結構試驗土木工程結構靜載試驗

1、四、結構靜載試驗4.1 試驗準備4.2 加載方案設計4.3 觀測方案設計4.4 測量數據的整理4.5 結構性能評價四、結構靜載試驗結構靜載試驗是土木工程結構試驗中最根本最常見的試驗。主要用于模型或實際結構承受靜載作用下的工作情況試驗時，可以觀測和研究結構或構件的承載力、剛度、抗裂性等根本性能和破壞機理。4.1 試驗準備1調查研究、收集資料 充分了解試驗的任務和要求，明確試驗目的： 研究性試驗：搜集相關文獻 檢驗性試驗：收集有關設計、施工資料4.1 試驗準備2編寫試驗大綱 在調研的根底上，為使試驗有條不紊進行而制定的綱領性文件：P85863試件的準備；4輔助性試驗；5設備與場地準備；6試件安裝7

2、加載設備、測量儀表安裝8試驗控制特征指的計算4.1 試驗準備依據輔助性試驗和設計圖紙，計算出各個荷載階段的荷載值和特征部位的對應的內力、變形值，做為試驗時控制與比較。防止試驗盲目性結構試驗目的結構試驗設計試件設計加載設計觀測設計誤差控制措施安全控制措施結構試驗準備試件制作與安裝人員組織分工儀器檢查與標定輔助性試驗結構試驗實施加載、觀測數據采集結果分析數據的處理結構性能與承載力分析破壞機理的分析結論試件形狀、尺寸試件數量設計構造措施確定實驗荷載圖式確定加載裝置確定加載制度確定觀測項目確定測點數目和位置選擇測試儀器四、結構靜載試驗4.1 試驗準備4.2 加載方案設計4.3 觀測方案設計4.4 測量

3、數據的整理4.5 結構性能評價主要介紹以下幾個方面的內容：1結構類型與擱置位置2加載圖式3試驗荷載計算4加載程序4.2 加載方案的設計4.2 加載方案的設計1結構類型與擱置位置梁、板、柱墻梁：次梁- 均布荷載；主梁-集中荷載板：分布荷載柱墻：集中荷載，水平豎直見P894.2 加載方案的設計1結構類型與擱置位置試驗時構件空間位置：I、正位試驗II、異位試驗：反位、臥位、對臥位P90-914.2 加載方案的設計2試驗加荷加載圖式試驗荷載在試件上的布置形式稱為“加載圖式。如條件限制無法實現時，可采用“等效加載圖式 P91等效加載圖式本卷須知：1)控制截面上主要內力與計算內力相等；2)主要內力圖形與計

4、算內力圖形相似；3)等效加載圖式所引起的變形應加以適當修正；4)控制截面上的內力等效，次要截面上的內力應接近P894.2 加載方案的設計2試驗加荷加載圖式等效荷載圖式的本卷須知：1)當一種加載圖式不能反映試驗所要求的幾種極限狀態(tài)時，應采用不同的加載圖式分別進行試驗2)一般，一個試件只允許用一種加載圖式進行試驗4.2 加載方案的設計 3試驗荷載的計算結構應按不同荷載效應“組合設計值進行承載力計算及穩(wěn)定、變形、抗裂和裂縫寬度等的驗算。承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)： 結構或構件到達最大承載能力，或到達不適于繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài)。 正常使用極限狀態(tài)：結構或構件到達正常使用或耐久

5、性能中某項規(guī)定限度的狀態(tài)稱為正常使用極限狀態(tài) 4.2 加載方案的設計 3試驗荷載的計算確定相應于各種受力狀態(tài)的試驗荷載例如：承載力極限狀態(tài)試驗承載力試驗荷載剛度、裂縫寬度試驗正常使用極限狀態(tài)試驗荷載抗裂性能開裂荷載4.2 加載方案的設計 3試驗荷載的計算檢驗性試驗 根據結構功能的兩種極限狀態(tài)，試驗荷載計算的基準有兩個：承載力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)GK-永久荷載標準值QK-可變荷載標準值4.2 加載方案的設計 3試驗荷載的計算檢驗性試驗 假設采用集中荷載，依據上述公式計算的Qd或QS，應進一步轉化為集中力 見P94.4.2 加載方案的設計 3試驗荷載的計算研究性試驗 不針對具體工程，無標準給定

6、荷載值 根據材料實測強度和幾何參數，計算出構件承載力極限時的內力：混凝土抗壓強度鋼筋抗拉強度幾何尺寸參數4.2 加載方案的設計 3試驗荷載的計算研究性試驗 控制截面上的正常使用極限狀態(tài)短期效應計算值：各系數涵義見P954.2 加載方案的設計 3試驗荷載的計算P96例題4-14.2 加載方案的設計 4加載程序設計 結構的承載能力及其變形性能，不僅與荷載值，荷載圖式有關，還與荷載在構件上的持續(xù)時間有關。 試驗中，應給予足夠的時間，使結構變形得到充分開展。鋼筋混凝土結構構件的一種典型的靜載試驗加載程序載荷不超過標準載荷40%，并且要小于計算開裂值。目的：使支撐和加載部位接觸良好檢測全部裝置的可靠性檢

7、查全部觀測儀表工作是否正常4.2 加載方案設計預加載：發(fā)現問題、解決問題、是正式試驗的一次預演目的：控制加載速度，觀察結構變形，提供讀數時間試驗荷載一般按20%為一級，按5級進行加載為得到準確的1承載力試驗荷載；2開裂荷載；3正常使用狀態(tài)荷載，及其相應變形。因此荷載分級應分別在這些荷載值的上下，將原荷載等級減小1/2或更小。P974.2 加載方案設計荷載分級：級間間歇時間：開始加載至加載完畢的時間t0和荷載停留時間t1的總和滿載時間：變形或裂縫寬度試驗中，正常使用極限狀態(tài)短期荷載作用下的持續(xù)時間空載時間：卸載后到下一次加載之間的間歇4.2 加載方案設計荷載分級：P97 圖4-13四、結構靜載試

8、驗4.1 試驗準備4.2 加載方案設計4.3 觀測方案設計4.4 測量數據的整理4.5 結構性能評價4.3 觀測方案設計 觀測方案內容包括：觀測工程、觀測區(qū)域、布置測點、選擇儀表測量什么測什么位置？用什么測4.3 觀測方案設計 觀測工程：結構整體工作狀況，最大撓度、整體變形等結構局部工作狀況，應變、裂縫等鋼筋混凝土梁跨中彎矩-撓度曲線低碳鋼應力-應變曲線結構的任何部位的異常變形或局部破壞都會在整體變形中得到反映。4.3 觀測方案設計 測點的布置：整體變形測量的測點布置一般是指“最大撓度、“撓度變形曲線根本原那么最大撓度：中軸線或中軸線兩側對稱位置上布置測點撓度曲線：至少沿軸向方向布置個測點撓度

9、的修正：要扣除支座沉降的影響常見撓度測點布置，如P101，圖4-19所示支座沉降的修正P1004.3 觀測方案設計 測點的布置：局部應變測量點的布置1各種受力截面上的測點布置P102 圖4-202截面受壓區(qū)高度測定3混凝土開裂應變的測定對于翼緣較寬較薄的T型梁，其翼緣局部受力不一定均勻，應沿翼緣寬度布置測點，測定翼緣上應力分布的情況。梁腹板圓孔周邊的應變測點布置破壞荷載：力傳感器撓度：百分表或位移傳感器砼應變：應變片+應變儀，應變片后貼鋼筋應變：應變片+應變儀，應變片預埋偏壓柱體試驗測點布置雙肢柱試驗試件的側向位移是由布置在受拉區(qū)邊緣的百分表或撓度計進行量測，除了量測中點最大的側移值外，可用側

10、向五點布置法量測側移曲線。對于正位試驗的長柱它的側向位移可用經緯儀觀測。 受壓區(qū)邊緣布置應變測點，可以單排布點于試件側面的對稱軸線上或在受壓區(qū)截面的邊緣兩排對稱布點。壓桿中部沿壓桿截面高度布置57個應變測點，以確定中和層位置。對于雙肢柱試驗，除了測量肢體各截面的應變外，尚需測量腹桿的應變，以確定各桿件的受力情況。其中應變測點在各截面上下成對布置，以便分析各截面上可能產生的彎矩。受壓區(qū)高度的測定裂縫的測量一般垂直的裂縫產生在彎矩最大的受拉區(qū)，在這一區(qū)域內連續(xù)布置測點。對于使用手持式應變測量儀最為方便：q4.3 觀測方案設計 一般垂直的裂縫產生在彎矩最大的受拉區(qū)，在這一區(qū)域內連續(xù)布置測點。假設采用

11、應變片測量，那么宜交錯布置4.3 觀測方案設計 裂縫的測量裂縫的測量4.3 觀測方案設計 未出現裂縫時，儀器讀數逐漸變化。某載荷下出現裂縫時，跨越裂縫的測點儀器讀數突然變大；相鄰的讀數突然變小四、結構靜載試驗4.1 試驗準備4.2 加載方案設計4.3 觀測方案設計4.4 測量數據的整理4.5 結構性能評價4.4 測量數據的整理撓度的修正1支座沉降的修正2結構自重和加載設備影響的修正3加載圖式、預應力的影響4.4 測量數據的整理1支座沉降的修正4.4 測量數據的整理2結構自重和加載設備影響的修正消除支座沉降后的跨中撓度實測值修正系數結構自重和加載設備影響的修正開裂4.4 測量數據的整理截面內力1

12、軸向受力構件拉、壓截面內的平均應變見課本P102，圖4-204.4 測量數據的整理截面內力2壓彎或拉彎構件圖解法P114，例4-44.4 測量數據的整理試驗圖線、表格繪制“A picture is worth a thousand words -Fred R. Barnard 4.4 測量數據的整理試驗圖線、表格繪制：線圖Profile、等值線圖Contour、形態(tài)圖選擇適當的坐標系、坐標參數和坐標比例，有時對于反映數據規(guī)律是相當重要的直角坐標系只能反映兩個變量間的關系。 有時會遇到變量不止兩個的情況，這時可采用“無量綱變量作為坐標來表達為了驗證鋼筋混凝土矩形單筋梁的截面承載力公式,需要進行大

13、量的試驗研究無量綱變化NormalizationP117Average drag coefficient for cross-flowover a smooth circular cylinder and a sphere.The effect of surface roughness on the drag coefficient of a sphere.鋼筋混凝土梁跨中彎矩-撓度曲線4.4 測量數據的整理試驗圖線、表格繪制：(1)荷載-變形、荷載-應變、荷載-應力曲線等荷載變形曲線特征4.4 測量數據的整理試驗圖線、表格繪制：裂縫及其破壞特征圖(a) 適筋梁；(b)超筋梁；(c)少筋梁 4

14、.4 測量數據的整理試驗圖線、表格繪制：碳纖維布對裂縫形態(tài)的影響四、結構靜載試驗4.1 試驗準備4.2 加載方案設計4.3 觀測方案設計4.4 測量數據的整理4.5 結構性能評價4.5 結構性能的評定鑒定性試驗：應按相關設計標準的要求對結構進行評定，看其是否滿足標準的要求科研性試驗：應對理論分析結果進行評定，看其與試驗結果的符合程度通過結構試驗，對結構的承載能力、變形、抗裂性能、裂縫寬度等進行評定，給出評定結論為檢驗構件的某項性能，應依據試驗結果，依照標準的要求，對其進行性能評定4.5 結構性能的評定結構性能檢驗與評定的對象多數為預制構件，多數為專門工廠生產，也有局部是現場制作。 我國產品質量

15、法規(guī)定，必須產品抽樣檢驗，合格方可出廠。檢驗的依據：?混凝土結構工程施工質量驗收標準?GB50204-2002?預制混凝土構件質量檢驗評定標準?GBJ 321-904.5 結構性能的評定 國標規(guī)定，對成批生產的構件，每一批抽取不少于1個進行檢驗。同一工藝正常生產不超過1000件，或試件生產時間不超過三個月的可視為一批當連續(xù)10批合格，抽樣率可改為1/2000.注意：對現場生產的預制件，要加大抽樣率4.5 結構性能的評定結構性能檢驗的方法：1以結構設計標準規(guī)定的允許值作檢驗依據2以結構實際的設計值為依據進行檢驗結構性能檢驗要求構件類型及要求項目承載力撓度抗裂裂縫寬度要求不出現裂縫的預應力構件檢檢

16、檢不檢允許出現裂縫的構件檢檢不檢檢設計成熟、數量較少的大型構件可不檢檢檢檢同上，并有可靠實踐經驗的現場大型異型構件可免檢檢驗的內容：4.5 結構性能的評定承載力檢驗： 檢驗結構是否滿足承載力極限狀態(tài)，應進行破壞性試驗，以判定極限狀態(tài)標志時的承載力試驗荷載值1按混凝土設計標準的允許值進行檢驗：構件承載力檢驗系數試測值，即承載力荷載實測值與設計值之比構件重要性系數構件的承載力檢驗系數的允許值，與構件受力狀態(tài)有關， P1204.5 結構性能的評定承載力檢驗：2按構件實配鋼筋的承載力進行檢驗其中依據實際參數確定的構件承載力計算值承載力修正系數4.5 結構性能的評定承載力檢驗：3承載力極限標志 結構極限

17、承載力的實測值是根據各類結構到達各自承載力檢驗標志時所對應的荷載而確定的。結構的承載力極限標志，主要取決于其受力狀態(tài)和自身特性。4.5 結構性能的評定承載力檢驗：3承載力極限標志 混凝土構件到達以下破壞標志之一時，即認為到達承載力極限狀態(tài)： 軸心受拉、偏心受拉、受彎、大偏心受壓構件 受拉主筋應力到達屈服強度、受拉應變到達 0.01 受拉主筋拉斷； 受拉主筋處最大垂直裂縫寬度到達1.5mm； 撓度到達跨度的 1/50，懸臂構件撓度到達 1/25; 受壓區(qū)混凝土壓壞； 錨固破壞或主筋端部混凝土滑移達0.2mm。4.5 結構性能的評定承載力檢驗：3承載力極限標志2) 軸心受壓、小偏心受壓構件，主要指

18、柱類構件 混凝土受壓破壞；主要標志，P121 受壓主筋應力到達屈服強度。一般不會發(fā)生？4.5 結構性能的評定承載力檢驗：3承載力極限標志3) 受彎構件的剪切破壞 箍筋或斜截面內的縱向受拉主筋應力到達屈服強度； 斜裂縫端部受壓區(qū)混凝土剪壓破壞； 沿斜截面混凝土斜向受壓破壞； 沿斜截面撕裂形成斜拉破壞； 箍筋或彎起鋼筋與斜裂縫交匯處的斜裂縫寬度達1.5mm； 錨固破壞或主筋端部混凝土滑移達0.2mm。4.5 結構性能的評定承載力檢驗：3承載力極限標志 P120本卷須知： 試驗加載應保證有足夠的持荷時間，因此，結構承載力應按下述規(guī)定取值：在加載過程中出現上述破壞標志之一時，取前一級荷載作為結構的實測承載力；在持荷結束后出現上述破壞標志之一時，以此時荷載作為結構的實測承載力；在持荷時間內出現上述破壞標志之一時，取本級與前一級荷載的平均值作為結構的實