-6靜載試驗的數(shù)據(jù)處理2各種曲線圖繪制：④構(gòu)件裂縫及破壞圖繪制時，用坐標(biāo)紙或方格紙按比例先作一個裂縫開展面的展開圖。然后，在展開圖上描出裂縫的長短、間距，注明“分級荷載/裂