结构试验PPT第2章试验组织设计.ppt

土木工程试验土木工程试验 罗维刚罗维刚 兰州理工大学土木工程学院兰州理工大学土木工程学院 20102010年年0303月月0101日日 E-mail: SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 第第2 2章章 结构试验设计结构试验设计 本章简单描述了结构试验设计的基本原则、基本程序 和影响结构试验成果的几个因素；在结构试验设计领域引 入了PPIS循环的概念，把课题研究路线的确定放在了一个 比较显眼的位置；试件设计、荷载方案、测试方案是本章 的核心内容；最后对结构试验的技术性文件进行了扼要的 介绍。 测试系统 激发装置 试验方案设计 感应设备转换装置 记录显示 数据处理 测试系统框图 试验检测结 论报告 结构试验目的与结构试验目的与设计设计 结构试验结构试验准备准备 结构试验结构试验实施实施 结构试验分析、结构试验分析、结论结论 试验目的 结果 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 结构试验目的 结构试验设计 结构试验准备 结构试验实施 结构试验分析 结论 试件设计 试件加载设计 试验观察设计 试验误差控制措施 试验安全措施 试件设计： 设计试件的形状与 尺寸 确定试件的数量 设计构造措施 观测方案设计： 观测项目与内容 观测仪器仪表、测点布置 观测方法 荷载及加载装置设计： 荷载图式及加载程序设计 加载装置设计 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 2.1 2.1 概述概述 .1结构试验设计的基本原则结构试验设计的基本原则 （1）拟真再现原则 （2）弃次存主原则 （3）随机概念原则 （4）参数合理原则 （5）统一评价原则 （6）低本高效原则 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 2.1 2.1 概述概述 .2结构结构试验的影响因素结构结构试验的影响因素 （1）材料性能的影响 （2）试件尺寸与形状的影响 （3）试验加载速度的影响 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 2.2 2.2 设计的程序设计的程序 2.2.1 2.2.1 意义意义 1）它是结构试验特点的要求; 2）它关系到试验的成败 ; 3）它是体现技术水平和管理水平的窗口. SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 2.2 2.2 设计的程序设计的程序 2.2.2 PPIS2.2.2 PPIS循环循环 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 调研方案设计：电话、网络、信函等。 2.3 2.3 前期工作前期工作 2.3.1 2.3.1 调研调研 1研究路线（技术路线）的含义 是指完成一项试验研究任务要经过的起始点、中转点和结束点等若干个技 术环节上所有内容顺序的方式。 2研究路线的作用 3. 研究路线的内容 4. 研究路线的制定 2.3.2 2.3.2 确定研究路线确定研究路线 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 1误差控制方案； 2安全方案； 3. 环境保护； 4. 人员组织； 5. 时间进度； 6. 经费预算等。 2.3 2.3 前期工作前期工作 2.3.3 2.3.3 其他工作其他工作 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 目的是要造成与设计目的相一致的应力状态。局部构件取 出后要注意边界条件模拟及受力情况。 2.4 2.4 试验构件设计试验构件设计 2.4.1 2.4.1 试件形状试件形状 构件设计包含的内容： 材料、形状、尺寸、数量、构造、预埋件的设计，以及为 满足结构与受力的边界条件、试验的破坏特征、试验加载条件 的要求，进行的其他有关构件的设计内容。 尽可能少的试件得 到最多的试验数据。 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 2.4 2.4 试验构件设计试验构件设计 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 2.4 2.4 试验构件设计试验构件设计 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 屋架试验均采用构件实物或真型； 剪力墙尺寸取真型的1/101/3为宜； 砖石及砌块的砌体试件，一般取真型的1/41/2； 框架截面尺寸可取为真型的1/41/2，框架节点为1/21； 薄壳和网架空间结构多用1/201/5。 局部性的试件尺寸可取为真型的1/41，整体性结构试验的试件 可取1/101/2； 注意：应避免小构件试验中试件太小引起的“尺寸效应”。 2.4 2.4 试验构件设计试验构件设计 2.4.2 2.4.2 试件形状尺寸试件形状尺寸 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 生产性试验技术标准； 科研性试验-优选法、因子法、正交法和均匀法 。 优选法-单因素问题设计 方法中的0.618法是优选法的代表； 例：外加剂的掺量，单一因素。 因子法试验数量等于以水平数为底以因子数为次方的幂函数 ； 试验试件数量=水平数 例：钢筋混凝土梁的承载能力影响因素有：截面尺寸、混凝土 强度等级、纵筋等级、纵筋数量、箍筋率等。 因子数 2.4 2.4 试验构件设计试验构件设计 2.4.3 2.4.3 试件数目试件数目 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 因素截面尺寸 混凝土强 度等级 纵筋等级 纵筋数量 配筋率 箍筋率 水平1300200C25I0.40.2 水平2350200C300.80.33 水平3400200C351.20.5 因子数水 平 数 2345 12345 2491625 382764125 41681256625 53224310243125 2.4 2.4 试验构件设计试验构件设计 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 正交法-用根据均衡分散、整齐可比的正交理论编制的正交表 来进行整体设计和综合比较的，科学地解决了各因子和水平数 相对结合可能参与的影响； 试验数（水平数）2 均匀法分散均匀 试验数最大水平数 2.4 2.4 试验构件设计试验构件设计 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 1）加载点的强度、刚度要求，不破坏、不产生过大变形。 2）为保证一定的破坏形态，对构件局部加强。如节点试验对梁柱 的加强。 3）为测量方便而预留的空洞或预埋件等等的构造处理。 4）为加载方便所做的构造处理。 5）尺寸偏差控制。 2.4 2.4 试验构件设计试验构件设计 2.4.4 2.4.4 试件构造要求设计试件构造要求设计 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 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完全一致或极 为接近； 荷载值要准确；荷载传力方式和作用点明确，产生的荷载数值要稳定； 荷载分级的数值要参考相应试验结构试验方法的技术要求，同时必须满足试 验量测的精度要求； 加载装置本身要有足够的安全性和可靠性，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，即必须满足刚度要求。 加载设备的操作要方便，便于加载和卸载，并能控制加载速度，又能适应同 步加载或先后不同步加载的要求； 试验加载方法力求采用现代化先进技术，减轻体力劳动，提高试验质量。 2.52.5试验荷载方案设计试验荷载方案设计 2.5.1 2.5.1 荷载设计的一般要求荷载设计的一般要求 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 1.对于装置的强度要求： a 满足试验荷载最大量程的要求； b 保证有足够的安全储备。 2.对于装置的刚度要求： 刚度不足时难以获得试件极限荷载后的 性能； 3.构件受力条件的真实性要求： 能模拟真实结构的边界条件和变形条件 ； 4.注意试件的支撑方式； 5.简便性要求。 2.52.5试验荷载方案设计试验荷载方案设计 2.5.2 2.5.2 试验加载装置的设计试验加载装置的设计 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 2.52.5试验荷载方案设计试验荷载方案设计 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 2.52.5试验荷载方案设计试验荷载方案设计 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 2.52.5试验荷载方案设计试验荷载方案设计 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 2.62.6试验观测方案设计试验观测方案设计 试验观测方案设计的主要内容： 1.按整个试验目的要求,确定试验测试的项目； 2.按确定的量测项目要求，选择测点位置； 3.综合整体因素选择测试仪器和测定方法。 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 2.62.6试验观测方案设计试验观测方案设计 2.6.1 2.6.1 试验观测项目的确定试验观测项目的确定 1.观测项目主要以变形为主： a 反映整体工作状况，如挠度、转角、支座偏移等。 b 反映局部工作状况，如应变、裂缝、钢筋滑移等。 2.首先应该应该 考虑虑整体变变形，能够够概括结结构工作的全貌，基本 上 反映出结结构的工作状况。 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 各类构件伪静力试验 观测项目汇总表 2.62.6试验观测方案设计试验观测方案设计 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 一般来说，量测的点位愈多愈能了解结构物的应力和变形情 况。但是，在满足试验目的的前提下，测点还是宜少不宜多 。 测点的位置必须要有代表性，以便于分析和计算。 布置一定数量的校核性测点，判断其可靠性 ，如凸点、对称 点、变形已知点等。 有利于试验时操作和测读 ，宜分散、安全、易安装等。 2.62.6试验观测方案设计试验观测方案设计 2.6.2 2.6.2 测点的选择与布置测点的选择与布置 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 2.62.6试验观测方案设计试验观测方案设计 2.6.2 2.6.2 测点的选择与布置测点的选择与布置 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 2.62.6试验观测方案设计试验观测方案设计 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 2.62.6试验观测方案设计试验观测方案设计 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 2.62.6试验观测方案设计试验观测方案设计 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 防止盲目选选用高准确度和高灵敏度的精密仪仪器，一般的试验试验 ，根据实际需要，要求测测定结结果的相对误对误 差不超过5%，最小刻 度值不大于5%的最大被测值。 仪器的量程应该满足最大测量值的需要。仪器最大被测值宜小 于选用仪表最大量程的80%，一般以量程的1/52/3范围为宜。 附着于结构的仪表应自重轻、体积小，不影响结构的工作。 量测仪器的型号规格应尽可能选用一样的，种类愈少愈好。 动测试验使用的仪表，尤其应注意仪表的线性范围、频响特性 和相位特性等，要满足试验量测的要求。 选择仪表时必须考虑测读方便省时，必要时须采用自动记录装 置。 2.62.6试验观测方案设计试验观测方案设计 2.6.3 2.6.3 仪器的选择与测读原则仪器的选择与测读原则 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 测读原则： 1.同时性，全部仪仪器的读读数必须须同时进时进 行； 2.观测时间观测时间 一般应选应选 在载载荷过过程中的加载间载间 歇时间时间 内的某一 时时刻。测读间测读间 歇可根据荷载载分级级粗细细和荷载维载维 持时间长时间长 短而 定。 2.62.6试验观测方案设计试验观测方案设计 2.6.3 2.6.3 仪器的选择与测读原则仪器的选择与测读原则 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 一、结构试验的技术性文件包含的内容： 试验大纲、试验记 录和试验报告。 二、试验大纲与试验方案 结构试验组织计划的表达形式是试验大纲。