结构静载试验课件.ppt

1、1建筑结构检测的主要内容建筑结构检测的主要内容n模板分项工程模板分项工程n模板安装模板安装n模板拆除模板拆除l钢筋分项工程钢筋分项工程钢筋加工钢筋加工钢筋连接钢筋连接钢筋安装钢筋安装l预应力分项工程预应力分项工程制作与安装制作与安装张拉和放张张拉和放张灌浆及封锚灌浆及封锚l混凝土分项工程混凝土分项工程配合比设计配合比设计混凝土施工混凝土施工2建筑结构检测的主要内容建筑结构检测的主要内容n现浇结构分项工程现浇结构分项工程n外观质量外观质量n尺寸偏差尺寸偏差n装配式结构分项工程装配式结构分项工程n预制构件预制构件n结构性能检验结构性能检验n装配式结构施工装配式结构施工n混凝土结构子分部工程混凝土结

2、构子分部工程n结构实体检验结构实体检验n混凝土结构子分部工程验收混凝土结构子分部工程验收346-1 6-1 结构静载试验概述结构静载试验概述概念：概念：用物理力学的方法，测定研究结构在静载作用下的反应，分析结构的用物理力学的方法，测定研究结构在静载作用下的反应，分析结构的受力工作状态，评定结构的可靠程度。受力工作状态，评定结构的可靠程度。（1 1）发展和验证发展和验证结构理论的重要途径结构理论的重要途径: :路标试验路标试验（2 2）发现结构设计）发现结构设计问题问题的主要手段的主要手段（3 3）建筑结构）建筑结构质量鉴定质量鉴定的直接方式的直接方式（4 4）制定各类技术）制定各类技术规范规范

3、和技术和技术标准标准的基础的基础56-1 6-1 结构静载试验概述结构静载试验概述分类：分类： （1 1）实物试验和模型试验；）实物试验和模型试验；（2 2）静力试验和动力试验；）静力试验和动力试验；（3 3）短期荷载试验和长期荷载试验；）短期荷载试验和长期荷载试验；（4 4）实验室试验和现场试验；）实验室试验和现场试验；（5 5）生产性试验和科研性试验；）生产性试验和科研性试验；岳阳洞庭湖大桥三塔岳阳洞庭湖大桥三塔斜拉桥全桥静动力模型斜拉桥全桥静动力模型1 1：303066-1 6-1 结构静载试验概述结构静载试验概述结构试验的一般过程：结构试验的一般过程： （1 1）试验规划阶段：）试验规

4、划阶段：怎么做？怎么做？试验大纲：试验目的、试件设计与制作要求、加载装置与加载方法、试验大纲：试验目的、试件设计与制作要求、加载装置与加载方法、量测要求、试验进度、参加人员的组织分工、安全措施、经费预算、量测要求、试验进度、参加人员的组织分工、安全措施、经费预算、材料清单、辅助性试验。材料清单、辅助性试验。（2 2）试验准备阶段：）试验准备阶段：准备准备试件的制作、试件的安装就位、试件的制作、试件的安装就位、加载加载系统的安装、加载设备和量测设系统的安装、加载设备和量测设备的率定、备的率定、量测量测系统的安装、记录表格的设计、对重要数据表格进行系统的安装、记录表格的设计、对重要数据表格进行估算

5、。估算。（3 3）加载试验阶段：）加载试验阶段：实施实施（4 4）试验资料整理和总结阶段，）试验资料整理和总结阶段，怎么样？怎么样？原始资料的整理和归档、试验数据处理和试验结论原始资料的整理和归档、试验数据处理和试验结论76-2 6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统荷载系统基本要求：荷载系统基本要求： (1)(1)加载值满足试验精度并且稳定，不受时间、环境或结加载值满足试验精度并且稳定，不受时间、环境或结构变形的影响；构变形的影响； (2)(2)加载能力有一定的储备；加载能力有一定的储备； (3)(3)能分级加载和卸载；能分级加载和卸载； (4)(4)加载设备施加的荷载与实际一

6、致，不应对结构有额外加载设备施加的荷载与实际一致，不应对结构有额外的约束；的约束； (5)(5)尽量采用先进技术，提高试验效率和精度。尽量采用先进技术，提高试验效率和精度。86-2 6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统1 1 重力荷载系统：重力荷载系统： （1 1）重物直接加载）重物直接加载 均布载荷均布载荷集中载荷集中载荷96-2 6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统1 1 重力荷载系统：重力荷载系统： （2 2）杠杆加载法）杠杆加载法 放大率通常为放大率通常为3-53-5倍倍106-2 6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统2 2 液压荷载系统

7、：液压荷载系统： 116-2 6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统2 2 液压荷载系统：液压荷载系统： （1 1）液压加载系统的支撑结构）液压加载系统的支撑结构试验台支座支撑试验台支座支撑反力墙结构反力墙结构126-2 6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统2 2 液压荷载系统：液压荷载系统： （1 1）液压加载系统的支撑结构）液压加载系统的支撑结构非台座支撑非台座支撑136-2 6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统2 2 液压荷载系统：液压荷载系统： （2 2）试验机加载系统）试验机加载系统刚性压力机刚性压力机146-2 6-2 结构静载试验的荷

8、载系统结构静载试验的荷载系统3 3 电液伺服荷载系统：电液伺服荷载系统：液压源、控制系统、执行系统液压源、控制系统、执行系统 基本工作原理基本工作原理156-2 6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统4 4 机械荷载系统：机械荷载系统： 166-2 6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统5 5 气压荷载系统：面积加载气压荷载系统：面积加载正压加载正压加载负压加载负压加载176-2 6-2 结构静载试验的荷载系统结构静载试验的荷载系统6 6 支墩和支座：支墩和支座：支墩支墩保证抗压强度和稳定要求保证抗压强度和稳定要求支座支座作用形式不同：滚动绞支座、固定绞支座、球绞支

9、座和刀口支座作用形式不同：滚动绞支座、固定绞支座、球绞支座和刀口支座186-3 6-3 结构静载试验的量测仪器和技术结构静载试验的量测仪器和技术量测技术：量测技术：量测方法、量测仪器、量测误差分析量测方法、量测仪器、量测误差分析根据量测的内容选择量测的方法和仪器根据量测的内容选择量测的方法和仪器量测的内容：量测的内容：外部作用：荷载和支座反力外部作用：荷载和支座反力机构反映：位移、应力、应变、曲率、裂缝等机构反映：位移、应力、应变、曲率、裂缝等量测系统的组成量测系统的组成感受部分：传感器感受部分：传感器放大部分：齿轮、杠杆、光学、电子放大部分：齿轮、杠杆、光学、电子显示记录部分：显示记录部分：

10、196-3 6-3 结构静载试验的量测仪器和技术结构静载试验的量测仪器和技术量测仪器的指标：量测仪器的指标：量程：测量范围量程：测量范围最小分度值：刻度值最小分度值：刻度值精确度精确度灵敏度灵敏度滞后滞后零位漂移和满量程热漂移零位漂移和满量程热漂移基本要求：基本要求：满足试验具体要求满足试验具体要求不影响机构的工作性能不影响机构的工作性能种类和规格尽量少种类和规格尽量少对环境适应性强对环境适应性强206-4 6-4 一般结构的静载试验方法一般结构的静载试验方法1 1 试验加载方法试验加载方法（1 1）荷载图式荷载图式在试验结构构件上的在试验结构构件上的荷载布置形式荷载布置形式( (包括荷载类型

11、和分布情况包括荷载类型和分布情况) )称称为荷载图式；为荷载图式；原则原则: :荷载图式应荷载图式应与计算简图相一致与计算简图相一致；如果无法或不便满足，应采用与计算简图如果无法或不便满足，应采用与计算简图等效的荷载图式等效的荷载图式。等效荷载：等效荷载：加在试件上、使试件产生的加在试件上、使试件产生的内力图形内力图形与计算简图相近、与计算简图相近、控制截面控制截面的内力值的内力值相等的荷载相等的荷载216-4 6-4 一般结构的静载试验方法一般结构的静载试验方法1 1 试验加载方法试验加载方法等效荷载：等效荷载：226-4 6-4 一般结构的静载试验方法一般结构的静载试验方法1 1 试验加载

12、方法试验加载方法（2 2）加载程序：）加载程序：加载级距、加载卸载、循环次数、级间间歇时间等的有序安排。加载级距、加载卸载、循环次数、级间间歇时间等的有序安排。236-4 6-4 一般结构的静载试验方法一般结构的静载试验方法1 1 试验加载方法试验加载方法（2 2）加载程序：）加载程序：预载预载目的：目的：使试件接触良好、进入正常工作状态，荷载荷变形关系趋于稳定使试件接触良好、进入正常工作状态，荷载荷变形关系趋于稳定检验全部试验装置的可靠性检验全部试验装置的可靠性检测量测的仪表工作是否正常检测量测的仪表工作是否正常检查现场组织工作和人员情况，起演习作用检查现场组织工作和人员情况，起演习作用要求

13、要求加载分三级进行，每级取标准值的加载分三级进行，每级取标准值的20%20%。级间停歇。级间停歇1010分钟分钟卸载分级进行卸载分级进行246-4 6-4 一般结构的静载试验方法一般结构的静载试验方法1 1 试验加载方法试验加载方法（2 2）加载程序：）加载程序：标准荷载试验标准荷载试验加载要求：加载要求：标准加载之前，每级加载值不大于标准荷载的标准加载之前，每级加载值不大于标准荷载的20%20%，分，分5 5级级标准荷载之后，每级加载值不大于标准荷载的标准荷载之后，每级加载值不大于标准荷载的10%10%达到计算破坏荷载达到计算破坏荷载90%90%后，每级加载值不大于标准荷载的后，每级加载值不

14、大于标准荷载的5%5%具体的试验按有关规程处理。具体的试验按有关规程处理。卸载卸载按加载级距处理，也可以放大按加载级距处理，也可以放大1 1倍，或是分两次卸完。倍，或是分两次卸完。256-4 6-4 一般结构的静载试验方法一般结构的静载试验方法2 2 试验观测方案试验观测方案（1 1）确定观测项目：确定观测项目：说明外部作用荷载与结构变形的相互关系。说明外部作用荷载与结构变形的相互关系。变形：反映结构整体工作状况、局部的工作状况变形：反映结构整体工作状况、局部的工作状况（2 2）测点的选择和布置；测点的选择和布置；原则：测点宜少不宜多，突出重点；必须有代表性；布置一定数量校原则：测点宜少不宜多

15、，突出重点；必须有代表性；布置一定数量校核点；便于安全测试。核点；便于安全测试。（3 3）仪器选择与测读原则；仪器选择与测读原则；仪器选择：精度和量程要求、机械和电测仪器的比较、测读时间仪器选择：精度和量程要求、机械和电测仪器的比较、测读时间测读原则：按一定的时间间隔、恒载、记录环境情况、及时整理数据测读原则：按一定的时间间隔、恒载、记录环境情况、及时整理数据强调：强调：全部测点读数时间基本一致。全部测点读数时间基本一致。266-4 6-4 一般结构的静载试验方法一般结构的静载试验方法276-4 6-4 一般结构的静载试验方法一般结构的静载试验方法286-4 6-4 一般结构的静载试验方法一般

16、结构的静载试验方法296-4 6-4 一般结构的静载试验方法一般结构的静载试验方法2 2 试验观测方案的确定试验观测方案的确定（4 4）测定方法。）测定方法。整体变形测量：整体变形测量：板、梁、屋架等受弯构件：最大挠度控制，消除支座沉降等误差板、梁、屋架等受弯构件：最大挠度控制，消除支座沉降等误差柱、框架等，两个方向布置测点柱、框架等，两个方向布置测点仪表设置在固定不动点上仪表设置在固定不动点上局部变形测量：局部变形测量：控制截面的局部变形控制截面的局部变形受弯构件：弯距最大截面沿高度方向布置受弯构件：弯距最大截面沿高度方向布置轴向受力构件、偏心受压构件、受扭构件轴向受力构件、偏心受压构件、受

17、扭构件306-4 6-4 一般结构的静载试验方法一般结构的静载试验方法2 2 试验观测方案的确定试验观测方案的确定（4 4）测定方法。）测定方法。裂缝测量裂缝测量初裂缝观测初裂缝观测开裂荷载：构件出现第一批宽度不大于开裂荷载：构件出现第一批宽度不大于0.05mm0.05mm裂缝时的荷载。裂缝时的荷载。放大镜观测法、荷载放大镜观测法、荷载挠度曲线法、连续布置应变计法挠度曲线法、连续布置应变计法放大镜、应变漆、应变片放大镜、应变漆、应变片: :电阻突变点电阻突变点光纤传感器、声发射、电磁辐射：内部裂隙光纤传感器、声发射、电磁辐射：内部裂隙裂缝宽度观测裂缝宽度观测受弯构件的正截面裂缝受弯构件的正截面

18、裂缝在构件侧面受拉主筋高度处测量最大裂缝宽度；在构件侧面受拉主筋高度处测量最大裂缝宽度；斜截面的裂缝应在斜裂缝与箍筋交汇处或斜裂缝与弯起钢筋斜截面的裂缝应在斜裂缝与箍筋交汇处或斜裂缝与弯起钢筋交汇处测量斜裂缝宽度。交汇处测量斜裂缝宽度。裂缝分布图：裂缝分布图：最大裂缝三条、裂缝的行迹、荷载、裂缝位置和展开宽度最大裂缝三条、裂缝的行迹、荷载、裂缝位置和展开宽度316-4 6-4 一般结构的静载试验方法一般结构的静载试验方法2 2 试验观测方案的确定试验观测方案的确定（4 4）测定方法。）测定方法。承载力确定承载力确定：钢筋混凝土结构破坏：钢筋混凝土结构破坏：(1)(1)在荷载不再增加的情况下，由

19、设置在构件受拉主筋处的应变测在荷载不再增加的情况下，由设置在构件受拉主筋处的应变测点测出连续变化的应变，或受拉主筋的拉应变达到点测出连续变化的应变，或受拉主筋的拉应变达到10104 4；(2)(2)跨中挠度达到跨度的跨中挠度达到跨度的1/501/50，悬臂结构的挠度达到悬臂长的，悬臂结构的挠度达到悬臂长的1/251/25；(3)(3)受拉主筋处的垂直裂缝宽度达到受拉主筋处的垂直裂缝宽度达到1.5mm1.5mm；(4)(4)受剪斜裂缝宽度达到受剪斜裂缝宽度达到1.5mm1.5mm，或斜裂缝末端受压区混凝土剪压，或斜裂缝末端受压区混凝土剪压破坏，或沿斜截面混凝土斜压破坏；破坏，或沿斜截面混凝土斜压

20、破坏；(5)(5)受拉主筋在端部滑脱达受拉主筋在端部滑脱达0.2mm0.2mm，或其它锚固破坏；，或其它锚固破坏；(6)(6)受拉主筋拉断；受拉主筋拉断；(7)(7)受压构件的混凝土被压坏。受压构件的混凝土被压坏。326-4 6-4 一般结构的静载试验方法一般结构的静载试验方法2 2 试验观测方案的确定试验观测方案的确定（4 4）测定方法。）测定方法。承载力确定承载力确定：钢结构破坏：钢结构破坏：(1)(1)在荷载不再增加的情况下连续变化的应变值；在荷载不再增加的情况下连续变化的应变值；(2)(2)节点焊缝开裂；节点焊缝开裂；(3)(3)螺栓或铆钉剪断脱落；螺栓或铆钉剪断脱落；(4)(4)主要

21、受力螺栓或铆钉松动，节点板变形；主要受力螺栓或铆钉松动，节点板变形；(5)(5)受压或受弯部分屈曲或整体失稳。受压或受弯部分屈曲或整体失稳。极限荷载取值标准：极限荷载取值标准：(1)(1)在加载过程中出现时，取前一级荷载值在加载过程中出现时，取前一级荷载值(2)(2)在规定的荷载持续时间内，取本级荷载值与前级荷载值的平均值在规定的荷载持续时间内，取本级荷载值与前级荷载值的平均值(3)(3)在规定的荷载持续时间结束后，取本级荷载值在规定的荷载持续时间结束后，取本级荷载值(4)(4)用试验机或配有千斤顶的液压设备对受压构件加载时，取所能达用试验机或配有千斤顶的液压设备对受压构件加载时，取所能达到的

22、最大荷载值到的最大荷载值336-5 6-5 结构抗震性能的静载试验结构抗震性能的静载试验1 1 拟静力试验拟静力试验用低周往复循环加载的方法对结构构件进行静载试验，试验中控制结构用低周往复循环加载的方法对结构构件进行静载试验，试验中控制结构的变形值或荷载量，使结构构件正反两个方向反复加载和卸载，模拟地的变形值或荷载量，使结构构件正反两个方向反复加载和卸载，模拟地震荷载对结构的受力过程。震荷载对结构的受力过程。加载装置与加载方法加载装置与加载方法变位移变位移变力变力变力变位移变力变位移试验观测项目与量测要求试验观测项目与量测要求力、位移、应变力、位移、应变弯矩和曲率弯矩和曲率剪力和剪切应变剪力和

23、剪切应变扭矩和扭转角扭矩和扭转角Q低周反复荷载试验低周反复荷载试验每级控制荷载或控制变形的条每级控制荷载或控制变形的条件下，一般重复三次。件下，一般重复三次。T346-5 6-5 结构抗震性能的静载试验结构抗震性能的静载试验1 1 拟静力试验拟静力试验以弯剪变形为主的构件低周反复试验装置以弯剪变形为主的构件低周反复试验装置千斤顶千斤顶反力架反力架铰铰荷重传感器荷重传感器位移传感器位移传感器356-5 6-5 结构抗震性能的静载试验结构抗震性能的静载试验1 1 拟静力试验拟静力试验试验数据的确定原则和方法试验数据的确定原则和方法开裂荷载开裂荷载屈服荷载和屈服变形屈服荷载和屈服变形极限荷载极限荷载

24、破损荷载和极限变形：破损荷载和极限变形：0.850.85极限荷载极限荷载装置简单，试验加载速度慢，一次加载最长不宜超过装置简单，试验加载速度慢，一次加载最长不宜超过3030分钟，分钟，缺点是不能与地震记录挂钩，加载程序由研究者根据经验和理缺点是不能与地震记录挂钩，加载程序由研究者根据经验和理论分析主观确定。论分析主观确定。366-5 6-5 结构抗震性能的静载试验结构抗震性能的静载试验2 2 拟动力试验：拟动力试验：联机试验联机试验计算机模拟实际地震位移时程曲线计算机模拟实际地震位移时程曲线电液伺服加载，电液伺服加载，量测结构反应，计算出加载后结构的变形量测结构反应，计算出加载后结构的变形将结

25、构变形转化为控制信号，驱动加载器强迫结构按实际将结构变形转化为控制信号，驱动加载器强迫结构按实际地震反应，实现结构的变形和受力。地震反应，实现结构的变形和受力。结构运结构运动方程动方程n n时刻的时刻的地震反应地震反应位移值位移值加载控加载控制系统制系统结构或结构或模型模型量测结量测结构反力构反力n+1时刻结构荷载和变形与地震作用下结构荷载和变形与地震作用下所经历的真实过程完全一致。所经历的真实过程完全一致。376-6 6-6 静载试验的数据处理静载试验的数据处理1 1 试验数据的处理：自学试验数据的处理：自学借助材料力学、结构力学、弹性力学的知识借助材料力学、结构力学、弹性力学的知识（1 1

26、）挠度计算；）挠度计算；简支梁板：支座沉降、自重、设备重力、加载图式简支梁板：支座沉降、自重、设备重力、加载图式悬臂构件：支座转角、支座沉降悬臂构件：支座转角、支座沉降支座测点偏移、结构徐变影响支座测点偏移、结构徐变影响（2 2）应力计算；）应力计算；应力值、主应力的方向应力值、主应力的方向（3 3）内力计算；（）内力计算；（P161P161）根据实测的应变值计算截面内力根据实测的应变值计算截面内力拉压构件：轴向力拉压构件：轴向力拉弯构件：轴向力和弯距拉弯构件：轴向力和弯距双向弯曲：双向弯曲：386-6 6-6 静载试验的数据处理静载试验的数据处理2 2 各种曲线图绘制：各种曲线图绘制：选择合

27、适的坐标系，使曲线在选择合适的坐标系，使曲线在4545附近附近荷载荷载变形曲线变形曲线反映结构工作的全过程及基本性质反映结构工作的全过程及基本性质n直线直线1 1表示结构在表示结构在弹性弹性范范围内工作围内工作n曲线曲线2 2表示结构的表示结构的弹塑性弹塑性工作状态工作状态n曲线曲线3 3一般属于一般属于异常异常现象，现象，源自仪器错误或临近构件源自仪器错误或临近构件参与工作参与工作396-6 6-6 静载试验的数据处理静载试验的数据处理2 2 各种曲线图绘制：各种曲线图绘制：荷载荷载应变曲线应变曲线反映荷载与应变的关系及应变与荷载增长规律反映荷载与应变的关系及应变与荷载增长规律n测点测点1

28、1：受压受压区区n测点测点2 2：受拉受拉区区n测点测点3 3、4 4：主筋主筋处处n测点测点5 5：靠近截面中部，：靠近截面中部，先受压后受拉先受压后受拉406-6 6-6 静载试验的数据处理静载试验的数据处理2 2 各种曲线图绘制：各种曲线图绘制：截面应变图截面应变图n一般选取一般选取内力最大的控制截面绘内力最大的控制截面绘制制n了解应变沿截面高度方向的分布了解应变沿截面高度方向的分布规律及变化过程，以及中和轴移规律及变化过程，以及中和轴移动情况等动情况等n可用于推算受压区和受拉区的合可用于推算受压区和受拉区的合力值及作用位置，算出截面弯矩力值及作用位置，算出截面弯矩或轴力或轴力416-6

29、 6-6 静载试验的数据处理静载试验的数据处理2 2 各种曲线图绘制：各种曲线图绘制：构件裂缝及破坏图构件裂缝及破坏图n绘制时，用坐标纸或方格纸按比例先作一个裂缝开展面的展开图。绘制时，用坐标纸或方格纸按比例先作一个裂缝开展面的展开图。n然后，在展开图上描出裂缝的长短、间距，注明然后，在展开图上描出裂缝的长短、间距，注明“分级荷载分级荷载/ /裂缝裂缝宽度宽度”，试件方位、编号等。，试件方位、编号等。426-6 6-6 静载试验的数据处理静载试验的数据处理3 3 结构的性能评价结构的性能评价承载力评定：承载力评定：v vu u0 0 0 0 v vu u 挠度评定：挠度评定：Us UUs U抗裂评定：抗裂评定： cr cr0 0 cr cr 裂缝宽度评定：裂缝宽度评定：WWs.maxs.max W Wmaxmax 43本章重点本章重点n加载系统加载系统n测试、分析评定测试、分析评定n试验观测方案设计试验观测方案设计n测试项目选择测试项目选择n整体变形和局部变形整体变形和局部变形n基本概念基本概念4445