结构试验全册配套完整课件

结构试验全册配套完整课件第一章绪论2022/12/92SchoolofUrbanConstructionandManagement2022/12/93土木工程包含了几乎所有建筑工程，我们俗称“大土木”土木工程结构指最广泛层面上的建筑结构工程，包括：桥梁水坝土方基础石油平台管道运输发电站铁路挡土墙道路隧道水路疏浚给排水系统结构的功能是承受荷载作用并产生作用效应，产生的作用效应须满足各级规范要求土木工程结构(Civilengineeringstructures)2022/12/94确保实现结构的功能，常采用以下三种途径：理论分析利用现有成熟的理论，计算分析结构在各种作用下的作用效应使其满足规范、规程、标准要求试验对结构施加作用，通过测试得到结构在作用下的作用效应判断结构是否满足要求计算机程序模拟分析利用计算机程序模拟分析结构在各种作用下的作用效应分析参数，寻找其中规律，解决结构功能问题2022/12/95此三种途径互为指导和验证关系新的结构理论不够成熟，结构试验必不可少试验不能完全模拟真实状态，受条件限制借助计算机模拟，分析寻找规律，发展新的理论本课程讲重点讲述土木工程结构试验2022/12/96土木工程试验是解决土木工程结构领域科研和设计问题的必不可少的手段结构试验是人们认识自然的重要手段结构试验是验证结构理论的有效方法结构试验是土木工程结构质量鉴定的直接方式结构试验是制定各类技术规范和技术标准的基础结构试验是建筑工程自身发展的需要土木工程结构试验主要内容包括工程结构静力试验和动力试验的加载模拟技术工程结构变形参数的测量技术试验数据的采集信号分析及助理技术以及对试验对象作出评价或理论分析2022/12/97本课程目的通过理论和试验环节教学掌握结构试验方面基本知识和基本技能根据设计、施工和科学研究任务，完成一般土木工程结构的实验设计与规划为今后从事土木工程结构科研、设计或施工等工作积累解决问题的手段和方法2022/12/98土木工程结构试验的任务是以土木工程结构为研究对象，通过加载技术对研究对象施加各种作用，借助测试技术对结构物受作用后的性能进行观测。通过对测量数据的分析，如变形、应变、温度、振幅、频率、裂缝宽度等，从强度（稳定）、刚度、抗裂性以及结构实际破坏形态来判明结构的实际工作性能，评估结构的承载能力，确定结构对使用要求的符合程度。动过结构实验检验并发展结构计算理论。1.1结构试验的任务2022/12/99结构试验分类按试验目的分类按试验对象分类按荷载性质分类按试验时间分类按试验场合分类*按试验目的分类1.2结构试验的分类(1)生产鉴定性试验具有直接的生产目的。以实际建筑物或结构构件为试验鉴定对象，经过试验对具体结构构件作出正确的技术结论这类试验常用来解决一下有关问题：a.综合鉴定重要工程和建筑的设计与施工质量。b.对已建结构进行可靠性检验，以推断和估计结构剩余寿命。c.工程改建和加固，通过试验来判断具体结构的实际承载能力。d.处理受灾结构和工程质量事故，通过试验鉴定提供技术依据。e.鉴定预制构件的产品质量。*按试验目的分类2022/12/9101.2结构试验的分类结构试验分类按试验目的分类按试验对象分类按荷载性质分类按试验时间分类按试验场合分类(2)科学研究性试验科学研究性试验具有研究、探索和开发的性质。其目的在于验证结构设计的某一理论，或验证各种科学的判断、推理、假设及概念的正确性，或者是为了创造某种新型结构体系及其计算理论，而有系统地进行的试验研究。这类试验通常解决以下几个方面的问题:a.验证结构计算理论或通过结构试验创立新的结构理论。b.制订结构设计规范和标准。2022/12/911结构试验分类按试验目的分类按试验对象分类按荷载性质分类按试验时间分类按试验场合分类*按试验对象分类1.2结构试验的分类(1)原型试验原型试验的试验对象是实际结构或是按实物结构足尺复制的结构或构件。对于实际结构试验一般均用于生产鉴定性试验。例如核电站安全壳加压整体性的试验，工业厂房结构的刚度试验、楼盖承载能力试验以及桥梁在移动荷载下的动力特性试验等均在实际结构上加载量测2022/12/912结构试验分类按试验目的分类按试验对象分类按荷载性质分类按试验时间分类按试验场合分类*按试验对象分类(2)模型试验由于进行原型结构试验投资大、周期长、测量精度受环境因素等影响，在经济上或技术上存在一定困难。因此，人们在结构设计的方案阶段进行初步探索比较或对设计理论和计算方法进行科学研究时，可以采用按原型结构缩小的模型进行试验。模型是仿照原型（真实结构）并按照一定比例关系复制而成的试验代表物，它具有实际结构的全部或部分特征。设计制作及试验是根据相似理论，用适当的比例和相似材料制成与原型几何相似的试验对象，在模型上施加相似力系（或称比例荷载），使模型受力后重演原型结构的实际工作，最后按照相似理论由模型试验结果推算实际结构的工作。目前在试验室内进行的大量结构试验均属于这一类。1.2结构试验的分类2022/12/913结构试验分类按试验目的分类按试验对象分类按荷载性质分类按试验时间分类按试验场合分类*按荷载性质分类(1)静力试验静力试验是结构试验中最大量最常见的基本试验，因为大部分建筑结构在工作时所承受的是静力荷载，一般可以通过重力或各种类型的加载设备来实现和满足加载要求。静力试验的加载过程是从零开始逐步递增一直到结构破坏为止，也就是在一个不长的时间段内完成试验加载的全过程，我们称它为结构静力单调加载试验。静力试验的最大优点是加载设备相对来说比较简单，荷载可以逐步施加，还可以停下来仔细观测结构变形的发展，给人们以最明确和清晰的破坏概念。1.2结构试验的分类2022/12/914结构试验分类按试验目的分类按试验对象分类按荷载性质分类按试验时间分类按试验场合分类*按荷载性质分类(2)动力试验对于那些在实际工作中主要承受动力作用的结构或构件，为了了解结构在动力荷载作用下的工作性能，一般要进行结构动力试验，通过动力加载设备直接对结构构件施加动力荷载。特别是结构抗震性能的研究中除了用上述静力加载模拟以外，更为理想的是直接施加动力荷载进行试验，目前抗震动力试验一般用电液伺服加载设备或地震模拟振动台等设备来进行。由于荷载特性的不同，动力试验的加载设备和测试手段也与静力有很大的差别，并且要比静力试验复杂得多。1.2结构试验的分类2022/12/915结构试验分类按试验目的分类按试验对象分类按荷载性质分类按试验时间分类按试验场合分类*按荷载性质分类(1)短期荷载试验限于试验条件、时间和基于解决问题的步骤，我们不得不大量采用短期荷载试验，即荷载从零开始施加到最后结构破坏或到某阶段进行卸荷的时间总和只有几十分钟，几小时或者几天。结构的疲劳试验，则整个加载过程也仅在几天内完成，与实际工作有一定差别。爆炸，地震等特殊荷载作用时，整个试验加载过程只有几秒甚至是微秒或毫秒，这种试验实际上是一种瞬态的冲击试验。这种由于具体客观因素或技术的限制所产生的影响，我们在分析试验结果时必须加以考虑。1.2结构试验的分类2022/12/916结构试验分类按试验目的分类按试验对象分类按荷载性质分类按试验时间分类按试验场合分类*按荷载性质分类(2)长期荷载试验对于研究结构在长期荷载作用下的性能，如混凝土结构的徐变，预应力结构中钢筋的松弛，钢筋混凝土受弯构件裂缝的开展与刚度退化等就必须要进行静力荷载的长期试验。这种长期荷载试验也可称为持久试验，它将连续进行几个月或甚至于数年，通过试验以获得结构的变形随时间变化的规律在现场对实际工作中的结构物进行系统长期的观测，则这样积累和获得的数据资料对于研究结构的实际工作，进一步完善和发展工程结构的理论都具有极为重要的意义。1.2结构试验的分类2022/12/917结构试验分类按试验目的分类按试验对象分类按荷载性质分类按试验时间分类按试验场合分类*按荷载性质分类(1)试验室试验由于可以获得良好的工作条件，可以应用精密和灵敏的仪器设备进行试验，具有较高的准确度。甚至可以人为的创造一个适宜的工作环境，以减少或消除各种不利因素对试验的影响，所以适宜于进行研究性试验。这样有可能突出研究的主要方面，而消除一些对试验结构实际工作有影响的次要因素。这种试验可以在原型结构上进行，也可以采用模型试验，并可以将结构一直试验到破坏。尤其近年来发展足尺结构的整体试验，大型试验室为之提供了比较理想的条件。1.2结构试验的分类2022/12/918结构试验分类按试验目的分类按试验对象分类按荷载性质分类按试验时间分类按试验场合分类*按荷载性质分类(2)现场试验与室内试验相比由于客观环境条件的影响，使用高精度的仪器设备来进行观测受到了一定的限制，相对来看，进行试验的方法也比较简单，所以试验精度和准确度较差。现场试验多数用以解决生产鉴定性的问题，所以试验是在生产和施工现场进行的，有时研究或检验的对象就是已经使用或将要使用的结构物，它可以获得近乎完全实际工作状态下的数据资料。1.2结构试验的分类2022/12/919结构试验发展先进的大型和超大型设备基于网络的远程协同结构试验现代测试技术计算机与结构试验1.3结构试验的发展大型疲劳试验机加载能力：静力试验1000kN动力试验500kN电液伺服压力试验机最大加载能力50,000kN大型风动结构试验系统大型离心机大型火灾模拟结构试验系统2022/12/920结构试验发展先进的大型和超大型设备基于网络的远程协同结构试验现代测试技术计算机与结构试验电液伺服压力试验机最大加载能力50,000kN大型风动结构试验系统大型离心机大型火灾模拟结构试验系统1.3结构试验的发展万用试验机加载能力：静力试验200kN2022/12/921结构试验发展先进的大型和超大型设备基于网络的远程协同结构试验现代测试技术计算机与结构试验大型有限元分析软件试验前:通过计算机分析预测结构性能制订试验方案试验后:结合实验数据对结构性能做出完整描述1.3结构试验的发展2022/12/922具体应用事例a).实桥，检测到疲劳裂缝产生b).补修方法的提案碳素纤维板和止裂孔并用2022/12/923具体应用事例c).用有限元分析软件，将全桥模型化，进行分析，确定研究方案计算机模拟——理论计算的结合全桥钢构件部分的FEM模型图全桥的FEM模型图具体应用事例d).结合实桥裂缝产生部位的实际情况，制作试验体，进行试验原型试验难以实现模型试验2022/12/924疲劳实验2022/12/925具体应用事例FEM解析模型具体应用事例e).基于实验体的有限元解析计算机模拟——试验的结合2022/12/926具体应用事例e).基于实验体的有限元解析计算机模拟——试验的结合2022/12/927具体应用事例f).模拟实桥补修时的有限元解析理论——计算机——试验的结合从试验、计算机模拟到实际应用疲劳裂缝产生部位P1側P2側疲劳裂缝产生部位的放大图P1側P2側疲劳裂缝疲劳裂缝附近的放大图2022/12/9282022/12/929以土木工程结构专业知识为基础了解这些设备和仪器的基本原理和使用方法计算机的运用结构试验是一门综合性很强的课程，必须综合运用各方面知识，全面掌握结构试验技术，才能准确的理解结构受力的本质，通过试验结果提高结构理论水平。结构试验强调动手能力的训练和培养，是一门时间性很强的课程。很多知识是在具体试验中掌握的，要在试验操作中注意体会。1.4结构试验课程特点第二章结构试验基本原理2022/12/930SchoolofUrbanConstructionandManagement2022/12/9312.1结构试验的一般程序2022/12/9322.1结构试验的一般程序2.1.1结构试验设计结构试验设计时整个结构试验与测试技术中极为重要且具有全局性的一项工作。它的主要内容是对所要进行饿结构试验工作进行全面的设计与规划，从而使设计的计划于试验大纲对整个试验起到通观全局和具体指导的作用反复研究实验目的充分了解任务要求收集相关资料，包括已有的理论假定、试验极其方法根据以上工作的基础，确定试验的性质与规模。试验件的制作、加载测量方法等不可孤立考虑，必须相互联系综合考虑。2022/12/9332.1结构试验的一般程序科研性试验收集资料，确定目的和任务确定规模和性质试件设计与制作确定加载方法选定测量项目于方法进行设备和仪表的率定试件性能试验制订试验安全防范措施制订计划正式试验结果分析2022/12/9342.1结构试验的一般程序检验性试验检验性试验的设计，因为试件往往是某一具体结构，一般不存在试件设计和制作问题，但需要收集和研究该试件设计的原始资料、设计计算书和施工文件等，并应对构件进行实地考察，检查结构的设计和施工质量状况，最后根据检验的目的要求制订试验计划。2022/12/9352.1结构试验的一般程序2.1.2结构试验准备将试件按要求制作、安装于就位将加载设备安装就位完成辅助试验工作算出各加载阶段结构的内力及变形理论值工作繁琐，涉及面广，工作量大工作质量直接影响到试验结果的准确度和试验能否顺利进行此环节极为重要2022/12/9362.1结构试验的一般程序2.1.3结构试验实施按计划确定的家在制度进行加载。对试验对象施加外荷载是整个试验工作的中心环节，应按规定的加载顺序和测量顺序进行。试验过程中及时分析整理重要数据，与理论值进行比较，发现反常情况应及时弄清。试验过程中认真读数记录，观察结构变形。进行拍照和录像，作为原始资料保存。2022/12/9372.1结构试验的一般程序2.1.4结构试验分析试验后及时将数据进行科学的整理、分析和计算。根据试验数据和资料编写总结报告，并提出发现的新问题及进一步的研究计划。2022/12/9382.2结构试验设计的基本原则2.2.1真实模拟结构所处的环境和结构所受到的荷载工程结构在其使用寿命的全过程中，收到各种作用，一荷载作用为主。鉴定性结构试验：按照有关技术标准或试验目的确定试验荷载的基本特征研究性结构试验：荷载由研究目的决定注意：实验室内进行试验时，实验装置的设计应注意模拟边界条件。2022/12/9392.2结构试验设计的基本原则2.2.2消除次要因素影响影响结构受力性能的因素有很多，一次试验很难同时确定所有因素的影响程度。各影响因素中，有的是主要因素，有的是次要因素。需要研究或验证的因素是主要因素。试验设计时应尽可能消除次要因素影响。例：钢筋混凝土受弯构件长期荷载试验梁的剪切和弯曲试验大型结构试验中，“大系统测不准”定理，因此试验方案力求简单。2022/12/9402.2结构试验设计的基本原则2.2.3将结构反应视为随机变量结构的力学模型是不确定的结构抗力和作用效应都是随机变量结构试验的结果具有随机性和模糊性2022/12/9412.2结构试验设计的基本原则2.2.3将结构反应视为随机变量结构的力学模型是不确定的结构抗力和作用效应都是随机变量结构试验的结果具有随机性和模糊性结构试验设计时，必须运用统计学的方法设计时间的数量，排列影响因素，而在考虑加载设备、测试仪器时，必须留有充分的余地。对新型结构体系或新材料结构的实验时，进行预备性试验，初步了解结构的性能，再制订详尽的方案。2022/12/9422.2结构试验设计的基本原则2.2.4合理选择试验参数加载系统的参数试验结构的具体性能有关的参数2.2.5统一测试方法和评价标准鉴定性结构试验中，试验对象和试验方法大多已事先规定了。研究性结果试验中，不能用技术标准的形式来规定科学创新的方法。但为了方便信息交换、简历共同的评价标准，我们需要对试验方法有所规定，统一试验方法。2.2.6降低试验成本和提高试验效率2022/12/9432.3测试技术基本原理2.3.1传感器技术传感器是一种转换器件，它能把物理量或化学量转换为可以观测、记录并加以利用的信号。国际电工技术技术委员会对传感器的定义：传感器是测量系统的一种前置部件，它将输入变量转换为可供测量的信号。2.3.2试验结果的测量为确定试验结构的反应量值而进行的过程称为测量，分为直接测量和间接测量。2.3.3标定和校准国际单位m,kg,s,A,K,cd,mol,m/s,m/s2,kg·m/s22.3.4现代测量技术特点电测法；计算机2022/12/9442.3测试技术基本原理2.3.1传感器技术传感器是一种转换器件，它能把物理量或化学量转换为可以观测、记录并加以利用的信号。国际电工技术技术委员会对传感器的定义：传感器是测量系统的一种前置部件，它将输入变量转换为可供测量的信号。2.3.2试验结果的测量为确定试验结构的反应量值而进行的过程称为测量，分为直接测量和间接测量。2.3.3标定和校准国际单位m,kg,s,A,K,cd,mol,m/s,m/s2,kg·m/s22.3.4现代测量技术特点电测法；计算机第三章结构试验加载方法与设备2022/12/945SchoolofUrbanConstructionandManagement2022/12/9463.1概述工程结构的作用直接作用：荷载作用，包括结构自重与施加在结构上的荷载间接作用：主要有温度变化、地基不均匀沉降和结构内部物理或化学作用直接作用分类结构试验除极少数是在实际荷载下实测外，绝大多数是在模拟荷载条件下进行的。直接作用作用范围分布荷载作用集中荷载作用作用时间长短长期荷载作用短期荷载作用对结构的动力效应静力荷载作用动力荷载作用2022/12/947加载要求在选择试验荷载和加载方法时，应满足下列几点要求：选用试验荷载的图式应与结构设计计算的荷载图式所产生的内力值相一致或基本接近；荷载传力方式和作用点明确，产生的荷载数值稳定，特别是静力荷载要不随加载时间、外界环境和结构的变形而变化；荷载分级的分度值要满足试验量测的精度要求，加载设备要有足够的强度储备；加载装置本身要安全可靠，不仅要满足强度要求，还必须按变形条件来控制加载装置的设计，即尚必须满足刚度要求。防止对试件产生卸荷作用而减轻了结构实际承担的荷载；加载设备必须操作方便，便于加载和卸载，并能控制加载速度，又能适应同步加载或先后加载的不同要求。加载设备要力求采用现代化先进技术，减轻劳动强度，提高检测质量。3.1概述2022/12/948重物荷载可直接堆放于结构表面（如板的试验）形成均布荷载，或置于荷载盘上通过吊杆挂于结构上形成集中荷载。3.2静力加载方法重力直接加载法2022/12/949这类加载装置的优点是试验用的重物容易取得，并可重复使用，但加载过程中需要花费较大的劳动力。2022/12/950利用水作为重力加载用的荷载装置，是一个简易方便而且甚为经济的方案。对于大面积的平板试验，如楼面、平屋面等钢筋混凝土结构可以采用特殊的盛水装置作为均布荷载直接加于结构表面。在现场试验水塔、水池、油库等特种结构时，水是最为理想的试验荷载，它不仅附合结构物的实际使用条件，而且还能检验结构的抗裂抗渗情况。2022/12/951利用重物作集中荷载，会受到荷载量的限制，这时可以利用杠杆将荷重放大后作用在结构上，不仅能扩大重力荷载的使用范围，而且还可减轻加载的劳动强度。3.2静力加载方法杠杆加载法2022/12/9522022/12/953优点：设备简单，取材方便，荷载恒定，加载形式灵活。，对持久荷载试验及进行刚度与裂缝的研究尤为合适。缺点：荷载量不能很大，操作笨重而费工。此外，当采用重力加载方式试验时，一旦结构达到极限承载能力，因荷重不能随结构变形而自动卸载，容易使结构产生过大变形而倒塌。因此，安全保护措施应当足够重视。3.2静力加载方法杠杆加载法特点2022/12/954液压加载器又称千斤顶，是液压加载设备中的一个主要部件。主要工作原理是用高压油泵将具有一定压力的液压油压入液压加载器的工作油缸，使之推动活塞，对结构施加荷载。液压加载器3.2静力加载方法2022/12/955液压加载系统3.2静力加载方法液压加载系统主要是由储油箱、高压油泵、液压加载器、测力装置和各类阀门组成的操纵台通过高压油管连接组成。当使用液压加载系统在试验台座上或现场进行试验时尚必须配置各种支承系统，来承受液压加载器对结构加载时产生的平衡力。2022/12/956液压加载法中利用普通手动液压加载器配合加荷承力架和静力试验台座使用，是最简单的一种加载方法。液压加载系统3.2静力加载方法设备简单，作用力大，加载卸载安全可靠，与重力加载法相比，可大大减轻笨重的体力劳动。但如要求多点加载时则需要多人同时操纵多台液压加载器，这时难以做到同步加载卸载，尤其当需要恒载时更难以保持稳压状态。所以，比较理想的加载方法是采用能够变荷的同步液压加载设备来进行试验2022/12/957液压加载是目前结构试验中应用比较普遍和理想的一种加载方法。最大优点是利用油压使液压加载器（千斤顶）产生较大的荷载，试验操作安全方便，特别是对于大型结构构件试验要求荷载点数多，吨位大时更为合适。电液伺服系统在试验加载设备中得到广泛应用后，为结构动力试验模拟地震荷载、海浪波动等不同特性的动力荷载创造了有利条件，使动力加载技术发展到了一个新的高度。3.2静力加载方法液压加载特点2022/12/958大型结构试验机是结构试验室内进行大型结构试验的专门设备，比较典型的是结构长柱试验机，用以进行柱、墙板、砌体、节点与梁的受压与受弯试验。试验机由液压操纵台、大吨位的液压加载器和机架三部分组成。大型结构试验机3.2静力加载方法2022/12/959大型结构试验机是结构试验室内进行大型结构试验的专门设备，比较典型的是结构长柱试验机，用以进行柱、墙板、砌体、节点与梁的受压与受弯试验。试验机由液压操纵台、大吨位的液压加载器和机架三部分组成。大型结构试验机3.2静力加载方法2022/12/960吊链、卷扬机、绞车、花篮螺丝、螺旋千斤顶及弹簧等是机械力加载常用机具。机械力与气压加载设备3.2静力加载方法2022/12/961利用气体压力对结构加载有两种方式：一种是利用压缩空气加载；另一种是利用抽真空产生负压对结构构件施加荷载。由于气压加载所产生的为均布荷载，所以，对于平板或壳体试验尤为适合。对于某些封闭结构，可以利用真空泵抽真空的方法，造成内外压力差，即利用负压作用使结构受力。2022/12/962也称为张拉突卸法。在结构上拉一钢丝缆绳，使结构变形而产生一个人为的初始强迫位移，然后突然释放，使结构在静力平衡位置附近作自由振动。对于小模型则可采用悬挂的重物通过钢丝对模型施加水平拉力，剪断钢丝造成突然卸荷。初位移加载法3.3动力加载方法2022/12/963也称突加荷载法。如利用摆锤或落重的方法使结构在瞬时内受到水平或垂直的冲击，产生一个初速度，同时使结构获得所需的冲击荷载。初速度加载法3.3动力加载方法2022/12/964冲击试验初速度加载法3.3动力加载方法2022/12/965试验荷载支承装置是满足试验荷载设计、实现荷载图式、结构受力和边界条件要求以及保证试验加载正常进行的关键之一。支座结构试验中的支座是支承结构、正确传递作用力和模拟实际荷载图式的设备，通常由支座和支墩组成。支座按作用方式不同有滚动铰支座、固定铰支座、球铰支座和刀口支座（固定铰支座的一种特定形式）几种。3.4载荷支承装置和试验台座2022/12/966试验荷载支承装置是满足试验荷载设计、实现荷载图式、结构受力和边界条件要求以及保证试验加载正常进行的关键之一。支座铰支座要求：1、保证试件在支座处能自由转动。2、保证试件在支座处可将力良好传递。3、试件支座处铰的上线垫板要有一定得刚度。3.4载荷支承装置和试验台座2022/12/9672022/12/968目前常用的反力装置主要有反力墙、反力台座、门式刚架、反力架和相应的各种组合类型，图为《建筑抗震试验方法规程》中建议的几种实验加载装置。反力加载装置3.4载荷支承装置和试验台座2022/12/969加载反力装置本身应当具有足够的刚度、承载力和整体稳定性，应当能够满足试件的受力状态和睦拟试件的实际边界条件。加载反力装置应当尽可能地作到结构简单、安装方便，以便缩短整个实验过程的周期。2022/12/970在预制品构件厂和小型的结构试验室中，由于缺少大型的试验台座，可以采用抗弯大梁式或空间桁架式台座来满足中小型构件试验或混凝土制品检验的要求。抗弯大梁式台座和空间桁架式台座3.4载荷支承装置和试验台座2022/12/971由于受到施工运输条件的限制，对于一些跨度较大的屋架，吨位较重的吊车梁等构件，经常要求在施工现场解决试验问题，为此试验工作人员就必须要考虑适于现场试验的加载装置。从实践证明，现场试验装置的主要矛盾是液压加载器加载所产生的反力如何平衡的问题，也就是要设计一个能够代替静力试验台座的荷载平衡装置。在工地现场广泛采用的是平衡重式的加载装置，其工作原理与前述固定试验设备中利用抗弯大梁或试验台座一样，即利用平衡重来承受与平衡由液压加载器加载所产生的反力。现场试验荷载的装置3.4载荷支承装置和试验台座2022/12/972第四章结构试验测量技术2022/12/973SchoolofUrbanConstructionandManagement2022/12/974本章重点土木工程试验中的测量系统的基本测试单元组成。电阻应变片的原理，构造，技术指标。电桥原理，桥接方式，实用桥路。应变片的粘贴技术。应对常见的位移、力、转角、曲率、裂缝等测量方法、测量装置有所了解。2022/12/9754.1概述结构试验测量技术（MeasuringTechniqueofStructuralTesting）指通过一定得测量仪器或手段，直接或间接地取得结构性能变化的定量数据测量系统测试单元结构（构件）敏感元件（感受装置）变换器（传感器）控制装置指示记录系统从被测物体接受能量，输出一定测量数值将被测参数变换为电量并传送到控制装置进行处理对变换器的输出信号进行测量计算，并在显示器上显示出来显示记录所测数据2022/12/9764.1概述结构试验的主要测量参数外力（支座反力、外荷载）内力（钢筋的应力、混凝土的拉、压力）变形（挠度、转角、曲率）裂缝等测量方法直接测量法

用一个事先按标准量分度的测量仪表对某一被测量进行直接测定，从而得出该量的数值。是工程结构试验中应用最广泛的一种方法间接测量法

不直接测量待测量，而是对于待求量有确切函数关系的其他物理量进行测量，然后通过函数关系求得待求量偏位测定法（接触式位移计）零位测定法（天平秤）2022/12/9774.2应变测量应变测量（MeasurementofStrain）结构试验中的基本测量内容，在结构试验量检测内容中具有极其重要的地位，往往是其它物理量测量的基础应变测量的方法机测法：简单易行，适用于现场作业或精度要求不高的场合电测法：手续较多，适用范围广，精度较高2022/12/9784.2应变测量4.2.1电阻应变片（ResistanceStrainGauge）工作原理电阻丝长度变化会引起阻值变化电阻公式R：电阻，Wr：电阻率，W·mL：电阻丝长度，mA：电阻丝截面积，m2相应的电阻变化由上式两边进行微分后得到2022/12/9794.2应变测量其中，设电阻丝泊松比为m，则有其中dL/L为电阻丝长度方向上的应变值e，则设则K0，称作点做应变计的单丝灵敏度系数2022/12/9804.2应变测量K0的物理意义表示单位应变所引起电阻丝阻值的改变量，它能反映出电阻丝阻值对应变的敏感程度，故称作单丝灵敏度系数。可知，K0由两部分组成，(1+2m)e反映了电阻丝材料的几何特性对灵敏度的影响，对于常见金属丝而言，该值约为1.6；(dr/r)/e则表示了电阻率随应变的改变量，对于绝大多数材料而言该值约为0.4。故电阻丝的单丝灵敏度系数K0为常数.注意：金属单丝灵敏系数K0与应变片灵敏系数K略有不同，K由实验求得，K<K0。可以用电阻应变片的灵敏度系数表示2022/12/9814.2应变测量电阻应变片的基本构造敏感栅：将应变变换成电阻变化量的敏感部分。用高电阻率的电阻丝制成的栅状体。敏感栅的形状与尺寸（栅长L，栅宽B）直接影响应变片的性能。基底和覆盖层：起定位和保护电阻丝作用，并使电阻丝和被测试件之间绝缘。基底的尺寸代表应变片的外形尺寸。粘结剂：将敏感栅固定在基底上。引出线：将电阻应变片通过它焊接于应变测量电桥。2022/12/9824.2应变测量电阻应变片的技术指标标距：敏感栅在纵轴方向的有效长度L。规格：以实用面积L×B表示。电阻值：与电阻应变片配套使用的电阻应变仪中的测量线路，其电阻均以120W作为标准设计，因此应变片的阻值大部分为120W左右，否则应加以调整或对结果进行修正。灵敏系数：电阻应变片的灵敏系数出厂前经抽样试验确定，使用时应把应变仪上的灵敏系数调节器调整至应变片的灵敏系数值。温度适用范围：主要取决于胶合剂的性质，可溶性胶合剂的工作温度约为-20~+60℃；经化学作用而固化的胶合剂，其工作温度约为-60~+200℃。2022/12/9834.2应变测量4.2.2电阻应变仪（ResistanceStrainApparatus）

电阻应变片可以把试件的应变信号转换成电阻的变化，但由于土木工程中的试件应变往往较小，因此，电阻的变化值也将非常微小。

例如HRB335钢筋的屈服强度fy=310N/mm2，弹性模量E=2.0×105N/mm2，因此钢筋屈服时候应变为1550me，如果使用的应变计电阻值为120W，对应电阻值变化量是DR=0.372W。必须要专门仪器才能对信号进行测量和鉴别，这种专门仪器成为电阻应变仪。2022/12/9844.2应变测量电桥基本原理应变仪的测量电路一般采用惠斯登电桥。四个臂上分别接入电阻R1，R2，R3，R4，在A、C端接入电源，B、D端为输出端。惠斯登电桥输出电压与输入电压的关系1/4电桥：AB桥路作为工作片接在被测试件上半桥：R1，R2为工作片，输出电压全桥：接4个应变片，输出电压若各应变片阻值R和变化值DR相同，那么上式统一写成A称作桥臂放大系数，表示电桥对输入电压U的提高倍数。A越大说明桥路灵敏度越大2022/12/9854.2应变测量温度补偿在电桥BC臂上接一个与工作片R1阻值相同的应变片R2=R1=R（温度补偿片），并将R2贴在一个与试件材料相同、置于试件附近的位置。因为R1、R2具有同样的温度变化条件，但R2不受外力作用，因此DR2=DRet（温度产生的阻值变化），对于DR1有DR1=DRs+DRet。则2022/12/9864.2应变测量【例】以矩形截面简支梁的跨中受拉边缘的应变测量为例，说明1/4桥、半桥和全桥的桥路特点。【提示】1/4桥：工作片R1的应变包括由弯矩M和温度T引起的应变两部分，即e1=eM+et。为消除温度影响，应在简支梁附近放置一个与梁同材料的试块，并粘贴温度补偿片R2（应与R1规格相同）。由于R2不受力，只是温度T而产生应变，故e2=et。1/4桥半桥全桥2022/12/9874.2应变测量【例】以矩形截面简支梁的跨中受拉边缘的应变测量为例，说明1/4桥、半桥和全桥的桥路特点。【解】(1)1/4桥：工作片R1的应变包括由弯矩M和温度T引起的应变两部分，即e1=eM+et。为消除温度影响，应在简支梁附近放置一个与梁同材料的试块，并粘贴温度补偿片R2（应与R1规格相同）。由于R2不受力，只是温度T而产生应变，故e2=et。电桥输出电压为2022/12/9884.2应变测量(2)半桥：将工作片R1布置在受拉区边缘，将工作片R2布置在受压区边缘，接桥方法同1/4桥路，则R1，R2可互为温度补偿；并由于矩形截面有水瓶对称轴，两个应变大小相等、符号相反，故输出电压为桥臂放大系数为2，即将受拉区边缘的拉应变放大了2倍。2022/12/9894.2应变测量(2)全桥：将工作片R2，R4布置在受拉区边缘，将工作片R1、R3布置在受压区边缘，则有e1=e4=-e2=-e3，则有桥臂放大系数为4，从应变仪得到的应变读数为单贴一片时的4倍，说明灵敏度提高了4倍。2022/12/9904.2应变测量实用桥路1/4电桥：只有一个工作片，对输出电压没有放大作用半桥：电压输出比1/4桥提高一倍切2个工作片可互作温度补偿全桥：输出电压可比半桥进一步提高接桥方法的原则：在满足特殊要求的条件下，选择测量电桥输出电压较高、桥壁系数大，能实现温度互补且便于分析的接桥方法。2022/12/9914.2应变测量2022/12/9924.2应变测量2022/12/9934.2应变测量电阻应变片粘贴技术应变片是应变电测技术中的感受元件，粘贴质量的好坏对测量结果影响甚大，结束要求十分严格。砂布:0#对应P120；1#对应P100表面粗糙度：▽5=应Ra(mm)2.5~52022/12/9944.2应变测量电阻应变片粘贴技术应变片是应变电测技术中的感受元件，粘贴质量的好坏对测量结果影响甚大，结束要求十分严格。2022/12/9954.3位移与变形测量4.3.1位移的测量位移是工程结构承受荷载作用后的最直观反应，是反映结构整体工作情况的最主要参数结构的位移主要指试件的挠度、侧移、转角、支座偏移等参数主要分为机械式、电子式、光电式2022/12/9961).接触式位移计（机械式）原理：测杆上下运动时，侧杆上的齿条就带动齿轮，使指针按一定比例关系转动，从而表示出侧杆相对于表壳的唯一值。千分表百分表挠度计4.3位移与变形测量2022/12/9972).滑线电阻式位移计（电子式）原理：利用应变片的电桥进行测量。其输出电压与应变成正比，即与位移也成正比。量程：10~200mm精度：高于百分表2~3倍滑线电阻式位移计4.3位移与变形测量2022/12/9983).激光位移传感器（光电式）原理：利用激光三角反射法进行测量。激光三角反射法：激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。精度：微米级（mm，1mm=10-6m）激光位移传感器4.3位移与变形测量2022/12/9994.3位移与变形测量4.3.2转角的测量利用两个百分表即可测出构件的转角原理：结构变形后测得A、B亮点位移Da、Db。则该截面转角位2022/12/91004.3位移与变形测量4.3.3曲率的测定受弯构件的弯矩-曲率（M-f）关系是反映构件变形性能的主要指标。当构件表面变形符合二次抛物线时，可以根据曲率的数学定义，利用构件表面两点的挠度差，近似计算测试区内构件的曲率A为固定刀口、B为可移动刀口、D为百分表安装点，选定标距AB并使其距离不因构件变形而改变，则2022/12/91014.3位移与变形测量4.3.4裂缝的检测对于钢筋混凝土结构试验来说，裂缝的出现与分布特征具有重要意义裂缝检测：缝检测的目的是查明裂缝的分布特征、宽度、深度及发展情况，为裂缝的分析和后续处理提供依据。1).裂缝分布特征裂缝检测应测定结构裂缝的分布位置和裂缝走向。如裂缝仍在发展，则每次裂缝分布特征描述应标明检测时间，便于分析裂缝变化趋势。2).裂缝的宽度测量裂缝宽度常用工具是裂缝比对卡和读数显微镜。3).裂缝的深度裂缝深度无损检测技术，大致分为基于超声波的检测方法基于冲击弹性波的检测方法2022/12/91024.3位移与变形测量裂缝深度的测试方法和原理(1).相位反转法原理：当激发的弹性波信号在混凝土内传播，穿过裂缝时，在裂缝端点处产生衍射，其衍射角与裂缝深度具有一定得几何关系。相位反转发是根据衍射角与裂缝深度的几何关系，来对裂缝深度进行快速测试的。2022/12/91034.3位移与变形测量裂缝深度的测试方法和原理(2).传播时间差法原理：弹性波遇到裂缝时，波被直接隔断，并在裂缝端部衍射通过。此方法实质是通过传播时间差来推测裂缝深度。2022/12/91044.4力的测量力的测量结构静载试验中的力，主要是指荷载和支座反力相应的量测方法也可以分机械式与电测式两种4.4.1荷载和反力的测试厚壁筒的荷载传感器，通过应变片将机械变形转换为电量。2022/12/91054.4力的测量4.4.2拉力和压力测定主要通过各种测力计。其原理是利用钢制弹簧等在受力后产生弹性变形，将变形通过机械放大后，用指针刻度盘表示或借助位移计反映力的数值。拉力计压力计4.4.3结构内部应力测定埋入式测力装置。第五章工程结构静载试验2022/12/9106SchoolofUrbanConstructionandManagement2022/12/91075.1概述静载试验（静力荷载试验）对结构施加静力荷载并考察结构在静力荷载下的力学性能试验。所谓“静力”指试验过程中结构本身运动的加速度效应即惯性力效应可以忽略不计。静载试验是结构试验中最基本和最大量的试验。相对动载试验而言，结构静载试验所需的技术与设备比较简单，容易实现。2022/12/91085.2试验前的准备5.2.1调查研究、收集资料调查研究、收集资料，充分了解本项试验的任务和要求，明确试验目的，以便确定试验的性质和规模，试验的形式、数量和种类，正确地进行试验设计。鉴定性试验：向设计、施工和使用单位或人员收集资料。设计方面——设计图纸、计算书、设计所依据原始资料施工方面——施工日志、材料性能报告、施工记录、隐蔽工程验收记录使用方面——使用过程、超载情况、事故经过科学研究性试验：收集与本试验有关的历史、现状和将来发展的要求。历史——国内外有无类似试验，采用方法及结果现状——已有理论、假设、设计和施工技术及材料、技术状况等将来——生产、生活和科学技术发展的趋势与要求2022/12/91095.2试验前的准备5.2.2制订试验大纲在调查研究成果的基础上，为使试验有条不紊地进行，以取得预期效果而制订的纲领性文件，内容包括概述——简要介绍调查研究的情况，提出试验的依据及试验的目的意义与要求。必要时有理论分析和计算。试件的设计及制作要求试件的安装与就位加载方法与设备量测方法和内容辅助试验安全措施试验进度计划试验组织管理附录总之，试验的准备必须充分，规划必须细致、全面。工作步骤必须十分明确。2022/12/91105.2试验前的准备5.2.3试件准备试件的设计、制作、质量验收、表面处理及有关测点的布置与处理。5.2.4材料物理力学性能测定测定项目：强度、变形性能、弹性模量、泊松比、应力-应变关系。测定方法：直接测定法和间接测定法直接测定法——制作结构和构件时留下材料并按规定做成标准试件，然后在试验机上用规定的标准试验方法加荷载试验进行测定。间接测定法——非破损法或半破损试验。2022/12/91115.2试验前的准备5.2.5试验设备与试验场地的准备试验计划应用的加载设备和测量仪表。场地的清理和安排。5.2.6试件安装就位5.2.7加载设备和量测仪表安装5.2.8试验控制特征值的计算计算出各个荷载阶段的荷载值和各特征部位的内力、变形值等，作为试验时控制与比较的依据。2022/12/91125.3加载与量测方案的设计5.3.1加载方案满足试验目的的前提下，尽可能做到试验技术合理、财政开支经济和安全试验。结构静载试验的加载程序分为预载、正式加载、卸载三个阶段。其目的一是便于控制加（卸）载速度，而是方便观察和分析结构变形情况，三是利于各点加载统一步调.对于现场结构或构件的检验性试验通常只加至标准荷载即正常使用荷载，试验后试件还可以使用。而对于研究性试验，当加载到标准荷载后，一般不卸载而须继续加载直至试件进入破坏阶段。加载加载2022/12/91135.3加载与量测方案的设计1.预载目的：①使试件各部接触良好，进出正常工作状态，荷载与变形关系趋于稳定；②检验全部试验装置的可靠性；③检验全部观测仪表工作正常与否；④检查现场组织工作和人员的工作情况预载一般分三级进行，每级取标准荷载值的20%。然后分级卸载，分2~3级卸完。加载加载2022/12/91145.3加载与量测方案的设计2.正式加载(1)荷载分级在加载达到标准荷载前，每级加载值不应大于标准荷载的20%，一般分五级加至标准荷载；打到标准荷载之后每级不应大于标准荷载的10%；当荷载加至计算破坏荷载的90%后，为了求得精确的破坏荷载值，没级应取不大于标准荷载的5%。同一试件上的各加载点，每一级荷载都应当按统一比例增加，保持同步。加载加载2022/12/91155.3加载与量测方案的设计2.正式加载(2)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，对钢结构和钢筋混凝土结构不应少于30min；木结构不应少于30min的2倍；拱或砌体为30min的6倍；对预应力混凝土构件，满载30min后加至开裂，开裂荷载下再持续30min。对于新材料、新工艺、新结构要求加载时间不少于12h。如这段时间内变形继续不断增加而无稳定趋势时，应延长持续时间直至稳定。加载加载2022/12/91165.3加载与量测方案的设计2.正式加载(3)空载时间受载结构卸载后到下一次重新开始受载之间的间歇时间称为空载时间。空载对于研究性试验是完全必要的。因为观测结构经受荷载作用后的残余变形和变形的恢复情况均可说明结构的工作性能。对于一般钢筋混凝土结构空载时间取45min；对于较重要或者跨度较大结构取18h；钢结构不应少于30min。必须在空载期间定期观察和记录变形值。加载加载2022/12/91175.3加载与量测方案的设计3.卸载凡间断性加载试验，或仅作刚度、抗裂和裂缝宽度检验的结构域构件，以及测定参与变形的试验及预载之后，均须卸载，让结构、构件有恢复弹性变形的时间。卸载一般可按加载级距，也可放大1倍或分2次卸完。加载加载2022/12/91185.3加载与量测方案的设计5.3.2量测方案量测方案要考虑的主要问题：(1)根据试验的目的和要求，确定观测项目，选择量测区段(2)按照确定的量测项目，选择合适的仪表(3)确定试验观测方法2022/12/91195.4常见结构构件静载试验5.4.1受弯构件的试验一、试件安装和加载方法安装：正位试验，一端采用铰支座，另一端采用滚动支座，支座下面用支墩安置在地面上，要求牢固和稳定。加载方法：梁：常用液压加载器和分配梁，或用液压同步加载加载器直接加载。板：一般重物加载。也可用集中荷载等效，采用梁加载方式加载。吊车梁：采用液压，试验时的加载图式要按最布利荷载布置决定集中荷载的作用位置。等效加载：使试验杆件的内力图形与设计或实际的内力图形相等或相近，并使两者最大受力截面的内力值相等。在受弯构件试验中，经常利用几个集中荷载来代替均布荷载，并取试验梁的跨中弯矩等于设计弯矩时的荷载作为量的试验荷载。这时支座截面的最大剪力也可以达到均布荷载梁的剪力设计数值。采用此方法能较好的满足M与V值得等效，但试件的变形不一定满足等效条件，应考虑修正。2022/12/91205.4常见结构构件静载试验5.4.1受弯构件的试验试件的就位形式1、正位试验一般的结构试验均采用正位试验，结构自重和它所承受的外荷载作用在同一垂直平面内，符合实际受力状态2022/12/91215.4常见结构构件静载试验5.4.1受弯构件的试验试件的就位形式2、卧位试验对于自重较大的梁、柱，跨度大、矢高的屋架及桁架等重型构件，当不便于吊装运输和进行测量时，可在现场就地采用卧位试验，这样就大幅度降低试验装置的高度，便于布置量测仪表和数据测量。2022/12/91225.4常见结构构件静载试验5.4.1受弯构件的试验试件的就位形式3、反位试验对于混凝土构件进行抗裂或裂缝宽度试验时，为了便于观察裂缝和读取裂缝宽度值，可将试件倒过来安装，使其受拉区向上，这种形式称为反位试验。4、原位试验对已建结构进行现场试验时，均采用原位试验。试验的构件处于实际工作位置，它的支承情况、边界条件与实际工作状态完全一致。2022/12/91235.4常见结构构件静载试验5.4.1受弯构件的试验等效加载2022/12/91245.4常见结构构件静载试验5.4.1受弯构件的试验二、试验项目和测点布置鉴定性试验：承载力、抗裂度和各级荷载作用下的挠度及裂缝开展情况。研究性试验：除了承载力、抗裂度、挠度和裂缝观测外，还测量构件某些部位的应力。挠度的测量梁的挠度值是量测数据中最能反映其综合性能的一项指标，其中最主要的是测定梁跨中最大挠度值fmax及弹性挠度曲线2022/12/91255.4常见结构构件静载试验为了求得真正的挠度，必须注意支座沉陷的影响。支座的沉陷会导致刚性位移，因此必须至少安装3个测点2022/12/91265.4常见结构构件静载试验对于跨度较大（大于6000mm）的梁，为了保证可靠性，并求得变形后的挠度曲线，测点应增加至5~7个，并沿梁的跨间对称布置对于宽度较大（大于600mm）的梁，必要时考虑在截面的两侧布置测点。2022/12/91275.4常见结构构件静载试验应变测量梁是受弯构件，实验时要量测由于弯曲产生的应变，一般在梁承受正负弯矩最大的截面或弯矩有突变的截面上布置测点。对于变截面梁，有时也需在截面突变处设置测点。2022/12/91285.4常见结构构件静载试验应变测量对于钢筋混凝土梁，由于材料的非弹性性质，截面上的应力分布往往是不规则的。为了求得应力分布的规律和确定中和轴的位置，就需要增加一定数量的应变测点。一般情况下需要布置五个，若高度较大则需增加测点。布置在中和轴处的仪表，由于应变读数值小，相对误差可能较大。以致不起作用。受拉区混凝土开裂以后，经常可以通过该测点读数值的变化来观测中和轴位置的上升与变动2022/12/91295.4常见结构构件静载试验应力测量截面应力的测量主要通过对该截面应变测试来求得。根据试验需要，受弯构件试验中应力测量主要包括单向应力测量、平面应力测量、梁腹筋应力测量、翼缘与孔边应力测量等。截面应力测量主要是通过应变片的读数来换算。2022/12/91305.4常见结构构件静载试验（1）单向应力测量：梁的纯弯曲区域（1-1截面）内，梁截面上仅有正应力，在该处截面上可仅布置单向应变测点。钢筋混凝土梁受拉区开裂后，该截面混凝土部分退出工作，布置在混凝土受拉区的仪表就丧失了其测量作用。因此常常在受拉去钢筋上也布置测点以便测量钢筋应变。2022/12/91315.4常见结构构件静载试验（2）平面应力测量：荷载作用下，2-2截面既有弯矩又有剪力作用，为平面应力状态，为了求得该截面上的最大主应力及剪力的分布规律，需要布置指教应变网络，通过三个方向上应变的测定，求得最大主应力的数值及作用方向。2022/12/91325.4常见结构构件静载试验（3）钢筋和弯筋的应力测量：对于钢筋混凝土梁来说，为研究梁斜截面的抗剪机理，除了混凝土表面需要布置测点外，通常在梁的弯起钢筋或箍筋上布置应变测点。这里较多的是用预埋或试件表面开槽的方法来解决设点问题。2022/12/91335.4常见结构构件静载试验（4）翼缘与孔边应力测量：对于翼缘较宽较薄的T型梁，其翼缘部分受力不一定均匀，以致不能全部参加工作，这时应该沿翼缘宽度布置测点，测定翼缘上应力分布情况。为了减轻自重，有时候需要在梁腹板上开孔，孔边应力集中现象比较严重，且往往梯度较大，严重影响结构的承载力，因此必须注意孔边的应力测量。应力集中是指受力构件由于外界因素或自身因素几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象。梁腹板圆孔周边的应变测点布置2022/12/91345.4常见结构构件静载试验（5）校核测点：为了校核试验的正确性，便于整理试验结果时进行误差修正，经常在梁的端部凸角上的零应力处（3-3截面）设置少量测点，以检验整个测量过程是否正常。2022/12/91355.4常见结构构件静载试验裂缝测量在钢筋混凝土梁试验时，经常需要测定其抗裂性能。一般垂直裂缝产生在弯矩最大的受拉区段，因此在这一区段连续设置测点。2022/12/91365.4常见结构构件静载试验裂缝测量在裂缝行程过程中，仪器读数可能变小，甚至会出现负值。如图，使原来光环曲线产生突然转折的现象。如果发现上述情况，即可判断试件已开裂。（由荷载-应变曲线观察混凝土开裂，为什么）2022/12/91375.4常见结构构件静载试验裂缝测量斜截面上的主拉应力裂缝，经常出现在剪力较大的区段内。因此这些部分可以设置抗裂测点。由于混凝土的斜裂缝于水平轴成45°左右的角度，则仪器的标距方向应与裂缝方向垂直。每种构件测裂缝数目不得小于三条，包括第一条出现裂缝、开裂的最大裂缝以及斜截面上由主拉力作用产生的斜裂缝宽度。2022/12/91385.4常见结构构件静载试验5.4.2压杆和柱的试验一、试件安装和加载方法安装正位或卧位试验，构件二端均应采用比较灵活的可动铰支座型式，一般采用刀口支座。卧位试验2022/12/91395.4常见结构构件静载试验5.4.2压杆和柱的试验一、试件安装和加载方法安装：正位或卧位试验，构件二端均应采用比较灵活的可动铰支座型式，一般采用刀口支座。正位试验2022/12/91405.4常见结构构件静载试验5.4.2压杆和柱的试验一、试件安装和加载方法加载方法：轴心受压柱：安装时一般先进行几何对中，即将构件轴线对准作用力的中心线。构件在几何对中后再进行物理对中，即加载达20％～40％的试验荷载时，测量构件中央截面两侧或四个面的应变，并调整作用力的轴线，以达到各点应变均匀为止。在构件物理对中后即可进行加载试验。偏压试件：也应在物理对中后，沿加力中线量出偏心距离，再把加载点移至偏心距的位置上，进行试验。加载：长柱试验机或液压加载系统;(1/10-1/15)Nu（受压构件，达到正截面压弯承载力极限时的压力），接近开裂荷载和破坏荷载时细分2-4级。2022/12/91415.4常见结构构件静载试验5.4.2压杆和柱的试验二、试验项目和测点布置一般观察破坏荷载、个级荷载下的侧向挠度及变形曲线、控制界面或区域的应力变化规律以及裂缝开裂情况破坏荷载：力传感器挠度：百分表或位移传感器，侧向五点布置法。曲率：曲率计砼应变：应变片+应变仪，应变片后贴。钢筋应变：应变片+应变仪，应变片预埋2022/12/91425.4常见结构构件静载试验5.4.3钢筋混凝土平面楼盖试验一、试验荷载布置楼盖可能是现浇整体结构，也可能是装配整体结构。为此必须考虑结构的连续与整体性特点。板的试验简支单向受弯板：横向无联系——取并排三块；横向有联系——至少取3l2022/12/91435.4常见结构构件静载试验板的试验多跨连续板：相互间隔的三个板跨上同时施加活荷载，板宽3l2022/12/91445.4常见结构构件静载试验次梁的试验简支板下单跨梁连续板下多跨梁：梁刚度大，板刚度小；梁刚度小，板刚度大2022/12/91455.4常见结构构件静载试验次梁的试验靠近端部连续板下单跨梁：梁刚度大，板刚度小；梁刚度小，板刚度大2022/12/91465.4常见结构构件静载试验次梁的试验支承在主梁上的多跨连续次梁支承在柱子上多跨连续次梁2022/12/91475.4常见结构构件静载试验主梁的试验单跨主梁：同次梁多跨连续主梁2022/12/91485.4常见结构构件静载试验柱的试验同时承受轴向压力和两个方向弯矩最大弯矩荷载布置最大压力荷载布置最大弯矩荷载布置最大压力荷载布置2022/12/91495.4常见结构构件静载试验二、试验观测试验通常是非破坏性的。观测中主要以结构的刚度及抗裂性为主要鉴定依据，以测定结构梁板的挠曲变形作为衡量结构刚度的主要指标。测点布置可按照一般梁板结构的布置原则考虑。混凝土应力测定表面刻槽法混凝土梁板中钢筋应力测定敲去保护层，选取1,2根钢筋贴电阻应变计，调整电阻应变仪调整读数为“零”后截断钢筋。钢筋选择要慎重2022/12/91505.4常见结构构件静载试验5.4.4屋架试验屋架的特点是跨度大，单只能在自身平面内承受荷载，平面外刚度很小。主要依靠侧向支承体系相互联系形成足够的空间刚度。屋架主要承受节点的集中荷载，因此大部分杆件受轴力作用。一、试件安装和加载方法安装：就位方式：一般采用正位试验。现场试验时还可以采用成对试件的卧位试验。安装时应设置侧向支撑，以保证屋架上弦的侧向稳定。支承方式：与梁相同，支承垫板应留有充分余地。加载方发：可以采用重力直接或杠杆加载。当施加多点集中荷载并且节点荷载较大时，采用同步液压加载。2022/12/91515.4常见结构构件静载试验重物加载2022/12/91525.4常见结构构件静载试验液压加载2022/12/91535.4常见结构构件静载试验屋架成对试验2022/12/91545.4常见结构构件静载试验屋架试验支撑设置2022/12/91555.4常见结构构件静载试验屋架试验支撑设置2022/12/91565.4常见结构构件静载试验二、观测项目和测点布置观察项目：桁架挠度及挠曲线。开裂荷载及破坏荷载。主要杆件的应变。节点的变形及节点刚度对杆件的次应力影响屋架端节点的应力分布预应力钢筋张拉应力和对有关部位混凝土的预压应力。屋架下弦预应力钢筋对屋架的反拱作用。预应力锚头工作性能。2022/12/91575.4常见结构构件静载试验二、观测项目和测点布置测点布置：可以利用结构和荷载的对称性，在屋架一半布置主要测点，而在另一半布置校核测点。（1）节点位移：大量程的挠度计或者用米厘纸制成标尺通过水准仪进行观测。2022/12/91585.4常见结构构件静载试验（2）杆件的内力测量：通过测应变来测量杆件内力。2022/12/91595.4常见结构构件静载试验（2）杆件的内力测量：不可将测点布置在节点上1-1截面测点：测量上弦杆的内力2-2截面测点：测量节点次应力的影响3-3截面测点：错误2022/12/91605.4常见结构构件静载试验（2）杆件的内力测量：

2022/12/91615.4常见结构构件静载试验（3）预应力锚具性能测量：在端节点砼表面沿自锚头长度方向布置若干应变测点：横向测点和纵向测点2022/12/91625.4常见结构构件静载试验（4）预应力钢筋张拉应力的测量：直接在预应力钢筋上布置应变测点测量，通常布置屋架跨中和两端头。注意应变计的防护处理。（5）裂缝测量：杆件开裂荷载和裂缝宽度。（端节点、腹杆与下弦杆及节点交汇处较早开裂的位置）2022/12/91635.4常见结构构件静载试验5.4.5薄壳和网架结构薄壳和网架结构是工程结构中比较特殊的结构。用于大跨度建筑，通过原型试验和1/5-1/20模型试验研究结构受力性能及计算可靠性。一、试件安装和加载方法安装：支承形式：1）薄壳结构：实际支承形式类似双向板，有四角支承和四边支承，试验支承可以用固定铰、活动铰及滚轴。2）网架结构：实际支承在框架或柱顶，试验时支承在刚性较大的型钢圈梁上。边支座一般受压，角支座及其附近支座可能受拉。2022/12/91645.4常见结构构件静载试验加载方法：重物直接堆载、水池加载或通过吊篮加载。也可用气压加载，需要较大荷载时常使用液压加载器和分配梁加载。（1）预留孔施加悬吊荷载：2022/12/91655.4常见结构构件静载试验（2）分配杠杆加载系统：2022/12/91665.4常见结构构件静载试验（3）薄壳结构液压加载：2022/12/91675.4常见结构构件静载试验（4）网壳水加载：2022/12/91685.4常见结构构件静载试验二、观测项目和测点布置观察项目：主要测量位移和应变测点布置：常利用对称性减少测点数量。同时布置一些校核测点（1）圆柱形壳体：

位移测点

应变测点2022/12/91695.4常见结构构件静载试验（2）双曲扁壳结构的测点布置：2022/12/91705.4常见结构构件静载试验（3）网架测点布置：（a）利用对称性分区；（b）位移下弦节点，应力布置在杆件上（杆件中间或节点附近）；（c）校核测点2022/12/91715.5量测数据处理5.5.1原始数据处理原始记录数据：完整性、科学性、严肃性。清楚、不得任意涂改错误数据：仪器设置，人工读错，人工记录，环境影响，仪器缺陷，通过复核仪器修正。数据修约：四舍五入。5.5.2原始数据处理表格形式曲线：连线、拟合曲线形态：裂缝分布、变形形态、破坏形态、照片函数：回归分析。常用方法为最小二乘法：回归值与试验值之差的平方和为最小。数据处理工具：Excel2022/12/91725.5量测数据处理5.5.3结构变形计算应考虑支座沉降、结构自重和等效加载图示的修正。简支梁的弯曲变形离支座x处的挠度和转角为：2022/12/91735.5量测数据处理悬臂梁的挠度和转角离支座x处的挠度和转角为：2022/12/91745.5量测数据处理自重和设备重作用下，梁的挠度为：2022/12/91755.5量测数据处理荷载等效的修正系数ψ：采用等效荷载图式加载试验时，由于等效时仅考虑了控制内力相等的原则等效，故应对测量的挠度进行修正。梁的弯曲变形为：ψ（f(x)+f0(x)）2022/12/91765.5量测数据处理5.5.4截面内力轴向受力构件2022/12/91775.5量测数据处理压弯或拉弯构件2022/12/91785.5量测数据处理双向弯曲构件2022/12/91795.5量测数据处理5.5.5平面应力状态下的主应力计算平面应力2022/12/91805.6结构性能的检验与评定5.6.1构件承载力检验2022/12/91815.6结构性能的检验与评定5.6.1构件承载力检验受力情况受拉（轴拉、偏拉、受弯、大偏压）受压受剪标志编号B1B2B3B4B5B6承载力检验标志裂缝>1.5mm,挠度>1/50受压砼压坏受力主筋拉断砼压坏斜裂缝>1.5mm或斜裂缝末端砼剪压破坏斜压破坏或主筋端部滑脱1-3级钢冷拉1-2级冷拉3-4级热处理钢筋、钢丝、钢绞线1-3级钢、冷拉1-2级冷拉3-4级热处理钢筋、钢丝、钢绞线检验系数1.201.251.451.251.301.401.501.451.351.502022/12/91825.6结构性能的检验与评定5.6.2构件挠度检验2022/12/91835.6结构性能的检验与评定5.6.3构件抗裂检验5.6.4构件的裂缝宽度检验第六