《结构试验概论》PPT课件.ppt

土木工程结构试验 建筑结构试验 课程性质 建筑结构试验 是一门必修的专业基础课程 是电学 光学 光电子学 力学 钢筋混凝土结构和钢结构等学科相互交叉的 实用性很强的一门学科 是用试验的方法研究和测量建筑结构的强度 结构受荷载作用后的反应及评估建筑结构产品质量的一门学科 建筑结构试验 课程基本要 通过本课程的学习应达到的基本要求是 1 掌握经常使用的各种测试方法的基本原理和测量技术 结合土木工程专业的特点 培养建筑结构试验的试验技能 使之具有从事一般建筑结构的检测能力 为进行现场结构检测和科学研究的试验打下良好的基础 2 掌握建筑结构试验的前期准备工作程序 为结构试验的顺利进行准备测试方案 3 掌握典型建筑结构试验的测试内容 测试方法 数据处理及书写测试报告的全过程 4 熟练掌握建筑结构无损检测的原理和检测方法 建筑结构试验 课程体系 建筑结构试验 课程主要是讲述建筑结构试验中的试验准备工作 加载方法的选择 测点和测试方法的选择 试验过程 数据处理及测试报告的书写等内容 教学内容按教材的章节的模块化进行设计 土木工程结构试验概述 土木工程结构试验设计 结构试验的加载设备 结构试验测试技术 土木工程结构静载试验 土木工程结构动载试验 土木工程结构模型试验 土木工程结构抗震试验 试验数据处理与分析 建筑工程现场检测与评定 道路工程现场检测与评价 桥梁现场荷载试验与评定 大型桥梁的健康监测等 应用 1 建设工程质量监督站 试验室2 建筑工程管理处 房屋鉴定单位3 建筑公司 市政公司 建筑桩基公司4 各级工程检测 鉴定机构 材料试验室5 各级建委 建设局 旧城改造管理单位6 各建设监理公司 各工程建设单位 施工企业7 各建筑构 配 件生产企业 商品混凝土公司 建材试验室8 各建筑科研 设计院 所 第一章建筑结构试验概述 1 1建筑结构试验的任务1 2建筑结构试验的作用1 3建筑结构试验的分类1 4建筑结构试验的发展 第一节建筑结构试验的任务 建筑结构试验研究对象 建设工程的结构物建筑结构试验的任务 是在工程结构的试验对象 局部或整体 实物或模型 上应用科学的试验组织程序 使用仪器设备和工具 利用各种实验技术 在荷载 重力 机械扰动力 地震力 风力等 或其他因素 温度 变形 作用下 通过量测与结构工作性能有关的各种参数 变形 挠度 应变 振幅 频率等 从强度 稳定 刚度和抗裂性以及结构实际破坏形态等方面判明工程结构的实际工作性能 估计工程结构的承载能力 确定工程结构对使用要求的符合程度 并用以检验和发展工程结构的计算理论 例如 钢筋混凝土简支梁在静力集中荷载作用下 可以通过测得梁在不同受力阶段的挠度 角变位 截面应变和裂缝宽度等参数 来分析梁的整个受力过程以及结构的强度 挠度和抗裂性能 适筋受弯构件截面受力的几个阶段 第一阶段 截面开裂前阶段 抗裂验算 第二阶段 从截面开裂到受拉区纵向钢筋开始屈服阶段 变形和裂缝宽度验算 第三阶段 破坏阶段 承载力计算 从案例中得出结论 建筑结构试验是以实验方式测定有关数据 由此反映结构或构件的工作性能 承载能力和相应的安全度 为结构的安全使用和设计理论的建立提供重要根据的学科 第二节建筑结构试验的作用1 2 1结构试验是发展结构理论和计算方法的重要途径1 2 2土木工程结构试验是发现结构设计问题的主要手段1 2 3土木工程结构试验是验证结构理论的唯一方法1 2 4土木工程结构试验是土木工程结构质量鉴定的直接方式1 2 5土木工程结构试验是制定各类技术规范和技术标准的基础 第三节建筑结构试验的分类建筑结构试验按试验目的 荷载性质 试验对象 试验周期 试验场合等因素进行分类 1 3 1按试验目的不同分类试验可以按照各种方法来分类 但最基本的就是按照试验目的来分类 按试验目的可以将结构试验分成下面两类 一生产检验性试验 二科学研究性试验 由于试验目的不同 整个试验安排和某些试验方法 试验要求都有很大的不同 所以这是建筑结构试验分类里面最基本的一种分类方法 1 生产鉴定性试验特点 具有直接的生产目的 是以实际建筑物或结构构件为试验对象 经过试验对具体结构做出正确的技术结论 解决下列问题 1 鉴定结构设计和施工质量的可靠程度 2 鉴定预制构件产品质量 3 为改建扩建或加固工程判断结构的实际承载能力 4 为处理受灾结构和工程事故 提供技术依据 5 检验结构可靠性 估算结构剩余寿命 2 科学研究性试验科研性试验的任务是 验证结构设计理论和各种科学判断 推理 假设以及概念的正确性 为发展新的设计理论 发展和推广新结构 新材料及新工艺提供实践经验和设计依据 科学研究性试验所解决的问题 1 验证结构计算理论的各种假定 2 为发展和推广新结构 新材料与新工艺提供实践经验 3 为制定设计规范提供依据 1 3 2按试验对象的尺寸分类1 原型试验原型试验的试验对象是实际结构或按实际结构足尺复制的结构或构件 2 模型试验 1 相似模型试验 2 缩尺模型试验 1 原型试验 试验对象 1 实际结构 2 实物结构足尺复制的结构或构件 1 实际结构试验一般均用于生产性试验 例如 秦山核电站安全壳加压整体性的试验就是一种非破坏性的现场试验 又如对工业厂房结构的刚度试验 楼盖承载能力试验等均在实际结构上加载量测 2 足尺结构或构件试验试验对象是一根梁 一块扳或一榀屋架之类的实物构件 它可以在试验室内试验 也可以在现场进行 2 模型试验 模型试验 采用比真型结构缩小的模型进行试验 模型的设计制作与试验是根据相似理论 要求做到几何相似 力学相似和材料相似等等 1 3 3按试验荷载性质分类 1 静力试验 2 动力试验 1 静力试验 结构静力单调加载试验 试验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 低周反复静力加载试验 伪静力试验 为了探索结构抗震性能 采用结构抗震静力试验的方式来模拟地震作用的动力试验 它是一种控制荷载或控制变形的周期性的反复静力荷载 静力试验的优点 加载设备相对来讲比较简单 荷载可以逐步施加 还可以停下来仔细观察结构变形的发展 给人们以最明确 最清晰的破坏概念 2 动力试验对于在实际工作中主要承受动力作用的结构或构件 为了研究结构在施加动力荷载作用下的工作性能 一般要进行动力试验 例如 研究厂房承受吊车及动力设备作用下的动力特性 吊车梁的疲劳强度与疲劳寿命问题 多层厂房由于机器设备上楼后产生的振动影响 高层建筑和高耸构筑物在风荷载作用下的动力问题 结构抗爆炸 抗冲击问题 抗震动力试验采用电液伺服加载设备或地震模拟振动台动力试验的特点 由于荷载特性不同 动力试验的加载设备和测试手段与静力试验有很大的差别 而且要比静力试验复杂得多 在结构的抗震性能研究中 除了采用结构低周反复静力加载试验外 更为理想的是直接施加动力荷载进行试验 抗震动力试验采用电液伺服加载设备或地震模拟振动台等设备来进行 如广州大学抗震研究中心 同济大学抗震中心 1 3 4按试验时间长短分类1 短期荷载试验2 长期荷载试验 1 短期荷载试验 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 2 长期荷载试验对于研究结构在长期荷载作用下的性能就必须要进行静力荷载的长期试验 它将连续进行几个月或几年时间 如 混凝土的徐变 结构受温度变化的影响 预应力结构中的钢筋的松弛等试验 1 3 5按试验所在场地分类 1 试验室试验适宜于研究性试验 2 现场试验多用于解决生产性的问题 第四节结构试验的发展 近年来大型结构试验机 模拟地震台 大型起振机 高精度传感器 电液伺服控制加荷系统 信号自动采集系统等各种仪器设备和测试技术的发展 大型试验台座的建立 都标志着我国结构试验已经达到了一个新的水平 随着智能仪器的出现 计算机和终端设备的广泛使用以及各种试验设备自动化水平的提高 都将为结构试验开辟新的广阔前景 结构试验正朝着大型化 体系化 精密性 包