结构实验技术讲稿静力部分第04次课33

1、Lab of Prof. Tian Shizhu1土木工程学院土木工程学院结构实验技术结构实验技术 田石柱田石柱 教授教授Lab of Prof. Tian Shizhu2 maxR340手持式应变仪：手持式应变仪： 可以观测多点应变，但量测的精度，会因可以观测多点应变，但量测的精度，会因操作方式的不同而异。操作方式的不同而异。Lab of Prof. Tian Shizhu3maxR340 手持式应变仪手持式应变仪1 1插脚；插脚；2 2千分表；千分表；3 3刚性骨架；刚性骨架；4 4薄钢片；薄钢片；5 5脚座；脚座；6 6试件试件Lab of Prof. Tian Shizhu4九、其它测

2、量仪表九、其它测量仪表1 1位移测试仪表位移测试仪表(1)(1)机械式百分表和千分表机械式百分表和千分表maxR外形外形构造构造磁性表座磁性表座Lab of Prof. Tian Shizhu5百分表和千分表百分表和千分表: : 百分表的表盘按百分表的表盘按0.01mm0.01mm刻度，读数精度可以达到刻度，读数精度可以达到0.005mm0.005mm。百分表的量程一般为。百分表的量程一般为10mm10mm，30mm30mm，50mm50mm。 千分表的构造与百分表基本相同，但精度齿轮的千分表的构造与百分表基本相同，但精度齿轮的放大倍数不同，其测量精度可达到放大倍数不同，其测量精度可达到0.0

3、01mm,0.001mm,量程量程一般不超过一般不超过2mm2mm。 maxRLab of Prof. Tian Shizhu6 maxR用位移计观测挠度或变位时，应注意：用位移计观测挠度或变位时，应注意：1 1）固定位移计的不动支架要有足够的刚性，位移）固定位移计的不动支架要有足够的刚性，位移计测杆上下灵活；计测杆上下灵活；2 2）位移计测杆应与所观测的位移方向一致，非匀）位移计测杆应与所观测的位移方向一致，非匀质材料的测点处应粘贴小块玻璃片。质材料的测点处应粘贴小块玻璃片。3 3）符合观测所需的量程及灵敏度）符合观测所需的量程及灵敏度Lab of Prof. Tian Shizhu7（2）

4、张线式位移传感器）张线式位移传感器 可以用于大变形条件下的位移测试可以用于大变形条件下的位移测试. .maxR 张线式位移传感器张线式位移传感器百分表测量重锤的位移百分表测量重锤的位移 Lab of Prof. Tian Shizhu8（3 3）电阻应变式位移传感器）电阻应变式位移传感器 电阻应变式位移传感器的测杆通过弹簧与一固定在传感电阻应变式位移传感器的测杆通过弹簧与一固定在传感器内的悬臂梁相连，在悬臂梁的根部粘贴电阻应变片。器内的悬臂梁相连，在悬臂梁的根部粘贴电阻应变片。测杆移动时，带动弹簧使悬臂梁受力产生变形，通过电测杆移动时，带动弹簧使悬臂梁受力产生变形，通过电阻应变仪测量电阻应变片

5、的应变变化，再转换为位移量阻应变仪测量电阻应变片的应变变化，再转换为位移量。maxR340电阻应变式电阻应变式位移传感器位移传感器 电子百分表电子百分表Lab of Prof. Tian Shizhu9maxR340电子百分表内部构造电子百分表内部构造1-电阻应变片电阻应变片 2-悬臂梁悬臂梁 3-弹簧弹簧Lab of Prof. Tian Shizhu10（4）滑动电阻式位移传感器）滑动电阻式位移传感器 滑动电阻式位移传感器的基本原理是将线位移滑动电阻式位移传感器的基本原理是将线位移的变化转换为传感器输出电阻的变化。的变化转换为传感器输出电阻的变化。 maxR340 滑动电阻式位移传感器滑动

6、电阻式位移传感器 Lab of Prof. Tian Shizhu11（5）线性差动电感式位移传感器线性差动电感式位移传感器 线性差动电感式位移传感器，英文为线性差动电感式位移传感器，英文为L Linear inear V Variable ariable D Differential ifferential T Transformerransformer，简称为，简称为LVDTLVDT。工作原理是。工作原理是通过高频振荡器产生一参考电磁场，当与被测物体相连通过高频振荡器产生一参考电磁场，当与被测物体相连的铁芯在两组感应线圈之间移动时，由于铁芯切割磁力的铁芯在两组感应线圈之间移动时，由于铁芯切

7、割磁力线，改变了电磁场强度，感应线圈的输出电压随即发生线，改变了电磁场强度，感应线圈的输出电压随即发生变化。变化。 maxR340LVDT位移传感器位移传感器 Lab of Prof. Tian Shizhu12 maxR340LVDT位移传感器位移传感器 Lab of Prof. Tian Shizhu132 2转角测量仪表转角测量仪表 在结构静载试验中，结构变形反应的测量大多以在结构静载试验中，结构变形反应的测量大多以线位移线位移为主，但有时也有为主，但有时也有角位移角位移检测的要求。检测的要求。 maxR340最常见的转角测量仪器是最常见的转角测量仪器是水水准管式倾角测量仪准管式倾角测量

8、仪，如图所，如图所示。示。试验时，先将倾角仪上水准试验时，先将倾角仪上水准管内的水泡调平，试件受荷管内的水泡调平，试件受荷变形后，产生倾角，水泡偏变形后，产生倾角，水泡偏离平衡衡位置，这时再将水离平衡衡位置，这时再将水泡调平，调整量就是测点处泡调平，调整量就是测点处的转角。的转角。这种读数方法称为这种读数方法称为调零读数法。调零读数法。 长水准管长水准管 Lab of Prof. Tian Shizhu14电阻应变式倾角传感器电阻应变式倾角传感器的示意图的示意图: 将倾角仪安装在试验结构需将倾角仪安装在试验结构需要测量转角的部位，结构转要测量转角的部位，结构转动时，倾角传感器内的重锤动时，倾角

9、传感器内的重锤使悬挂使悬挂重锤重锤的的悬臂梁悬臂梁产生挠产生挠曲曲应变应变，利用粘贴在悬臂梁，利用粘贴在悬臂梁上的应变片即可测量其变化，上的应变片即可测量其变化，再转换为再转换为倾角。倾角。maxR340电阻应变式倾角传感器电阻应变式倾角传感器 Lab of Prof. Tian Shizhu15利用位移计进行转角测量如下图利用位移计进行转角测量如下图maxR340L位移计测转角装置位移计测转角装置Lab of Prof. Tian Shizhu163 3裂缝量测仪器裂缝量测仪器 结构试验中裂缝的产生和发展是结构反应的重要结构试验中裂缝的产生和发展是结构反应的重要特征。特征。 目前最常用观察裂

10、缝的方法：目前最常用观察裂缝的方法：借助放大镜用肉眼观察；借助放大镜用肉眼观察；采用各种应变计连续搭接粘贴，从某一应变计读采用各种应变计连续搭接粘贴，从某一应变计读数突变来发现裂缝；数突变来发现裂缝；maxR340Lab of Prof. Tian Shizhu17目前最常用观察裂缝的方法：目前最常用观察裂缝的方法：在试件表面涂刷脆性涂料或脆性油漆，当混凝土在试件表面涂刷脆性涂料或脆性油漆，当混凝土开裂时，裂缝处脆性涂层断裂，指示出开裂部位；开裂时，裂缝处脆性涂层断裂，指示出开裂部位；利用声发射技术，把传感器置于试验表面和内部，利用声发射技术，把传感器置于试验表面和内部，接收材料由于开裂发射声

11、能所完成的声波，来判接收材料由于开裂发射声能所完成的声波，来判断裂缝出现和位置。断裂缝出现和位置。 maxR340Lab of Prof. Tian Shizhu18缝裂宽度的测量缝裂宽度的测量 常采用常采用读数放大镜读数放大镜或或裂缝卡裂缝卡与裂缝对比进行裂缝与裂缝对比进行裂缝宽度测量。宽度测量。 maxR340读数放大镜读数放大镜裂缝卡裂缝卡Lab of Prof. Tian Shizhu194 4力的量测仪器力的量测仪器 结构静载试验需测定力。力量测仪器有结构静载试验需测定力。力量测仪器有机械式机械式和和电测电测两种。两种。 基本原理：利用弹性元件的弹性变形或应变反应与其所基本原理：利用

12、弹性元件的弹性变形或应变反应与其所受外力构成一定的比对关系而制成受外力构成一定的比对关系而制成。maxR340机械式力传感器机械式力传感器电阻应变式力传感器电阻应变式力传感器电测电测Lab of Prof. Tian Shizhu20 力传感器桥路接线方法力传感器桥路接线方法: : maxR8765RRRR4321RRRRR1R4R6R8R2R3R6R5R7Lab of Prof. Tian Shizhu21 maxR电阻应变式力传感器电阻应变式力传感器Lab of Prof. Tian Shizhu225 5记录仪器及数据采集系统记录仪器及数据采集系统静态试验最常用记录仪器是静态试验最常用记

13、录仪器是X-YX-Y仪仪数据采集系统：数据采集系统：A/DA/D，D/AD/A，1212位，位，10V10V，2 21111=2048=2048采样频率：采多少个点采样频率：采多少个点/1/1秒。秒。maxR340Lab of Prof. Tian Shizhu23第一章第一章 1.4 1.4 试验荷载设计试验荷载设计 结构静载试验的荷载，按作用的形式有结构静载试验的荷载，按作用的形式有集中荷载集中荷载和和均布荷载均布荷载。按作用的方向分有。按作用的方向分有垂直荷载垂直荷载，水平水平荷载荷载和和任意方向荷载任意方向荷载。有。有单向作用单向作用和和双向反复作双向反复作用用荷载等。根据试验目的的不

14、同，要求试验时能荷载等。根据试验目的的不同，要求试验时能正确地在试件上呈现上述荷载。正确地在试件上呈现上述荷载。 Lab of Prof. Tian Shizhu24第一章第一章 1.4 1.4 试验荷载设计试验荷载设计一、一、荷载图式荷载图式 试验荷载在试验结构构件上的试验荷载在试验结构构件上的布置形式布置形式（包括（包括荷荷载类型载类型和和分布情况分布情况）称为荷载图式。）称为荷载图式。 结构结构荷载图式荷载图式应与应与理论计算简图理论计算简图相一致。相一致。 如果条件限制而无法实现成为方便加载，也应根如果条件限制而无法实现成为方便加载，也应根据试验的目的要求，采用与计算机简图据试验的目的

15、要求，采用与计算机简图等效的荷等效的荷载图式。载图式。 Lab of Prof. Tian Shizhu25 等效荷载等效荷载：是指在试件上，使试件产生的：是指在试件上，使试件产生的内力图内力图形与计算简图相近形与计算简图相近，控制截面的内力值相等控制截面的内力值相等的荷的荷载。载。 采用等效荷载时必须注意，除控制截面的某个效采用等效荷载时必须注意，除控制截面的某个效应与理论计算荷载相同外，该截面的应与理论计算荷载相同外，该截面的其它效应其它效应和和非控制截面非控制截面的效应，则可能有的效应，则可能有差别差别，所以必须全，所以必须全面验算因荷载图式改变对试验结构构件的各种影面验算因荷载图式改变

16、对试验结构构件的各种影响。响。Lab of Prof. Tian Shizhu26 例：当梁承受均布荷载，用集中荷载代替均布荷例：当梁承受均布荷载，用集中荷载代替均布荷载的载的等效荷载等效荷载。等效荷载示意图等效荷载示意图Lab of Prof. Tian Shizhu27 二、加载程序二、加载程序 荷载种类和荷载图式确定后，还应按一定程序加荷载种类和荷载图式确定后，还应按一定程序加载。一般结构静载试验的载。一般结构静载试验的加载程序加载程序均分为均分为预载预载，标准荷载标准荷载（正常使用）（正常使用）破坏荷载破坏荷载三个阶段。三个阶段。 Lab of Prof. Tian Shizhu28

17、二、加载程序二、加载程序1 1 预载预载 预载的预载的目的在目的在于：于： 1 1）使试件各部）使试件各部接触良好接触良好，进入正常工作状态，荷，进入正常工作状态，荷载与变形关系趋于稳定。载与变形关系趋于稳定。 2 2）检验全部试验装置的可靠性。）检验全部试验装置的可靠性。 3 3）检验全部观测仪表工作正常与否。）检验全部观测仪表工作正常与否。Lab of Prof. Tian Shizhu29 4 4）检查现场组织工作和人员的工作情况，起）检查现场组织工作和人员的工作情况，起演习作用演习作用 预载一般分预载一般分三段三段进行，每级取标准荷载的进行，每级取标准荷载的20%20%，停歇停歇101

18、0分钟，对混凝土等，预载值应小于计算分钟，对混凝土等，预载值应小于计算开开裂裂荷载值。荷载值。 2 2 标准荷载标准荷载 标准荷载之前，每级加载值不应大于标准荷载之前，每级加载值不应大于标准荷载标准荷载的的20%20%，一般分，一般分五级五级加至标准荷载；加至标准荷载；Lab of Prof. Tian Shizhu30 3 3 破坏荷载破坏荷载 标准荷载之后，每级不宜大于标准荷载的标准荷载之后，每级不宜大于标准荷载的10%10%，当载荷加至破坏荷载的当载荷加至破坏荷载的90%90%后，为了求得精确的后，为了求得精确的破破坏坏荷载值，每级应取不大于标准荷载的荷载值，每级应取不大于标准荷载的5%5%；需要；需要做抗裂检测的结构，加载到做抗裂检测的结构，加载到计算开裂荷载的计算开裂荷载的90%90%后，后，也应改为不大于标准荷载的也应改为不大于标准荷载的5%5%施加，直至第一条施加，直至第一条裂缝出现。裂缝出