结构试验第二章BYLWS.ppt

1 第二章结构试验设计 2 结构试验包括以下主要环节 试验设计试验准备试验实施试验分析 2 1概述 全局性 指导性 纲领性重要环节设计与规划形成试验大纲 3 结构试验包括以下主要环节 试验设计试验准备试验实施试验分析 2 1概述 试件设计加载设计观测设计误差控制措施试验安全措施 形状与尺寸数量构造 荷载图式加载制度加载装置设备 观测项目测点布置测试仪器 4 结构试验设计的主要内容 进行结构试验工作的全面设计与规划制订试验计划与试验大纲确定试验性质与规模 试件设计 选定试验场所 拟定加载与量测方案 设计专用的试验设备 配件和仪表夹具制订技术安全措施 组织试验人员 提出经费预算 消耗器材数量与设备清单 5 结构试件 真型实物或结构模型 缩尺构件试件设计 形状的选择 尺寸与数量的确定 构造措施设计试件设计要求满足条件1 结构与受力的边界条件2 试件的破坏特征3 加载和量测的要求 2 2结构试验试件设计 6 2 2 1试件的形状 满足与现场或计算模式一致的应力状态静定系统单一构件 试件取实际形状整体结构的部分构件 超静定体系 注意边界条件的模拟 反映该部分构件的实际工作状态与加载设计综合考虑 构件支承条件 边界约束和受力状态等 7 例1抗震墙 8 例2 墙梁节点 9 例3 异型截面钢柱 10 例4 钢管混凝土柱 11 例5 两层两跨混凝土框架 12 例6带加气砌块填充墙的钢框架 13 2 2 2试件的尺寸 试件尺寸受下列诸因素制约1 尺寸效应2 材料性能3 构造效果4 设备条件5 经费可能 14 上海体育场 15 16 上海和广州地铁隧道衬砌整环试验 17 上海M8线地铁隧道双圆衬砌静载试验 18 双圆隧道衬砌侧向加载装置 19 2 2 3试件的数量 试件数量 直接决定试验量的大小受制约生产性试验 科研性试验 经费 时间 人员 场地 20 试件数量设计要求 试件数量要少而精 以质取胜 切忌盲目追求数量尽可能一件多用 以最少试件 最少人力 经费 获得最丰富的资料数据由规定的试件数得到预期效果 反映研究问题的规律 21 未加固砼砌块砌体的对比试验 22 砼砌块砌体纤维布加固试验 23 上海共和新路双层高架桥墩结构拟动力试验 缩尺比1 5预应力钢绞线加载模拟竖向荷载试验技术研究项目获2002年上海市科技进步三等奖 24 新型结构 沿竖向耗能钢筋混凝土核心筒伪静力试验规范背景研究课题 25 2 2 4结构试验对试件设计要求 考虑试件制作 运输 安装及加载需要的构造措施 这对科研性试验尤为重要为保证试件在预期部位破坏 获得必要的测试数据必须对其他部位事先进行局部加强采取必要的构造措施 满足试验量测与传感器的安装要求各项要求和具体做法等必须在试件设计图中注明 并现场参与 监督 指导试件施工制作 26 2 4结构试验加载设计 2 4 1试验加载图式设计原则 1 试验时的荷载应使结构处于某种实际可能的最不利情况2 试验时荷载图式要与结构设计计算的荷载图式一致 27 28 29 2 4结构试验加载设计 试验时也可采用不同于设计的荷载图式1 对设计采用的荷载图式的合理性有怀疑时 可采用某种更接近于结构实际受力情况的荷载布置方式 2 由于受试验条件的限制和为了加载的方便 可改变加载图式 但要求不影响结构的工作和试验结果 采用等效荷载进行加载 30 等效荷载 等效荷载 满足结构等效条件而换算得到的试验荷载 1 截面应力等效2 构件变形等效3 荷载总值等效4 作用效果等效 短期与长期作用 31 截面应力等效荷载 集中均布 P 0 5ql q P l l 按截面应力等效 32 q P l l 按构件变形等效 构件变形等效荷载 集中均布 P 5 8ql 33 等效荷载的问题 上述示例表明 截面应力等效 荷载减少50 挠度等效 荷载减少37 5 问题 1 梁跨中等效 其他截面如何 2 M等效时 Q是否等效 3 截面应力与构件变形不能同时等效 当截面应力等效时 如何进行挠度修正 34 截面应力等效时的挠度修正 采用多点集中荷载更接近均布荷载 35 2 4 2试验加载装置设计 试验装置必须专门设计 对于现有装置必须按试验要求进行强度 刚度校核1 强度 满足试验最大荷载要求 并有足够的强度储备 注意 受载后构件强度的提高 制作误差和理论计算的偏差 必须事先提高荷载装置的强度与承载力 2 刚度 满足刚度要求 防止有过大的变形 影响试件达到极限荷载后的性能 36 37 上海和广州地铁隧道衬砌整环试验 38 39 2 4 2试验加载装置设计 边界条件和变形条件 满足受力条件 能模拟结构的边界条件和变形条件 特别是超静定结构 保证受力的真实性要注意和防止加载装置由于加载而对试件产生约束 40 2 4 3结构试验的加载制度 试验加载制度 主要是控制荷载和加载时间的关系加载速度的快慢 加载时间间歇的长短 荷载分级的大小 加载 卸载的循环次数 恒载和空载的时间 41 2 5结构试验观测设计 试验观测设计要求解决的问题1 按试验目的要求 确定观测项目2 按确定量测项目要求选择与布置测点 量测参数的部位 3 选择仪器与量测方法 42 2 5结构试验观测设计 按结构受力状态和各部位的变形 选择合适的仪器仪表和传感元件确定仪表和传感元件在试验结构上布置的位置 方向和数量量测结构在荷载作用下的反应和实际工作状态 弹性 开裂 屈服 破坏 43 2 5 1观测项目的确定 整体变形反映结构整体工作状况挠度 位移 转角 曲率 局部变形反映结构局部工作状况应变 裂缝 钢筋滑移 广义变形结构延性 44 2 5 2测点的选择与布置 测点宜少不宜多 突出重点 逐步逼近具有代表性 反映结构工作性能与工作状态避开缺陷位置布置校核测点良好的观测条件 减少误差 保证安全 45 上海音乐厅平移顶升全过程监测 46 2 5 3仪器的选择与测读原则 切忌盲目追求仪器精度 相对误差不超过5 仪器量程应满足最大被测值的要求 宜在仪表满量程的20 80 范围多点和远距离量测宜选用电测仪器计算机数据采集和数据处理动测试验的仪表 尤须注意仪器的线性 频响和相位特性的选择 47 2 7结构试验大纲 试验各过程文件1 试件施工图及制作要求