结构静载试验

1 GaoSuGongLu 第六章结构静载试验 SACE 2 建筑结构检测的主要内容 模板分项工程模板安装模板拆除 钢筋分项工程钢筋加工钢筋连接钢筋安装 预应力分项工程制作与安装张拉和放张灌浆及封锚 混凝土分项工程配合比设计混凝土施工 3 建筑结构检测的主要内容 现浇结构分项工程外观质量尺寸偏差装配式结构分项工程预制构件结构性能检验装配式结构施工混凝土结构子分部工程结构实体检验混凝土结构子分部工程验收 4 5 6 1结构静载试验概述 概念 用物理力学的方法 测定研究结构在静载作用下的反应 分析结构的受力工作状态 评定结构的可靠程度 1 发展和验证结构理论的重要途径 路标试验 2 发现结构设计问题的主要手段 3 建筑结构质量鉴定的直接方式 4 制定各类技术规范和技术标准的基础 6 6 1结构静载试验概述 分类 1 实物试验和模型试验 2 静力试验和动力试验 3 短期荷载试验和长期荷载试验 4 实验室试验和现场试验 5 生产性试验和科研性试验 岳阳洞庭湖大桥三塔斜拉桥全桥静动力模型1 30 7 6 1结构静载试验概述 结构试验的一般过程 1 试验规划阶段 怎么做 试验大纲 试验目的 试件设计与制作要求 加载装置与加载方法 量测要求 试验进度 参加人员的组织分工 安全措施 经费预算 材料清单 辅助性试验 2 试验准备阶段 准备试件的制作 试件的安装就位 加载系统的安装 加载设备和量测设备的率定 量测系统的安装 记录表格的设计 对重要数据表格进行估算 3 加载试验阶段 实施 4 试验资料整理和总结阶段 怎么样 原始资料的整理和归档 试验数据处理和试验结论 8 6 2结构静载试验的荷载系统 荷载系统基本要求 1 加载值满足试验精度并且稳定 不受时间 环境或结构变形的影响 2 加载能力有一定的储备 3 能分级加载和卸载 4 加载设备施加的荷载与实际一致 不应对结构有额外的约束 5 尽量采用先进技术 提高试验效率和精度 9 6 2结构静载试验的荷载系统 1重力荷载系统 1 重物直接加载 均布载荷 集中载荷 10 6 2结构静载试验的荷载系统 1重力荷载系统 2 杠杆加载法放大率通常为3 5倍 11 6 2结构静载试验的荷载系统 2液压荷载系统 12 6 2结构静载试验的荷载系统 2液压荷载系统 1 液压加载系统的支撑结构 试验台支座支撑 反力墙结构 13 6 2结构静载试验的荷载系统 2液压荷载系统 1 液压加载系统的支撑结构 非台座支撑 14 6 2结构静载试验的荷载系统 2液压荷载系统 2 试验机加载系统刚性压力机 15 6 2结构静载试验的荷载系统 3电液伺服荷载系统 液压源 控制系统 执行系统基本工作原理 优点 响应快 灵敏度高 量测与控制精度好 出力大 波形多 波带宽 自动化成都高 缺点 投资大 维护费用高 16 6 2结构静载试验的荷载系统 4机械荷载系统 17 6 2结构静载试验的荷载系统 5气压荷载系统 面积加载 正压加载 负压加载 气囊 18 6 2结构静载试验的荷载系统 6支墩和支座 支墩保证抗压强度和稳定要求支座作用形式不同 滚动绞支座 固定绞支座 球绞支座和刀口支座 19 6 3结构静载试验的量测仪器和技术 量测技术 量测方法 量测仪器 量测误差分析根据量测的内容选择量测的方法和仪器量测的内容 外部作用 荷载和支座反力机构反映 位移 应力 应变 曲率 裂缝等量测系统的组成感受部分 传感器放大部分 齿轮 杠杆 光学 电子显示记录部分 20 6 3结构静载试验的量测仪器和技术 量测仪器的指标 量程 测量范围最小分度值 刻度值精确度灵敏度滞后零位漂移和满量程热漂移基本要求 满足试验具体要求不影响机构的工作性能种类和规格尽量少对环境适应性强 21 6 4一般结构的静载试验方法 1试验加载方法 1 荷载图式在试验结构构件上的荷载布置形式 包括荷载类型和分布情况 称为荷载图式 原则 荷载图式应与计算简图相一致 如果无法或不便满足 应采用与计算简图等效的荷载图式 等效荷载 加在试件上 使试件产生的内力图形与计算简图相近 控制截面的内力值相等的荷载 22 6 4一般结构的静载试验方法 1试验加载方法等效荷载 23 6 4一般结构的静载试验方法 1试验加载方法 2 加载程序 加载级距 加载卸载 循环次数 级间间歇时间等的有序安排 24 6 4一般结构的静载试验方法 1试验加载方法 2 加载程序 预载目的 使试件接触良好 进入正常工作状态 荷载荷变形关系趋于稳定检验全部试验装置的可靠性检测量测的仪表工作是否正常检查现场组织工作和人员情况 起演习作用要求加载分三级进行 每级取标准值的20 级间停歇10分钟卸载分级进行 25 6 4一般结构的静载试验方法 1试验加载方法 2 加载程序 标准荷载试验加载要求 标准加载之前 每级加载值不大于标准荷载的20 分5级标准荷载之后 每级加载值不大于标准荷载的10 达到计算破坏荷载90 后 每级加载值不大于标准荷载的5 具体的试验按有关规程处理 卸载按加载级距处理 也可以放大1倍 或是分两次卸完 26 6 4一般结构的静载试验方法 2试验观测方案 1 确定观测项目 说明外部作用荷载与结构变形的相互关系 变形 反映结构整体工作状况 局部的工作状况 2 测点的选择和布置 原则 测点宜少不宜多 突出重点 必须有代表性 布置一定数量校核点 便于安全测试 3 仪器选择与测读原则 仪器选择 精度和量程要求 机械和电测仪器的比较 测读时间测读原则 按一定的时间间隔 恒载 记录环境情况 及时整理数据强调 全部测点读数时间基本一致 27 6 4一般结构的静载试验方法 28 6 4一般结构的静载试验方法 29 6 4一般结构的静载试验方法 30 6 4一般结构的静载试验方法 2试验观测方案的确定 4 测定方法 整体变形测量 板 梁 屋架等受弯构件 最大挠度控制 消除支座沉降等误差柱 框架等 两个方向布置测点仪表设置在固定不动点上 局部变形测量 控制截面的局部变形受弯构件 弯距最大截面沿高度方向布置轴向受力构件 偏心受压构件 受扭构件 31 6 4一般结构的静载试验方法 2试验观测方案的确定 4 测定方法 裂缝测量初裂缝观测开裂荷载 构件出现第一批宽度不大于0 05mm裂缝时的荷载 放大镜观测法 荷载 挠度曲线法 连续布置应变计法放大镜 应变漆 应变片 电阻突变点光纤传感器 声发射 电磁辐射 内部裂隙裂缝宽度观测受弯构件的正截面裂缝在构件侧面受拉主筋高度处测量最大裂缝宽度 斜截面的裂缝应在斜裂缝与箍筋交汇处或斜裂缝与弯起钢筋交汇处测量斜裂缝宽度 裂缝分布图 最大裂缝三条 裂缝的行迹 荷载 裂缝位置和展开宽度 32 6 4一般结构的静载试验方法 2试验观测方案的确定 4 测定方法 承载力确定 钢筋混凝土结构破坏 1 在荷载不再增加的情况下 由设置在构件受拉主筋处的应变测点测出连续变化的应变 或受拉主筋的拉应变达到104 2 跨中挠度达到跨度的1 50 悬臂结构的挠度达到悬臂长的1 25 3 受拉主筋处的垂直裂缝宽度达到1 5mm 4 受剪斜裂缝宽度达到1 5mm 或斜裂缝末端受压区混凝土剪压破坏 或沿斜截面混凝土斜压破坏 5 受拉主筋在端部滑脱达0 2mm 或其它锚固破坏 6 受拉主筋拉断 7 受压构件的混凝土被压坏 33 6 4一般结构的静载试验方法 2试验观测方案的确定 4 测定方法 承载力确定 钢结构破坏 1 在荷载不再增加的情况下连续变化的应变值 2 节点焊缝开裂 3 螺栓或铆钉剪断脱落 4 主要受力螺栓或铆钉松动 节点板变形 5 受压或受弯部分屈曲或整体失稳 极限荷载取值标准 1 在加载过程中出现时 取前一级荷载值 2 在规定的荷载持续时间内 取本级荷载值与前级荷载值的平均值 3 在规定的荷载持续时间结束后 取本级荷载值 4 用试验机或配有千斤顶的液压设备对受压构件加载时 取所能达到的最大荷载值 34 6 5结构抗震性能的静载试验 1拟静力试验用低周往复循环加载的方法对结构构件进行静载试验 试验中控制结构的变形值或荷载量 使结构构件正反两个方向反复加载和卸载 模拟地震荷载对结构的受力过程 加载装置与加载方法变位移变力变力变位移试验观测项目与量测要求力 位移 应变弯矩和曲率剪力和剪切应变扭矩和扭转角 Q 低周反复荷载试验每级控制荷载或控制变形的条件下 一般重复三次 T 35 6 5结构抗震性能的静载试验 1拟静力试验以弯剪变形为主的构件低周反复试验装置 千斤顶反力架铰荷重传感器位移传感器 36 6 5结构抗震性能的静载试验 1拟静力试验试验数据的确定原则和方法开裂荷载屈服荷载和屈服变形极限荷载破损荷载和极限变形 0 85极限荷载装置简单 试验加载速度慢 一次加载最长不宜超过30分钟 缺点是不能与地震记录挂钩 加载程序由研究者根据经验和理论分析主观确定 37 6 5结构抗震性能的静载试验 2拟动力试验 联机试验计算机模拟实际地震位移时程曲线电液伺服加载 量测结构反应 计算出加载后结构的变形将结构变形转化为控制信号 驱动加载器强迫结构按实际地震反应 实现结构的变形和受力 结构荷载和变形与地震作用下所经历的真实过程完全一致 38 6 6静载试验的数据处理 1试验数据的处理 自学借助材料力学 结构力学 弹性力学的知识 1 挠度计算 简支梁板 支座沉降 自重 设备重力 加载图式悬臂构件 支座转角 支座沉降支座测点偏移 结构徐变影响 2 应力计算 应力值 主应力的方向 3 内力计算 P161 根据实测的应变值计算截面内力拉压构件 轴向力拉弯构件 轴向力和弯距双向弯曲 39 6 6静载试验的数据处理 2各种曲线图绘制 选择合适的坐标系 使曲线在45 附近 荷载 变形曲线反映结构工作的全过程及基本性质 直线1表示结构在弹性范围内工作曲线2表示结构的弹塑性工作状态曲线3一般属于异常现象 源自仪器错误或临近构件参与工作 40 6 6静载试验的数据处理 2各种曲线图绘制 荷载 应变曲线反映荷载与应变的关系及应变与荷载增长规律 测点1 受压区测点2 受拉区测点3 4 主筋处测点5 靠近截面中部 先受压后受拉 41 6 6静载试验的数据处理 2各种曲线图绘制 截面应变图 一般选取内力最大的控制截面绘制了解应变沿截面高度方向的分布规律及变化过程 以及中和轴移动情况等可用于推算受压区和受拉区的合力值及作用位置 算出截面弯矩或轴力 42 6 6静载试验的数据处理 2各种曲线图绘制 构件裂缝及破坏图 绘制时 用坐标纸或方格纸按