1、第五章静力试验第五章静力试验（优选）第五章静力试验（优选）第五章静力试验目录目录一、简介一、简介二、单调静力荷载试验二、单调静力荷载试验三、受弯构件的试验三、受弯构件的试验四、受压构件的试验四、受压构件的试验五、实例五、实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验六、量测数据的整理六、量测数据的整理七、结构性能的检验与评定七、结构性能的检验与评定八、小结八、小结简介：简介：静力荷载试验的目的是通过对试验结构或构件直静力荷载试验的目的是通过对试验结构或构件直接施加荷载，采集试验数据，认识并掌握结构的力学接施加荷载，采集试验数据，认识并掌握结构的力学性能。性能。“静力
2、静力”指试验过程中，结构本身运动的加速度指试验过程中，结构本身运动的加速度效应（惯性力效应）可以忽略不计。效应（惯性力效应）可以忽略不计。静力试验根据荷载性质的不同分为：单调静力荷静力试验根据荷载性质的不同分为：单调静力荷载试验、拟静力试验和拟动力试验。载试验、拟静力试验和拟动力试验。静静 力力 试试 验验简介：简介：通过静力试验可以深入了解构件在各种基本力作通过静力试验可以深入了解构件在各种基本力作用下的结构性能和承载力问题、荷载与变形的问题以用下的结构性能和承载力问题、荷载与变形的问题以及砼结构的荷载与裂缝的关系，还有钢结构的局部或及砼结构的荷载与裂缝的关系，还有钢结构的局部或整体失稳等问
3、题。整体失稳等问题。静静 力力 试试 验验 概念：指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或概念：指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标，研究结构受力性能的试验。预定的状态目标，研究结构受力性能的试验。试验加载制度：指试验实施过程中荷载的施加试验加载制度：指试验实施过程中荷载的施加程序或步骤，从试验实施的进程来看，加载制度也可程序或步骤，从试验实施的进程来看，加载制度也可认为是施加的荷载与时间的关系。认为是施加的荷载与时间的关系。研究内容：主要用于模拟结构承受静荷载作用研究内容：主要用于模拟结构承受静荷载作用下观测和研究结构构件的强度、刚度、抗裂性等基本下观测和研究结构构件的强度、刚度、抗裂
4、性等基本性能和破坏机制。性能和破坏机制。单调静力荷载试验单调静力荷载试验 试验加载程序：试验加载程序：指试验进行期间荷载与时间的关系。指试验进行期间荷载与时间的关系。结构静载试验的加载程序：结构静载试验的加载程序：预载、正常使用荷载、预载、正常使用荷载、极限荷载。极限荷载。单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度图图5.1.1 钢筋砼结构的静载试验加载程序钢筋砼结构的静载试验加载程序预载时间预载时间 标准荷载试验时间标准荷载试验时间破坏时间破坏时间 单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度 说明：说明：有的试验只要加至正常使用荷载，试验后试件还可使用，有的试验只要加至正常使用荷
5、载，试验后试件还可使用，现场结构或构件的检验性试验多属此类。现场结构或构件的检验性试验多属此类。对于研究性试验，当加至标准荷载后，一般不卸载而继对于研究性试验，当加至标准荷载后，一般不卸载而继续加载，直至试件进入破坏阶段。续加载，直至试件进入破坏阶段。加载制度的确定及分级加（卸）载的目的：加载制度的确定及分级加（卸）载的目的：（1 1）为了控制加（卸）载速度；）为了控制加（卸）载速度；（2 2）便于观察试验过程中结构的变形等情况；）便于观察试验过程中结构的变形等情况；（3 3）为了统一加载步骤。）为了统一加载步骤。预载：预载：目的：目的：使试件各部分接触良好，进入正常工作状态，使试件各部分接触
6、良好，进入正常工作状态，荷载与变形关系趋于稳定；检验全部试验装置的可靠性；荷载与变形关系趋于稳定；检验全部试验装置的可靠性；检验全部量测仪表工作正常与否；检查现场组织工作和人员检验全部量测仪表工作正常与否；检查现场组织工作和人员的工作情况，起演习作用。的工作情况，起演习作用。要求：要求：一般分三级进行，每级取正常使用荷载的一般分三级进行，每级取正常使用荷载的20%；然后分级卸载，然后分级卸载，23级卸完；每加（卸）一级荷载，停歇级卸完；每加（卸）一级荷载，停歇10min；对于开裂较早的混凝土结构，预加荷载不宜超过计；对于开裂较早的混凝土结构，预加荷载不宜超过计算开裂荷载的算开裂荷载的70%，以
7、保证在正式试验时能得到开裂荷载。，以保证在正式试验时能得到开裂荷载。单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度 正常加载：正常加载：荷载分级荷载分级 分级间隔时间分级间隔时间 满载时间满载时间 空载时间空载时间 单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度（2）便于观察试验过程中结构的变形等情况；研究内容：主要用于模拟结构承受静荷载作用下观测和研究结构构件的强度、刚度、抗裂性等基本性能和破坏机制。（3）为了统一加载步骤。单调静力荷载试验加载制度（c）挠度的预计大小（选择仪器的量程）空载时间：受载结构卸载后下一次重新开始受载之间的平面应力状态下的主应力计算度或在挠度曲线中反映出来。梁正
8、截面应变分布的测点布置对于较重要的结构构件和跨度大于（b）对宽度较大的梁，两边对称贴片以消除扭转的影响（支座偏心，加载点偏心）；（3）为了统一加载步骤。然后分级卸载，23级卸完；实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验单调静力荷载试验静力试验根据荷载性质的不同分为：单调静力荷载试验、拟静力试验和拟动力试验。正常加载：正常加载：荷载分级：荷载分级：正常使用荷载之前，每级加载值不应大于正正常使用荷载之前，每级加载值不应大于正常使用荷载的常使用荷载的20%，一般分，一般分5级加至正常使用荷载；正常使用级加至正常使用荷载；正常使用荷载之后，每级不宜大于正常使用荷载的荷载之后，每级不宜大于正常使用荷载的
9、10%。当荷载加至计。当荷载加至计算极限荷载的算极限荷载的90%后，为了求得精确的极限荷载，每级应取不后，为了求得精确的极限荷载，每级应取不大于极限荷载的大于极限荷载的5%；需要做抗裂检测的结构，加载至计算开；需要做抗裂检测的结构，加载至计算开裂荷载的裂荷载的90%后，也应改为不大于开裂荷载的后，也应改为不大于开裂荷载的5%施加，直至施加，直至第一条裂缝出现。第一条裂缝出现。单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度 正常加载：正常加载：分级间隔时间：分级间隔时间：为了保证在分级荷载下所有量测内容为了保证在分级荷载下所有量测内容的仪表读数准确和避免不必要的误差，要求不同结构在每级荷的仪表
10、读数准确和避免不必要的误差，要求不同结构在每级荷载加完后应有一定的级间停留时间，其目的是使结构在荷载作载加完后应有一定的级间停留时间，其目的是使结构在荷载作用下的变形得到充分发挥和达到基本稳定后再量测。为此试验用下的变形得到充分发挥和达到基本稳定后再量测。为此试验方法标准中规定，钢结构一般不少于方法标准中规定，钢结构一般不少于10min，混凝土结构、砌，混凝土结构、砌体结构和木结构不应少于体结构和木结构不应少于15min。单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度 正常加载：正常加载：满载时间：满载时间：对需要进行变形和裂缝宽度试验的结构，在对需要进行变形和裂缝宽度试验的结构，在标准短期
11、荷载作用下的持续时间，对钢结构和混凝土结构不应标准短期荷载作用下的持续时间，对钢结构和混凝土结构不应少于少于30min；木结构不应少于；木结构不应少于30min的的2倍，拱或砌体为倍，拱或砌体为30min的的6倍；对预应力混凝土构件，满载倍；对预应力混凝土构件，满载30min后加至开裂，在开裂后加至开裂，在开裂荷载下再持续荷载下再持续30min。单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度 正常加载：正常加载：空载时间：空载时间：受载结构卸载后下一次重新开始受载之间的受载结构卸载后下一次重新开始受载之间的间歇时间称空载时间。有关试验标准规定：对于一般的混凝土间歇时间称空载时间。有关试验标准
12、规定：对于一般的混凝土结构空载时间取结构空载时间取45min；对于较重要的结构构件和跨度大于；对于较重要的结构构件和跨度大于12m的结构取的结构取18h（即为满载时间的（即为满载时间的1.5倍）；对于钢结构不应倍）；对于钢结构不应少于少于30min。单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度 卸载：卸载：凡间断性加载试验，或仅作刚度、抗裂和裂缝宽凡间断性加载试验，或仅作刚度、抗裂和裂缝宽度检验的结构与构件，以及测定残余变形的试验及预度检验的结构与构件，以及测定残余变形的试验及预载之后，均需卸载。卸载一般可按加载级距进行，也载之后，均需卸载。卸载一般可按加载级距进行，也可以放大可以放大1倍
13、或分倍或分2次卸完。次卸完。单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度 加载方案：加载方案：受弯构件的试验受弯构件的试验五、实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验“静力”指试验过程中，结构本身运动的加速度效应（惯性力效应）可以忽略不计。分级间隔时间结构性能的检验与评定（2）当按构件实配钢筋的承载力进行检验时，应满足下式要求:（b）测量中和轴的位置和应变分布规律 要求：一般分三级进行，每级取正常使用荷载的20%；（a）截面最大纤维应变；中的最大挠度值及梁的弹性挠 试验加载程序：指试验进行期间荷载与时间的关系。概念：指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标，研究结构受力性能的试验。
14、实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验（1）按混凝土结构设计规范的允许值进行检验时，应满足下式要求:空载时间：受载结构卸载后下一次重新开始受载之间的每加（卸）一级荷载，停歇10min；对于较重要的结构构件和跨度大于七、结构性能的检验与评定实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验 目的：使试件各部分接触良好，进入正常工作状态，荷载与变形关系趋于稳定；加载方案：加载方案：受弯构件的试验受弯构件的试验 (a)(b)(c)简支梁试验等效荷载加载图示简支梁试验等效荷载加载图示 量测方案：量测方案：挠度量测：挠度量测：梁的挠度值是量测数据中最能梁的挠度值是量测数据中最能反映总体工作性能的一项指标，反映总
15、体工作性能的一项指标，因为梁任何部位的异常变形或因为梁任何部位的异常变形或局部破坏（开裂）都将通过挠局部破坏（开裂）都将通过挠度或在挠度曲线中反映出来。度或在挠度曲线中反映出来。对梁式结构最主要的是测定跨对梁式结构最主要的是测定跨中的最大挠度值及梁的弹性挠中的最大挠度值及梁的弹性挠度曲线（度曲线（P-f 曲线）。曲线）。受弯构件的试验受弯构件的试验梁的挠度测点布置梁的挠度测点布置（a）（b）量测方案：量测方案：挠度量测：挠度量测：梁的真实挠度：梁的真实挠度：（a）剔除支座位移；）剔除支座位移；（b）对宽度较大的梁，两边对称贴片以消除扭转的）对宽度较大的梁，两边对称贴片以消除扭转的影响（支座偏心
16、，加载点偏心）；影响（支座偏心，加载点偏心）；（c）挠度的预计大小（选择仪器的量程）挠度的预计大小（选择仪器的量程）受弯构件的试验受弯构件的试验 量测方案：量测方案：应变量测：应变量测：受弯构件的试验受弯构件的试验梁正截面应变分布的测点布置梁正截面应变分布的测点布置（a）截面最大纤维应变；（）截面最大纤维应变；（b）测量中和轴的位置和应）测量中和轴的位置和应变分布规律变分布规律 应变量测：应变量测：受弯构件的试验受弯构件的试验 应变量测：应变量测：受弯构件的试验受弯构件的试验 裂缝量测：裂缝量测：测定开裂荷载、裂缝位置，裂缝的宽度和深测定开裂荷载、裂缝位置，裂缝的宽度和深度，以及描述裂缝的发展
17、和分布。度，以及描述裂缝的发展和分布。受弯构件的试验受弯构件的试验 裂缝量测：裂缝量测：受弯构件的试验受弯构件的试验受弯构件的试验 概念：指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标，研究结构受力性能的试验。（2）试验项目和测点布置（a）截面最大纤维应变；目的：使试件各部分接触良好，进入正常工作状态，荷载与变形关系趋于稳定；实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验单调静力荷载试验（3）为了统一加载步骤。单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度每加（卸）一级荷载，停歇10min；（2）便于观察试验过程中结构的变形等情况；简支梁试验等效荷载加载图示 荷载分级 正位或卧位试验加载方案；（
18、3）为了统一加载步骤。空载时间：受载结构卸载后下一次重新开始受载之间的轴心受拉、偏心受拉、受弯、大偏心受压构件因为梁任何部位的异常变形或单调静力荷载试验加载制度五、实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验 裂缝量测：裂缝量测：受弯构件的试验受弯构件的试验 裂缝的标注方法：裂缝的标注方法：受弯构件的试验受弯构件的试验 加载方案：加载方案：正位或卧位试验加载方案；正位或卧位试验加载方案；试验仪器：试验仪器：大型长柱试验机；大型长柱试验机；静力试验台座上的大型荷载静力试验台座上的大型荷载支承设备和液压加载系统配合支承设备和液压加载系统配合使用；使用；受压构件的试验受压构件的试验屋架结构静载试验屋架结
19、构静载试验（1 1）试件安装和加载方法）试件安装和加载方法屋架结构静载试验屋架结构静载试验屋架结构静载试验屋架结构静载试验（2 2）试验项目和测点布置）试验项目和测点布置屋架结构静载试验屋架结构静载试验（2 2）试验项目和测点布置）试验项目和测点布置屋架结构静载试验屋架结构静载试验（2 2）试验项目和测点布置）试验项目和测点布置屋架结构静载试验屋架结构静载试验（2 2）试验项目和测点布置）试验项目和测点布置实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯
20、承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验量测数据整
21、理量测数据整理1.整体变形量测结果整理整体变形量测结果整理1.1简支构件的挠度简支构件的挠度1.2悬臂构件的挠度悬臂构件的挠度000asqgaa000c a,000c a12,00,aa.sqc agc ac aqgc agc abc abc aaavvL t gMaaM，支承设备和液压加载系统配合支承设备和液压加载系统配合轴心受拉、偏心受拉、受弯、大偏心受压构件 要求：一般分三级进行，每级取正常使用荷载的20%；满载时间：对需要进行变形和裂缝宽度试验的结构，在标准短期荷载作用下的持续时间，对钢结构和混凝土结构不应少于30min；检查现场组织工作和人员的工作情况，起演习作用。中的最大挠度值及梁
22、的弹性挠正常使用荷载之后，每级不宜大于正常使用荷载的10%。七、结构性能的检验与评定反映总体工作性能的一项指标，裂缝的标注方法：简支梁试验等效荷载加载图示 荷载分级有关试验标准规定：对于一般的混凝土静 力 试 验 概念：指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标，研究结构受力性能的试验。实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验（3）为了统一加载步骤。静力荷载试验的目的是通过对试验结构或构件直接施加荷载，采集试验数据，认识并掌握结构的力学性能。（2）当按实配钢筋确定的构件挠度值进行检验，或仅作刚度、抗裂或裂缝宽度检验的构件，应满足下列要求2.截面内力截面内力2.1轴向受力构件轴向受力构件1
23、2.2NAE AEA2.2压弯或拉弯构件压弯或拉弯构件1122=xxxxMyNAIMyNAI2.3双向弯曲构件双向弯曲构件ya11yb12yc21yc22xxyxxyxxyxxyMMNEyxAIIMMNEyxAIIMMNEyxAIIMMNEyxAII3.平面应力状态下的主应力计算平面应力状态下的主应力计算结构性能的检验与评定结构性能的检验与评定1.构件承载力检验构件承载力检验（1 1）按混凝土结构设计规范的允许值进行检验时，应）按混凝土结构设计规范的允许值进行检验时，应满足下式要求满足下式要求:0u0u0u0uSS（2 2）当按构件实配钢筋的承载力进行检验时当按构件实配钢筋的承载力进行检验时，
24、应满足应满足下式要求下式要求:0u0u0u0u00,.cssSSRffAS （3 3）承载力极限标志承载力极限标志轴心受拉、偏心受拉、受弯、大偏心受压构件轴心受拉、偏心受拉、受弯、大偏心受压构件轴心受压或小偏心受压构件轴心受压或小偏心受压构件受弯构件的剪切破坏受弯构件的剪切破坏粘接锚固破坏粘接锚固破坏2.构件的挠度检验构件的挠度检验（1）当按混凝土结构设计规范规定的挠度允许值进行）当按混凝土结构设计规范规定的挠度允许值进行检验时，应满足下列要求检验时，应满足下列要求0a11ssssflsssflsaMaaMMQaaQQ（2）当按实配钢筋确定的构件挠度值进行检验，或仅）当按实配钢筋确定的构件挠度
25、值进行检验，或仅作刚度、抗裂或裂缝宽度检验的构件，应满足下列要作刚度、抗裂或裂缝宽度检验的构件，应满足下列要求求00a=1.2acssssaa且 3.构件的抗裂检验构件的抗裂检验 在正常使用阶段不允许出现裂缝的构件，应对其在正常使用阶段不允许出现裂缝的构件，应对其进行抗裂性检验。构件的抗裂性检验应符合下列要求进行抗裂性检验。构件的抗裂性检验应符合下列要求0c r0.9 5c rtkp cc rtkscff4.构件裂缝宽度检验构件裂缝宽度检验 对正常使用阶段允许出现裂缝的构件，应限制对正常使用阶段允许出现裂缝的构件，应限制其裂缝宽度。构件的裂缝宽度应满足下列要求其裂缝宽度。构件的裂缝宽度应满足下
26、列要求0,m axm axsww每加（卸）一级荷载，停歇10min；七、结构性能的检验与评定检查现场组织工作和人员的工作情况，起演习作用。（1）按混凝土结构设计规范的允许值进行检验时，应满足下式要求:要求：一般分三级进行，每级取正常使用荷载的20%；结构性能的检验与评定（1）按混凝土结构设计规范的允许值进行检验时，应满足下式要求:木结构不应少于30min的2倍，拱或砌体为30min的6倍；（2）便于观察试验过程中结构的变形等情况；试验加载制度：指试验实施过程中荷载的施加程序或步骤，从试验实施的进程来看，加载制度也可认为是施加的荷载与时间的关系。（2）便于观察试验过程中结构的变形等情况；为此试验
27、方法标准中规定，钢结构一般不少于10min，混凝土结构、砌体结构和木结构不应少于15min。七、结构性能的检验与评定（c）挠度的预计大小（选择仪器的量程）（1）按混凝土结构设计规范的允许值进行检验时，应满足下式要求:要求：一般分三级进行，每级取正常使用荷载的20%；因为梁任何部位的异常变形或（3）为了统一加载步骤。对于研究性试验，当加至标准荷载后，一般不卸载而继续加载，直至试件进入破坏阶段。实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验单调静力荷载试验加载制度支承设备和液压加载系统配合五、实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验因为梁任何部位的异常变形或单调静力荷载试验加载制度 试验加载制度：指试验
28、实施过程中荷载的施加程序或步骤，从试验实施的进程来看，加载制度也可认为是施加的荷载与时间的关系。概念：指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标，研究结构受力性能的试验。目的：使试件各部分接触良好，进入正常工作状态，荷载与变形关系趋于稳定；（3）为了统一加载步骤。单调静力荷载试验加载制度（a）截面最大纤维应变；结构性能的检验与评定“静力”指试验过程中，结构本身运动的加速度效应（惯性力效应）可以忽略不计。对于较重要的结构构件和跨度大于轴心受拉、偏心受拉、受弯、大偏心受压构件 静力试验台座上的大型荷载（1）按混凝土结构设计规范的允许值进行检验时，应满足下式要求:实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验 荷载分级：正常使用荷载之前，每级加载值不应大于正常使用荷载的20%，一般分5级加至正常使用荷载；中的最大挠度值及梁的弹性挠5.构件结构性能评定构件结构性能评定 根据结构性能检验的要求，对被检验的构件，应根据结构性能检验的要求，对被检验的构件，应按下表所列项目和标准进行性能检验，并按下列规定按下表所列项目和标准进行性能检验，并按下列规定进行评定进行评定
