建筑结构试验PPT课件

1、建筑结构试验组织计划的意义建筑结构试验组织计划的意义(1)计划是组织工作的需要(2)结构试验特点的要求 1)建筑结构试验没有固定的模式。 2)建筑结构试验耗资较大。 3)建筑结构试验周期长，耗时量大。(3)关系到试验的成败(4)体现技术水平和管理水平的窗口第1页/共129页 从以上4个方面充分证明了结构试验组织计划工作的重要性。图中给出了结构试验的主要环节第2页/共129页第3页/共129页2 2、试验设计、试验设计 试件设计试件设计：试件形状的选择、试件尺寸与数量的确定以及构造措施的设置，同时必须满足受力边界条件、破坏特征、试件加载条件的要求，以最少的试件数量获得最多的试验数据，满足试验任务

2、的要求。 荷载设计荷载设计：荷载图式、加载装置、试验方法与设备、加载制度 观测设计观测设计：观测项目、测点部位与数目、测试仪器 误差控制误差控制：试件制作安装、材料性能、加载设备、测量仪器 安全措施安全措施：保证试验人员、仪器设备安全第4页/共129页第5页/共129页 结构试验设计结构试验设计第6页/共129页3 3、试验准备、试验准备试验准备阶段要占全部试验工作的大部分时间，工作量也最重。试验准备工作的好坏直接影响到试验能否顺利进行和能获得试验结果的多少。 试件制作与安装 加载设备安装调试 测试设备标定、调试 材料性能试验 试验人员组织分工第7页/共129页举例说明： 试件的制作 在制作试

3、件时应注意材性试样的留取、编号，注明试件日期、原材料情况，这些原始资料都是最后分析试验结果不可缺少的参考资料。 试件质量检查 包括试件尺寸和缺陷的检查，应作详细记录，纳入原始资料。第8页/共129页 试件安装就位 一切支承零件均应进行强度验算，并使其安全储备大于试验结构可能有的最大安全储备。同时，试件的支承条件应力求与计算简图一致。 在试件安装就位时，要尽量减少安装误差，使试件就位后的实际计算跨度(梁)和计算高度(栓)与计算简图一致。由于支座约束条件与构件的内力传递及变形有关，试件安装时应严格按照设计要求选择支座形式。第9页/共129页 安装加载设备 加载设备的安装应满足“一稳二准三方便，四强

4、五刚六安全“的要求，即就位要稳定准确方便，固定设备的支撑系统要有一定的强度、刚度和安全度。 仪器仪表的率定 对测力计及一切量测仪表均应按技术规定要求进行率定，各仪器仪表的率定记录应纳入试验原始记录中，误差超过规定标准的仪表不得使用。第10页/共129页 作辅助试验 辅助试验多半在加载试验阶段之前进行，以取得试件材料的实际强度，便于对加载设备和仪器仪表的量程等作进一步的验算。 仪表的安装、连线试调 仪表的安装位置、测点号，在应变仪或记录仪上的通道号等等都应严格按照试验大纲中的仪表布置图实施，如有变动，应立即做好记录，以免时间长久后记忆不清而将测点混淆。第11页/共129页 记录表格 在试验前应根

5、据试验要求设计记录表格，其内容及规格应周到详细地反映试件和试验条件的详细情况，以及需要记录和量测的内容。切勿养成试验前无准备地在现场临时用白纸记录的习惯。记录表格上应有试验人员的签名并附有试验日期、时间、地点和气候条件。 计算各加载阶段试验结构各特征部位的内力及变形值以备在试验时判断及控制 在准备工作阶段和试验阶段应每天记工作日志第12页/共129页4 4、试验实施、试验实施 加载试验 数据采集 裂缝分布图 破坏形态记录第13页/共129页 加载试验 加载试验是整个试验过程的中心环节，应按规定的加载顺序和量测顺序进行。发现有反常情况时应查明原因或故障，把问题弄清楚后才能继续加载。例如混凝土受弯

6、试验是按照分布加载法进行的。 试验资料整理 试验资料整理是将所有的原始资料整理完善，其中特别要注意的是试验量测数据记录和记录曲线，都作为原始数据经负责记录人员签名后，不得随便涂改。第14页/共129页5 5、试验分析、试验分析 数据的处理 结构性能参数 结构破坏机理 结构性能评价第15页/共129页举例说明： 试验数据处理 因为从各个仪表获得的测量数据和记录曲线一般不能直接解答试验任务所提出的问题，它们只是试验的原始数据，需对原始数据进行科学的运算处理才能得出试验结果。 试验结果分析 试验结果分析内容是分析通过试验得出了哪些规律性的东西，揭示了哪些物理现象。最后，应对试验得出的规律和一些重要现

7、象作出解释，分析它们的影响因素，将试验结果和理论值进行比较，分析产生差异的原因，并作出结论，写出试验总结报告。总结报告中应提出试验中发现的新问题及进一步研究计划。 第16页/共129页2 2.2 .2 结构试验的试件设计结构试验的试件设计试件形状试件形状试件尺寸试件尺寸试件数目试件数目结构试验对试件设计的要求结构试验对试件设计的要求第17页/共129页 对于同一研究课题，试验目的不同可以采用不同类型的试件，可以是实际结构的整体或其中的一部分，可以是按原型设计不同比例的整体模型，也可以是结构某一关键性的局部构件，或者是连接结构的某一节点。这样可以突出研究的主要因素，忽略次要因素。这时应考虑模型与

8、原型的相似关系。2.2 2.2 试件设计试件设计第18页/共129页试件设计（科研性试件设计（科研性) )包括： 试件形状的选择 试件尺寸与数量的确定 构造措施 必须满足结构受力的边界条件 试验的破坏特征 试验加载条件 要求突出主要问题，以最少的试验数量获得最多的试验数据，以满足研究任务的需要。第19页/共129页第20页/共129页第21页/共129页 科研性试验：试件专为试验研究的目的而设计的，同一研究课题，目的不同也可以采用不同类型的试件（原型、整体模型、局部构件、某一节点等）。 科研性试验主要包括：确定试验确定试件形状、尺寸和数量以及构造措施，同时必须满足结构和受力的边界条件的要求。第

9、22页/共129页 生产性试验：一般不存在试件设计问题。对具体试验或检验部位，按实际情况选择并确定。例如：?重要工程综合鉴定：选结构受力最不利部位。?施工质量和受灾结构：以受损程度和加固补强的需要，确定测试部位和构件。?预制构件检验：按相关标准规定，在同批产品中随机抽取检验样品数量。（GB50204-2002 砼施规范）第23页/共129页 在设计试件形状时，最重要的是要造成和设计目的相一致的最重要的是要造成和设计目的相一致的应力状态或和实际工作相一致的应力状态应力状态或和实际工作相一致的应力状态。对于从整体结构中取出部分构件单独进行试验时，特别是在比较复杂的超静特别是在比较复杂的超静定构件，

10、必须要注意其边界条件的模拟定构件，必须要注意其边界条件的模拟，使其能如实反映该部分结构构件的实际工作。 基本原则基本原则：受力条件和边界条件的模拟，使其能反映该部分：受力条件和边界条件的模拟，使其能反映该部分结构的实际工作状态。结构的实际工作状态。第24页/共129页示例：框架结构示例：框架结构试验目的：结构主要构件受力分析试验目的：结构主要构件受力分析试件形状：框架梁、柱模型试件形状：框架梁、柱模型1. 框架柱控制截面框架柱控制截面2. 框架梁控制截面框架梁控制截面3. 梁柱节点梁柱节点第25页/共129页一榀框架模型一榀框架模型第26页/共129页 观测位置：截面A-A部位。 受力特征：

11、A-A截面存在轴力、弯矩和剪力，柱中间有反弯点；同时靠近节点，节点刚度很大。 试件形状：如图（b）所示。框架柱模型（框架柱模型（1）第27页/共129页 观测位置：截面B-B部位。 受力特征：截面B-B存在轴力和剪力，柱中间有反弯点。 试件形状：如图（c）所示框架柱模型（框架柱模型（2）第28页/共129页 观测位置：截面C-C部位。 受力特征： 截面C-C 存在轴力（不考虑）、弯矩和剪力，同时靠近节点，节点刚度很大。 试件形状：如图（d）所示。框架梁模型（框架梁模型（3）第29页/共129页 观测位置：截面D-D部位。 受力特征： 截面D-D存在轴力（不考虑）、弯矩和剪力，同时靠近节点，节点

12、刚度很大。 试件形状：如图（e）所示。框架梁模型（框架梁模型（4）第30页/共129页 试验目的：钢筋混凝土柱的挠曲破坏性能试验研究。 试件形状：如图（h）所示。框架柱模型（框架柱模型（5）第31页/共129页 试验目的：钢筋混凝土柱的剪切性能试验研究 试件形状：如图（i）所示，适合反对称加载试件。框架柱模型（框架柱模型（6）第32页/共129页 试验目的：梁柱节点受力性能试验研究。 受力特征：受力复杂，易剪切破坏。 梁柱节点部位受有轴力、弯矩和剪力作用为了研究节点强度和刚度，避免梁柱部分先于节点破坏，应事先对梁柱部分进行加强。框架梁柱节点模型（框架梁柱节点模型（7 7）第33页/共129页十

13、字形试件十字形试件：如图（：如图（f f）。节点两侧梁柱的长度一般）。节点两侧梁柱的长度一般均取均取1 12 2梁跨和梁跨和1 12 2柱高，即按框架承受水平荷载柱高，即按框架承受水平荷载时产生弯矩的反弯点时产生弯矩的反弯点(M=0)(M=0)的位置来决定。边柱节的位置来决定。边柱节点可采用点可采用T T字形试件。字形试件。X X形试件形试件：如图（：如图（g g）。）。为了为了解初始设计应力状态下解初始设计应力状态下的性能并与理论对比。的性能并与理论对比。梁柱节点组合体的试件形式梁柱节点组合体的试件形式第34页/共129页砖石与砌块结构墙体试验横墙纵墙窗间墙试件第35页/共129页结构试验的

14、试件可以分真型和模型两大类，试件结构试验的试件可以分真型和模型两大类，试件的尺寸和大小应根据试验目的加以确定。的尺寸和大小应根据试验目的加以确定。试件尺寸受到尺寸效应、构造要求、试验设备和试件尺寸受到尺寸效应、构造要求、试验设备和经费条件等因素的制约。经费条件等因素的制约。 研究性试验：采用缩尺模型。对于局部性试件：研究性试验：采用缩尺模型。对于局部性试件： 1/41/41 1；整体结构：；整体结构：1/101/101/21/2。 生产性试验：选用原型构件，如屋架、吊车梁和生产性试验：选用原型构件，如屋架、吊车梁和屋面板。屋面板。第36页/共129页 基本构件性能研究 静力试验试件尺寸 动力试

15、验试件尺寸第37页/共129页基本构件性能研究基本构件性能研究?框架：1/41/2；?框架节点：1/21；?单层剪力墙：；?多层剪力墙：1/101/3；?砖石及砌块墙体：1/41/2；?薄壳和网架等空间结构：1/51/20；?振动台试验模型：1/501/4。第38页/共129页 静力试验试件太小要考虑尺寸效应。太大的试件试验装置难以满足。 实践证明：足尺结构虽然具有反映实际构造的优点，但试验所耗费的经费和人工如用来做小比例尺试件，可以大大增加试验数量和品种，而且试验室的条件比野外现场要好，测试数据的可信度也高。 因此，局部性的试件尺寸可取为原型的1/41，整体性的结构试验试件可取1/101/2

16、。第39页/共129页 尺寸效应:反映结构构件和材料强度随试件尺寸的改变而变化的性质，试件尺寸越小，表现出相对强度提高越大和强度离散性也大的特征。尺寸太小要考虑尺寸效应，同时小尺寸试件难以满足试件构造上的要求。 微型砼截面(4cm*6cm或5cm*5cm)或微型砌体（砖块尺寸1.5cm*3cm*6cm）及普通砼的截面小于10cm*10cm，砖砌体截面小于74cm*36cm，砌块砌体截面小于60cm*120cm的试件都有尺寸效应，必须加以修正。例如混凝土抗压强度试验 100100100 0.95 200200200 1.05150150150 1.0第40页/共129页 对于对于动力试验动力试验

17、，试件尺寸常受试验加载条件等，试件尺寸常受试验加载条件等因素的限制。因素的限制。现场原型结构量测结构的动力特性。现场原型结构量测结构的动力特性。试验室足尺构件足尺构件疲劳试验试验室足尺构件足尺构件疲劳试验试验室地震模拟振动台试验室地震模拟振动台1/50-1/41/50-1/4的的缩尺模型试验（受振动台台面尺寸载重和激振缩尺模型试验（受振动台台面尺寸载重和激振力大小等参数限制）力大小等参数限制）第41页/共129页生产性试验： 按试验任务要求确定，靠抽样规定。 预制构件按预制砼构件质量检验评定标准中结构性能检验规定确定试件数量，规定成批（不超过三个月的1000件同类型产品为一批）中随机抽取1件进

18、行检验。 第42页/共129页 抽样时，取设计荷载最大、受力最不利或生产数量最多的构件中抽取。 “同类型产品”是指采用同一钢种、同一混凝土强度等级、同一工艺、同一结构形式的构件。 第43页/共129页u科研性试验：试验是按研究目的而设计的，因此，试件的数量与各参数构成的因子数和水平数有关。科研性试验科研性试验因子设计法因子设计法正交设计法正交设计法（解决多因素）（解决多因素）第44页/共129页 如研究钢筋混凝土短柱抗剪强度试验 主要分析因子：即主要影响参数，如混凝土强度等级、受拉钢筋配筋率、配箍率、轴向应力和剪跨比等。 水平数：而对每一参数又要考虑有几种工作状态，如剪跨比2，3，4等。 试件

19、设计时必须要将它们相互组合起来，才能研究各个参数与其相应各种状态对试验问题的影响。因此参数与备种状态愈多，即因子数与水平数愈多，则要求的试件数量也就自然增加。第45页/共129页 因子设计法因子设计法 试件数试件数=水平数水平数因子数因子数第46页/共129页正交试验设计：将参数组合与试验结果合并一起考虑，即利用事先制好的正交表来安排多因素试验，并进行试验结果分析的一种试验设计方法。正交表是正交试验设计法中合理安排试验并对试验结果进行统计分析的一种特殊表格。常用正交表有L4 (23 )、L9 (34 )、L12 (31 24 )等。试验次数因素的水平数因素数正交设计法第47页/共129页第48

20、页/共129页 试件主要因子组合第49页/共129页第50页/共129页第51页/共129页第52页/共129页第53页/共129页第54页/共129页 试件设计中，在确定试验形状、尺寸和数量后，还需要同时考虑试件安装、加载及量测的需要，需要在试件上作出必要的构造措施，这对科研性试验尤为重要。2 2.2.4 .2.4 结构试验时对试件设计的要求结构试验时对试件设计的要求第55页/共129页 试件支承点应预埋钢垫板试件支承点应预埋钢垫板 对于屋架一类的平面结构，对于屋架一类的平面结构，在试件受集中荷载的位置上在试件受集中荷载的位置上应预埋钢垫板，防止试件受应预埋钢垫板，防止试件受局部承压而破坏。

21、局部承压而破坏。第56页/共129页试件加载面倾斜时应作凸试件加载面倾斜时应作凸缘，以保证加载设备的稳缘，以保证加载设备的稳定设置定设置。第57页/共129页 钢筋混凝土框架试验时，钢筋混凝土框架试验时，为了框架端部侧面施加为了框架端部侧面施加反复荷载的需要，应设反复荷载的需要，应设置预埋构件以便与加载置预埋构件以便与加载用的液压加载器或测力用的液压加载器或测力传感器连接，为保证框传感器连接，为保证框架柱脚部分与试验台的架柱脚部分与试验台的固接，一般均设置加大固接，一般均设置加大截面的基础梁。截面的基础梁。第58页/共129页 作钢筋混凝土偏心受压作钢筋混凝土偏心受压构件试验时，在试件两构件试

22、验时，在试件两端作成牛腿以增大端部端作成牛腿以增大端部承压面和便于施加偏心承压面和便于施加偏心荷载，并在上下端加设荷载，并在上下端加设分布钢筋网进行加强。分布钢筋网进行加强。第59页/共129页 在砌体试件中，为使施加在砌体试件中，为使施加的垂直荷载能均匀传递，的垂直荷载能均匀传递，砌体试件上下均需浇筑混砌体试件上下均需浇筑混凝土垫块。凝土垫块。 墙体试件上下捣制钢砼垫墙体试件上下捣制钢砼垫梁，其中下部垫梁可模拟梁，其中下部垫梁可模拟基础梁与台座固定，上部基础梁与台座固定，上部垫梁模拟过梁均匀传递竖垫梁模拟过梁均匀传递竖向荷载。向荷载。第60页/共129页科研性试验： 为了保证结构或构件在某一

23、预定的部位破坏，以期得到必要的测试数据，就需要对其它部位事先进行局部加固。 为了保证试验量测的可靠性和安装仪表的方便，在试件特定部位必须预设埋件或预留孔洞。第61页/共129页例如： 安装杠杆应变仪，需要配合夹具形式及标距大小预埋螺栓或预留孔洞； 用接触式应变仪测量构件表面应变时应埋设相应的测点角标； 钢混构件用电阻应变计测量钢筋应变时，在浇筑混凝土前应先贴好应变计，并做好防潮及防机械损伤的处理； 对于为测量混凝土内部应力的预埋元件或专门的混凝土应变计、钢筋应变计等，应在浇捣混凝土前，按相应的技术要求用专门方法将应变计等就位固定埋设在混凝土试件内部。第62页/共129页2 2. .3 3 结构

24、试验加载方案设计结构试验加载方案设计 结构试验荷载设计主要取决于试验的目的要求，试验对象的结构形式、试件承受荷载的类型和性质以及实验室或现场所具有的加载条件等因素。试件就位与加载方案试验加载图式的选择与设计试验加载装置的设计试验荷载值的计算与试验加载制度第63页/共129页试件就位与加载方案试件就位与加载方案按照结构试验时构件在空间就位型式分类：1.1.正位试验（最常见加载型式）正位试验（最常见加载型式） 对于梁板和屋架等简支的静定构件，正位试验时结构构件的受压区在上，受拉区在下，结构自重和它所承受的外荷载作用在同一垂直平面内。正位试验符合实际受力状态，应该优先采用。第64页/共129页第65

25、页/共129页2.2.异位试验异位试验异位试验是在结构构件安装位置与实际工作状态不一致的情况下进行的试验。按照空间位置的不同，可以分为反位试验和卧位试验。第66页/共129页1 1）反位试验）反位试验 定义：反位试验与正位试验在空间位置上正好相差180，构件的受拉区在上部，受压区在下部，该反位装置用液压加载器对结构进行多点加载时，加载器活塞向上对构件施加荷载，反力直接由试验台座平衡。 特点：便于观测受拉区的裂缝；可以简化和减少加载装置。 注意：外荷载首先要抵消构件自重，尤其对于自重较大钢混构件，在反位安装时要特别注意自重反位作用可能引起受压区的开裂。第67页/共129页第68页/共129页2

26、2）卧位试验）卧位试验定义：卧位试验与正位试验在空间位置上正好相差90，试验时构件平卧，平行于地面.特点：试件平卧可以降低试验高度，简化试验加载装置，便于试验观测。适合：跨度大的屋架结构和高大的柱子试验 现场卧位试验较多采用成对构件试验的方法（利用局部加强后的另一同类试件作为荷载平衡机构）。第69页/共129页 1.试件 2.加固后作荷载平衡用的屋架 3.支承反力架 4.液压加载器 5.荷载传感器 屋架成对卧位试验第70页/共129页柱卧位试验加载装置柱卧位试验加载装置第71页/共129页第72页/共129页3.3.原位试验原位试验 原位试验是为检验已建结构性能进行现场荷载试验唯一使用的方法。

27、 原位试验构件在生产或施工现场进行，并使其处于实际工作位置（支承情况、边界条件和实际工作状态完全一致），这时构件支承并不是理想支座，与计算简图有差别，甚至由于结构整体作用会产生部分卸荷作用，应特别注意荷载图式与加载方案的选择与设计。第73页/共129页第74页/共129页试验荷载图式的选择与设计试验荷载图式的选择与设计荷载图式荷载图式定义试验荷载在试件上的布置形式（包括荷载类型与分布）。荷载图式应与结构设计计算荷载图式相一致，否则应采用与计算简图相似的等效荷载图式。要求试验时荷载图式要根据试验目的来决定。试验时的荷载应该使结构处于某种实际可能的最不利的工作情况。试验时荷载图式要与结构设计计算的

28、荷载图式一样。第75页/共129页当采用不同于设计计算的荷载图式时，原因如下： 1）对设计计算时采用的荷载图式的合理性有所怀疑，故试验时采用某种更接近于结构实际受力情况的荷载布置方式。 2）在不影响结构工作和试验成果分析的情况下，由于受试验条件的限制和为了加载方便，可以改变加载图式，即采用与计算荷载图式不同的等效荷载图式。第76页/共129页等效荷载等效荷载指在它的作用下，结构构件的控制截面和控制部位上能产生于原来荷载作用时相同的某一作用效应（轴力、弯矩、剪力或变形）的荷载。等效荷载数值要根据其相同的某一效应的等效条件换算得到。第77页/共129页 采用等效荷载时，必须全面演算由于荷载图式的改

29、变对结构造成的各种影响。必要时应对结构构件作局部加强，或对某些参数进行修正。 当构件满足强度等效，而整体变形条件不等效时，则需对所测变形进行修正。取弯矩等效时，尚需演算剪力对构件的影响，同时要把采用等效荷载的试验结果所产生的误差控制在试验允许的范围内。 第78页/共129页第79页/共129页第80页/共129页框架节点荷载图式框架节点荷载图式第81页/共129页第82页/共129页 为了保证试验工作的正常进行，试验的荷载装置必须进行专门的设计，既不能分担试件承受的试验荷载，也不能阻碍试件变形的发展，要满足试件就位支承、荷载设备安装、试验荷载传递和试验全过程的正常工作要求。试验加载装置的设计试

30、验加载装置的设计第83页/共129页试验加载装置的基本要求：试验加载装置的基本要求：1.1.试验荷载装置应有足够的强度储备试验荷载装置应有足够的强度储备 强度要满足最大试验荷载的要求，并有一定的安全储备，一般为50100；同时要考虑到结构受载后有可能使局部构件的强度提高。 对于动力疲劳试验的荷载装置，由于荷载装置也承受多次重复荷载作用，必须复核其动力特性和演算其疲劳强度，防止共振。第84页/共129页2.2.试验荷载装置要满足自身刚度的要求试验荷载装置要满足自身刚度的要求 试验装置的刚度直接影响到试件的破坏形态，在试验加载中，试验装置承受反力，同样会产生较大变形，并积蓄较大变形能。后期试件抗力

31、下降，变形能释放并对产生较大冲击作用，使其塑性变形不能充分发展而出现脆性破坏特征。因此，试验装置刚度不足，将难以获得试件受极限荷载后变形极限状态的反应。 试验装置有足够刚度，还可以保证装置自身有可靠地稳定性。第85页/共129页3.3.试验荷载装置要满足试件的边界条件和受力变试验荷载装置要满足试件的边界条件和受力变形的真实状态。形的真实状态。 要求试验荷载装置能符合结构的受力条件，能模拟试验结构的边界条件和变形条件。第86页/共129页 例墙体推压试验，如左图施加竖向荷载用的拉杆对墙体的变形会产生一定的约束作用。而右图的加载方式能消除约束，较好的符合实际受力状况。第87页/共129页4.加载装

32、置中还必须注意试件的支承方式：如支承点的摩擦力影响使实际弯矩减小；5.尽可能构造简单，加工、组装方便。多功能，能满足各种试验要求的装置。第88页/共129页第89页/共129页第90页/共129页第91页/共129页试验荷载值计算和加载制度的设计试验荷载值计算和加载制度的设计1.1.试验荷载值的计算试验荷载值的计算 根据国家标准和各种结构设计规范规定： 1）结构极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态，结构构件应按不同的荷载效应组合设计值进行承载力计算及稳定、变形、抗裂和裂缝宽度演算。?如混凝土结构试验，试验荷载值应按下列情况计算 结构刚度、裂缝宽度试验-正常使用极限状态的试验荷载值 结

33、构抗裂性试验-开裂试验荷载值 结构承载能力试验-承载力试验荷载值第92页/共129页2）按荷载作用时间不同，正常使用极限状态的试验荷载值可以分为短期试验荷载值短期试验荷载值和长期试验荷载值长期试验荷载值（考虑长期效应组合影响应进行修正）.3）生产性试验的各种不同极限状态的试验荷载值，可以直接根据荷载标准值来确定荷载短期效应组合的设计值，再按试验加载图式换算为试验荷载值。4）科研性试验可以由材性和截面的实际参数计算试件控制截面上的内力计算值，以此来确定试验荷载值。5）已建结构的可靠性检验，可以参照科研性试验方法确定试验荷载值。6）动力试验，应考虑动力荷载的动力系数。第93页/共129页2.试验加

34、载制度1）概念：指试验进行期间荷载的大小和方向与加载时间的关系。包括加载速度的快慢、加载时间间歇的长短、分级荷载的大小和加载卸载循环的次数等。 结构的承载能力和变形性质与所受荷载作用的时间特征有关，不同性质的试验必须根据试验的要求制定不同的加载制度：第94页/共129页 结构静力试验：预加载、设计试验荷载和破坏荷载等三阶段的单调静力加载试验 结构抗震静力试验：采用控制荷载或变形的低周反复加载 结构拟动力试验：计算机控制，结构受地震地面运动加速度作用后的位移反应时程曲线进行加载 一般结构动力试验：采用正弦激振加载 地震模拟振动台：模拟地震地面运动加速度地震波的激振试验第95页/共129页静载试验

35、加荷程序图静载试验加荷程序图承载力极限状态检测正常使用极限状态检测预载级间间歇1015分钟满载时间30分钟开裂荷载正常极限荷载承载极限荷载空载时间45分钟荷载分级第96页/共129页第97页/共129页2.4 2.4 结构试验的观测设计结构试验的观测设计试验测试方案包括以下几个内容： 按整个试验目的要求，确定试验测试项目； 按确定的量测项目要求，选择各测点的位置； 选择测试仪器和测定方法。第98页/共129页一、观测项目的确定 首先考虑结构的整体变形，因为其可以基本上反映结构的工作状况。 其次对于某些构件，局部变形也很重要。 总之，破坏性试验本身就充分说明结构工作状态，观测项目可以适当少些；非

36、破坏性试验的观测项目及测点布置必须满足分析和推断结构工作状况的最低需要。第99页/共129页结构静力试验观测参数结构静力试验观测参数第100页/共129页拟静力试验观测参数拟静力试验观测参数第101页/共129页二、测点的选择与布置二、测点的选择与布置在满足试验目的前提下，测点宜少不宜多。 对于新型结构或新课题，可以采用逐步逼近由粗到细的方法，经初步分析后再补充适量的测点。测点的位置必须具有代表性，以便于分析和计算。 结构的最大值（最大挠度、最大应力等）出现的部位必须布置测点，如最大挠度布置在跨中处，应变测点布置在最不利截面的最大受力纤维上，最大应力一般在最大弯矩、最大剪力截面上或弯矩剪力同时

37、出现较大数值的截面上，产生应力集中的空穴边缘上或截面突变的区域。第102页/共129页为了保证测量数据的可靠性，还应布置一定数量的校核性测点。 测量数据在未知并需要知道应力和变形的位置上布点所获得的测量数据。 控制数据又称“校核数据”，即在已知应力和变形的位置上布点所获得的数据。校核测点可以布置在结构边缘凸角、理论计算比较有把握的位置或利用结构本身和荷载作用的对称性布点。测点的布置应有利于试验时操作和测读，测点的布置宜适当集中。第103页/共129页各种受力截面上的测点布置各种受力截面上的测点布置第104页/共129页第105页/共129页三、仪器的选择 在选择测量仪器时，既要保证所需的精度与

38、量程要求，也要避免盲目追求高准确度和高灵敏度的精密仪器。一般要求最小刻度值不超过5%的最大被测值。 测量仪器的量程应该满足最大应变或挠度的需要。最大被测值宜在仪器满量程的1/5-2/3，不宜大于仪器最大量程的80%。 采用电阻应变仪进行多点测量或远距离测量，对结构内部测点采用电测仪表，对于附着于结构上的机械式仪表要求自重轻、体积小，且不影响结构工作。第106页/共129页 选择测量仪表时要考虑测读方便省时，必要时采用自动记录装置。 测量仪器的型号规格应尽可能一致，不一致时种类越少越好。 动力试验中，应注意线性范围频响特性和相位特性要满足量测要求。第107页/共129页四、仪器的测读原则 原则：

39、必须同时测读全部仪器的读数，因为结构变形与时间有关，同时读数才能说明结构在当时的实际工作状况。 试验中观测时间一般选在加载间歇时间内，最好在每次加载完毕后的一定时间开始测读一次，到加下一级荷载前，再观测一次读数。 对于一些次要测点，每隔二级或更多级荷载才读一次 当荷载维持较长时间不变时，应按规定时间（5min、30min、1h、以后每隔3-6h）测读数据。 每次记录同时记下周围的温度和湿度。 对于重要数据，应边记录边初步整理数据，并与理论值比较，从而确定下一级荷载的加载情况。第108页/共129页2.5 2.5 结构试验的误差控制结构试验的误差控制 在试件制作、材料性能、安装就位、加载测量和数

40、据采集等各个阶段都可能存在或产生误差。为此，应该在设计阶段的各个环节加以控制，提高测试精度，保证试验质量。第109页/共129页一一、试件制作的误差试件制作的误差1.误差产生原因 对于混凝土构件外形尺寸的偏差（由于在试件制作中材料膨胀收缩与模板变形）；钢筋骨架变形、主筋错位和保护层厚度改变（由于钢筋骨架绑扎误差和施工振捣位置移动） 对于砌体构件平整度、垂直度和实际尺寸误差等（由于材质离散及施工砌筑质量的影响）第110页/共129页2.控制误差方法 试验前必须量测试件主要受力区的实际外形尺寸，试验后打开混凝土实测主筋位置和保护层厚度。采用试件的实测尺寸进行理论计算。第111页/共129页二、二、

41、材料性能的误差材料性能的误差 结构受力和变形特点除了受荷载等外界因素影响外，还取决于组成这个结构的材料内部抵抗外力的性能。充分了解材料的力学性能，对于在结构试验前或试验过程中正确估计结构的承载能力和实际工作状况，以及在试验后整理试验数据，处理试验结果等工作都具有非常重要的意义。由于结构材料性质不同，必须测定材料性能的最基本参数，如砼抗压强度、钢筋屈服强度和抗拉极限强度等。第112页/共129页 名义强度按照国家标准或部颁标准所规定的标准试验方法，对标准试件试验后得出的相应强度。 名义强度与实际强度之间存在误差名义强度与实际强度之间存在误差 材料力学性能指标由钢筋、混凝土等各种试样或试块进行试验

42、所得结果的平均值。如材料的相关物理量及其变化关系曲线。 由于混凝土材料的不均匀性，故其测定值会有较大波动。一般混凝土弹模、强度均在测定值10%内波动，钢筋强度在测定值5-10%波动。此外，测定值也会因试件形状、尺寸、及养护条件等不同而有区别。第113页/共129页 减少材料误差的方法减少材料误差的方法：要求确定材料强度的试块和结构试件应具有同一性。 同一性同一性在科研性试验中，要求结构试件和材性试件同一型号、严格的材料性质一致性、施工工艺的一致性和养护条件的一致性。第114页/共129页 对钢筋混凝土构件，要求相同强度等级、浇注时同批搅拌的的混凝土、相同模板成型、相同振捣和养护条件、相同时间拆

43、模和同时进行试验。 对钢筋骨架等均匀材质，同级同批同直径取样，有时甚至在构件试验破坏后，从破坏的试件中取样进行材料试验。 在砖石或砌体砌筑，要求同一工人、用同批砖块或砌块和同批拌制的砂浆砌筑同一砌体试件。第115页/共129页 材料试验方法的标准化材料试验方法的标准化1.直接试验法 制作试件的材料尽可能与结构试件的工作情况相同 标准试件 标准试验方法 如果采用的试件尺寸和方法有别于标准试件，应对试验结果进行尺寸修正。第116页/共129页2.间接试验法 又称“非破损试验法”或“半破损试验法”。由于结构的材料力学性能随时间发生变化，在没有同条件试块下，对已建结构各部位现有材料力学性能进行检测。并以此鉴定结构目前具有的承载力。 该法是采用专门设备，直接在结构上测量与材料强度有关的物理量或在结构上局部取样后测定并推算材料强度。第117页/共129页 材料性能试验方法对材料强度指标的影响1.试件尺寸与形状的影响 国际上，测定混凝土材料强度的试件有立方体和圆柱体两种： 测定混凝土立方强度立方体试件边长为200mm、150mm和100mm 测定混凝土轴压强度棱柱体试件按h/a为100m