土木工程試驗課件

1、1土木工程試驗TUMU GONGCHENG SHIYAN21.1 概述 工程結(jié)構(gòu)靜載試驗單調(diào)加載靜力荷載試驗擬靜力試驗擬動力試驗結(jié)構(gòu)動力特性試驗結(jié)構(gòu)動力響應試驗結(jié)構(gòu)疲勞試驗結(jié)構(gòu)風洞試驗模擬地震試驗臺試驗天然地震試驗靜載試驗動載試驗單調(diào)加載靜力荷載試驗結(jié)構(gòu)動力特性試驗結(jié)構(gòu)動力響應試驗結(jié)構(gòu)疲勞試驗結(jié)構(gòu)風洞試驗擬靜力試驗擬動力試驗模擬地震試驗臺試驗天然地震試驗靜載試驗動載試驗抗震試驗31.1 概述 定義：單調(diào)加載靜力試驗是指在短時期內(nèi)對試驗對象進行平穩(wěn)的一次連續(xù)施加荷載，荷載從“零”開始一直加到結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞，或是在短時期內(nèi)平穩(wěn)地施加若干次預定的重復荷載后，再連續(xù)增加荷載直到結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞單調(diào)加載靜力試

2、驗是最普遍的試驗類型。單調(diào)加載靜力試驗主要用于模擬結(jié)構(gòu)承受靜荷載作用下觀測和研究結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強度、剛度、抗裂性等基本性能和破壞機制。41.2 加載方案設(shè)計 1.2.1 試驗荷載圖式單調(diào)靜力荷載試驗是指試驗荷載逐漸單調(diào)增加到結(jié)構(gòu)破壞或預定的狀態(tài)目標，研究結(jié)構(gòu)受力性能的試驗。荷載圖式：荷載在構(gòu)件上的布置形式（類型和分布方式）;設(shè)計原則：與理論計算圖示一致或內(nèi)力等效的荷載圖示。5即試驗期間荷載與試件的關(guān)系（或稱荷載譜），包含荷載程序與荷載大小。 荷載程序三階段圖6-2 靜載試驗加載程序預加載正式加載卸載1.2.2 試驗荷載制度 1.2 加載方案設(shè)計 61 預加載預加載的目的是：使試件各部分接觸良好，進

3、入正常工作狀態(tài)，荷載與變形關(guān)系趨于穩(wěn)定；檢驗全部試驗裝置是否可靠；檢驗全部量測儀表工作正常與否；檢查現(xiàn)場組織和人員的情況，使他們熟悉自己的任務(wù)和職責，以保證試驗工作順利進行。 預加載一般分三級；三次；每級取標準荷載的20；脆性材料結(jié)構(gòu)，不宜超過計算開裂荷載的70(含自重)。 1.2.2 試驗荷載制度 7分級加載 分級加載目的：加載速度易控制；變形易觀測及分析；各點加載易協(xié)調(diào)。圖6-2 靜載試驗加載程序1.2.2 試驗荷載制度 2 正式加載82 正式加載 分級：正常使用荷載之前，每級加載值不應大于正常使用荷載的20，一般分5級加至正常使用荷載；接近極限或開裂荷載時減小荷載范圍增加次數(shù)。滿載時間

4、：標準短期荷載作用下的持續(xù)時間?；炷良颁?0min?？蛰d時間 ：受載結(jié)構(gòu)卸載后到下一次重新開始受載之間的間歇時間稱空載時間。 混凝土45分鐘；鋼30分鐘。1.2.2 試驗荷載制度 93 卸載卸載一般可按加載級距進行，也可以放大1倍或分2次卸完。1.2.2 試驗荷載制度 101.3.1 受彎構(gòu)件的試驗 1.3 常見結(jié)構(gòu)構(gòu)件靜載試驗1.試件的安裝和加載方法(1)簡支座與固定支座的實現(xiàn)(2) 應盡量保證加載面與支承面平整（砂漿、墊沙層、橡膠+鋼板）加載方法：千斤頂+分配梁最常見一般采用等效荷載的加載圖式（按照所研究的界面位置）111.3.1 受彎構(gòu)件的試驗 2. 試驗項目和測點布置： 1) 撓度測

5、量梁的撓度f，Pf曲線、框架的P曲線、節(jié)點的P曲線梁的真實撓度fa) 剔除支座位移；b) 對寬度較大的梁，兩邊對稱貼片，以消除扭轉(zhuǎn)的影響（支座偏心、加載點偏心）；c) 撓度的預計大?。ㄟx擇儀器的量程）。12 2) 應變測量一般在以下幾個截面上：M+max、M-max、l、y 或彎矩突變處；貼片的原則：按應變梯度；受拉區(qū)少、壓區(qū)密（如采用引伸儀則不用）；一般情況下多采用不均勻布置的方法。a)單向應力測定：單向片b)平面應力測定：多個單向片、應變花c)箍筋和彎筋應力測量：預埋式和表面開槽式d)翼緣與孔邊應力測量：連續(xù)貼片（力學分析結(jié)果）e)校核測點：不受力位置，檢驗系統(tǒng)誤差1.3.1 受彎構(gòu)件的試

6、驗 13 3）裂縫測量裂縫包括：彎曲裂縫、剪切裂縫、彎剪裂縫?；诹W分析，在裂縫位置的垂直方向布置測點。裂縫永遠與l垂直（事故處理常用原則）。裂縫出現(xiàn)的判別方法：目測；P曲線；應變值。最大裂縫寬度的測量方法：等彎矩段選取3條，在縱筋水平位置處采用讀數(shù)放大鏡或裂縫標尺。裂縫的標注方法：試驗完畢后繪制裂縫開展圖。1.3.1 受彎構(gòu)件的試驗 14偏壓短柱試驗測點布置1試件；2鉸支座；3應變計；4應變儀測點；5撓度計1.3.2 受壓構(gòu)件的試驗 1.試件安裝和加載法正位試驗（試驗機上或大型荷載架上進行）、臥位試驗（大型試件）兩端采用可動鉸支座（反彎點截取試件模型），可考慮P效應。對受壓構(gòu)件的安裝就位，

7、關(guān)鍵在于對中：首先進行幾何對中，再進行物理對中（通過應變測量，施加20-40試驗荷載）。151.3.2 受壓構(gòu)件的試驗 2.試驗項目和測點布置試驗項目：P曲線、s、c、max等，注意需要成對測量。為研究混凝土受壓區(qū)的實際應力圖形，可采用測力板進行測定（右圖所示） (1)將測力板澆筑在棱柱體試件中進行標定； (2)將測力板澆筑在試件中進行測量。1-測力板; 2-測力塊;3-貼有應變計的鉛板; 4-填充塊;5-水泥砂漿; 6-應變計引出線圖6-12 量測區(qū)壓應力圖形的測力板161.安裝和加載1.3.3 屋架試驗 屋架試驗一般采用正位試驗，即在正常安裝位置情況下支承及加載。由于屋架平面外剛度較弱，安

8、裝時必須采取專門措施，設(shè)置側(cè)向支撐，以保證屋架上弦的側(cè)向穩(wěn)定；側(cè)向支撐的位置應根據(jù)設(shè)計要求確定，支撐點的間距應不大于上弦桿平面外的設(shè)計計算長度，同時側(cè)向支撐應不妨礙屋架在其平面內(nèi)的豎向位移。 172.試驗項目和測點布置1.3.3 屋架試驗 屋架桿件應力應變測點布置屋架試驗撓度測點布置18屋架桿件應力應變測點布置1.3.3 屋架試驗 屋架桿件內(nèi)力測點布置屋架端部節(jié)點應變測點和自錨部位測點布置2.試驗項目和測點布置19 1.4.1 鋼筋混凝土平面樓蓋試驗樓蓋包括板、次梁、主梁三個部分，試驗目的是研究活荷載的作用。 1. 試驗荷載布置對于連續(xù)梁，活荷載最不利布置的原則 跨中Mmax：該跨布置，左右隔

9、跨布置 支座Mmax：該支座左、右跨布置，左右隔跨布置 支座最大剪力：同支座Mmax可從彎矩圖、撓曲線來理解試驗中為簡化，可忽略較遠跨的影響或僅在荷載數(shù)值上考慮其影響1.4 建筑物或其部件的單調(diào)加載靜力試驗201.4 建筑物或其部件的單調(diào)加載靜力試驗板的試驗： 確保為單向板次梁的試驗： 當主梁支承次梁時，可將次梁視為連續(xù)梁 當柱支承次梁時，將次梁視為固支梁 實際上結(jié)構(gòu)中均為彈性支座，無絕對意義上的鉸支、固支主梁的試驗： 同次梁的試驗柱的試驗： Nmax：柱相鄰跨滿布 Mmax：同梁端Mmax時布置方案21 2. 試驗觀測平面樓蓋試驗一般為非破壞性，這是由于T形梁（強度大），多梁式經(jīng)常為現(xiàn)場試驗

10、板、梁撓度的觀測 工程中：精密水準儀、引出法 消除支座的影響混凝土梁、板中混凝土及鋼筋的原始應力測定 卸載法荷載的施加一般采用成袋砂、石、水泥1.4 建筑物或其部件的單調(diào)加載靜力試驗22 1.4.2 單層工業(yè)廠房整體結(jié)構(gòu)空間工作試驗單層工業(yè)廠房由排架、屋蓋系統(tǒng)、山墻等組成，由于屋蓋系統(tǒng)和山墻對各榀平面排架的約束作用，從而形成空間結(jié)構(gòu)。試驗目的：確定廠房整體空間作用性質(zhì)及具體分配系數(shù)。1.4 建筑物或其部件的單調(diào)加載靜力試驗23 1.4.2 單層工業(yè)廠房整體結(jié)構(gòu)空間工作試驗 1.試驗荷載布置采用機械力加載的方式加載方法 2.試驗觀測1.4 建筑物或其部件的單調(diào)加載靜力試驗241.4.3 足尺房屋結(jié)構(gòu)的整體試驗一般花費巨大，試驗設(shè)備、臺座、荷載架等的要求都很高，但能反映真實結(jié)構(gòu)的實際工作性能，通常用作模擬試驗基礎(chǔ)上的驗證性試驗。五層中型砌塊建筑足尺結(jié)構(gòu)抗震靜力試驗1.4 建筑