结构试验技术之工程结构静载试验四

1结构试验技术StructuralTestingTechnology

陈再现副教授、博士上课了！！！2第三章工程结构静载试验§3.1概述建筑结构作用直接作用间接作用荷载作用温度变化、不均匀沉降等静载作用动载作用拟动力试验单调加载试验低周往复试验3第三章结构静载试验§3.1概述本章主要讲述内容为：静载加载系统：加载设备、装置及加载方法静载量测系统：量测仪器和量测方法常见结构静载试验方法：梁板、柱、桁架、墙体和网架静载试验数据修正与处理方法4§3.2静载试验加载系统重力加载液压加载电液伺服加载机械加载气压加载加载系统附属设备：支座、支墩、分配梁等5§3.2试验加载系统静力加载系统必须满足以下基本要求：符合试件受力方式和边界条件要求荷载值应能保持相对稳定，不会随时间、环境条件的改变和结构的变形而变化，保证荷载量的相对误差不超过5%加载设备应有足够的强度和刚度，并有足够的安全储备能分级加载和卸载，以便控制加载速度和卸载速度。6一、重力加载重力加载：将物体本身的重力施加于结构上作为荷载。实验室试验：常用标准铸铁砝码、混凝土块、水箱现场试验：就地取材，常用砂、石、砖块等建筑材料，或是钢锭、铸铁、废构件等。重物可以直接施加或者通过杠杆间接施加于试验结构或构件上。特点：荷载容易取得，但加载费工费时。§3.2试验加载系统71、荷重块加载可以有规则地放置于结构上，作为均布荷载如图1-1所示。颗粒材料装袋或装箱。§3.2试验加载系统8内拱要求：要求堆放整齐，每堆宽度<跨度的1/6，并且每堆之间有一定的间距。§3.2试验加载系统9§3.2试验加载系统10§3.2试验加载系统112、用水直接用作均布荷载加载

可用水的高度计算控制荷载值，当结构变形过大时，应注意水荷载的不均匀性所产生的影响。§3.2试验加载系统123、荷重盘加载荷重盘是承荷重的吊盘，用于施加集中荷载如下图所示，荷重盘一般用钢筋和角钢焊接而成，其平面尺寸根据测试的需要决定其强度必须是足够保证安全。吊杆与荷重盘的自重应计入第一级荷载。§3.2试验加载系统133、荷重盘加载

1.试件2.支座3.重物4.吊篮5.分配梁

特别适合于现场做屋架试验§3.2试验加载系统144、杠杆加载杠杆加载也属于重力加载的一种。当利用重物作为集中荷载时，经常会受到荷载量的限制，利用杠杆的放大作用，可以减小荷重块的用量。杠杆通常用型钢制成，也可用钢板焊接而成，在加载量不太大的情况下，可以用木制杠杆。§3.2试验加载系统15现场试验杠杆加载的支承方法（a）（b）现场试验杠杆加载的支承方法（a）墙洞支承；（b）桩支承§3.2试验加载系统16二、液压加载

液压加载是目前结构试验中应用比较理想的一种加载方法，也是结构试验中最常用的加载方法，它的最大优点是利用油压使液压加载器产生较大的荷载，试验操作安全方便。尤其是电液伺服系统在试验加载设备中得到广泛应用后，为结构动力试验模拟地震荷载、海浪波动等不同特性的动力荷载创造了有利条件，使动力加载技术发展到了一个新的高度。§3.2试验加载系统17二、液压加载（1）工作原理：是用高压油泵将具有一定压力的液压油压入液压加载器的工作油缸，使之推动活塞，对结构施加荷载。荷载值由油压表示值和加载器活塞受压底面积求得，也可由液压加载器与荷载承力架之间所置的测力计直接测读。（2）常见形式：手动液压加载器；单作用液压加载器；双作用液压加载器。§3.2试验加载系统181、手动液压千斤顶使用时先拧紧放油阀，掀动手动油泵的手柄，使储油缸中的油通过单向阀压入工作油缸，推动活塞上升。最大出力可到5000kN，行程200mm.§3.2试验加载系统19缺点：每台千斤顶必须有专人操作，不能很好实现多点同步加载。§3.2试验加载系统回油供油供油回油202、油泵液压千斤顶油泵液压千斤顶如图所示，由电动油泵提供油压§3.2试验加载系统212、油泵败液压千健斤顶可以在丧油泵出睛口接上即分油器捧，可组垫成多点效同步加朱载系统寻适应多碧点同步捷加载要善求。§3诵.2试验危加载撒系统223、液压致加载系河统千斤匆顶与画支承油系统瞎组成虽液压皱加载笔系统唇，如蔬图所川示是此一个傅常用痒加垂域直荷倦载的专装置捷形式兰色是液压抹千斤顶令，黄色是测浸力计捷，桔黄侨色是反号力架加载架常用剧钢制血成，横梁可沿林加载让架上沉下调嘉节，试验告台座为1米以尤上至肯几米宇厚的惜劲性贷钢筋竿砼结凝构。试验台拘座形式穴有：槽道式、地锚法式、孔洞羞式（台面计下有地丑下室）§3.武2试验加吼载系统23§3默.2试验加除载系统24§3毙.2试验加炸载系统25液压水辞平加载转装置：（a）（b）图3.6.7水平反力装置1－反力墙；2－试验台座；3－推拉加载器；4－试件；5－反力架；6－千斤顶滚轴连接5631233NNF1F2§3锐.2试验湿加载坟系统26大型结迎构试验乓机也是典马型的液稿压加载闭系统，目前花试验响室中绑应用倒较多谈是结构师长柱乔试验算机，不过止把荷载茅架、机来座、加顶载器等唯组成工暗作单元举，其余区部分组覆成操纵掏单元，浙二部分呢用油管互连接起想来。国箭内普遍挑使用的疼长柱试偷验机的述是50贼00矩kN，试件申最大高客度可达6m，用以唤进行柱昏、墙板粘、砌体诊、节点凳和梁的讲受压与钞受弯试惠验。§3砌.2试验加盖载系统27§3.惭2试验响加载冒系统28§3.葬2试验加剃载系统29三、电班液伺服捷加载系误统电液皮伺服果加载掘系统末是一费种比括较理船想的颗试验字设备麻，它清可以汤较为隔精确乱地模叙拟所厘受的虑实际哀荷载灿（静般力荷特载与脊动力忍荷载锣），申如模拟地趴震、海仓浪等复岂杂荷匙载。能以呈一個极小的信号輸入，来控制出力极大的液压輸出，并由实际輸出端懒的反馈本信号诊与输复入信部号相比较，产生数一个误差信黄号，再以误差装信号歉作为丹输出仍状态之修正录，以达到精确控尊制的目的。§3截.2试验挠加载粥系统30汽车絮转向系統§3诸.2试验加奖载系统31汽车刹途车系统§3换.2试验打加载险系统32飞机操控系米統§3.视2试验甩加载零系统33防爆机器人§3亦.2试验加塔载系统34导弹射控系辆統§3.租2试验安加载趣系统35神七侦飞行宋模拟妹器§3织.2试验咸加载途系统36液压源加载器控制系统§3会.2试验加舱载系统37动力系何统配电收柜净冷却系昏统动力系收统§3奏.2试验浩加载地系统液压源38液压源加载器控制系统§3汇.2试验加减载系统391－铰鬼支基糖座;谱2－位测移传斩感器;3－电液因伺服阀;4－活塞振杆;5－荷徐载传扁感器;纳6－螺闪旋垫浓圈;7－铰植支接盟头1234567电液杰伺服举加载愧器§3早.2试验说加载毫系统40液压源加载器控制系统§3.棋2试验乏加载栽系统41§3风.2试验加让载系统控制僻系统42电液伺产服加载传系统的饥工作原盼理如图所弊示是电因液伺服侧加载系符统的电呢压控制利闭环回庭路。VV－V＇V＇1243561－指令司信号；2－调整恶放大系写统；3－油最源；4－伺服诱阀；5－作动圣器；6－传垮感器§3.漏2试验脸加载辨系统43电液伺熟服加载林系统的全特点：可用于不杂同的变控制逮系统冤（力直、位快移、匙速度窝、加漂速度庸、应召变等卷）以小我能量狮的輸捐入指壶令经放大廊后而得到很大的輸测出是一種然具有反馈（Fee嘉dB敞ack）的控制在结东构抗俱震试殖验中桂的地士震模钞拟振依动台饰试验去、结轧构拟霸动力辛试验投和结裤构拟第静力老试验疏得到递广泛舍应用鬼。§3.倒2试验所加载背系统44四、饮机械须机具探加载机械灶力加亡载常酱用的屋机具叙有倒链饮葫芦滨、卷产扬机鲁、绞栗车、毫花篮务螺丝饼、螺毫旋千炭斤顶领及弹建簧等。脾优点饰是设匠备简阿单，古容易酷实现丘。惰缺点恒是荷渐载值脊不大州。§3.杆2试验加乖载系统45四、四机械丙机具讲加载葫芦、意卷扬机蒙、绞车罚和花篮爱螺丝等运主要用深于远距及离或玻高耸友结构加载叼。联亏结滑晨轮组墨可以派改变鄙作用启力的真方向饺和拉峡力大魔小。姿拉力克大小无通常治用拉力测援力计测定排。§3.旨2试验闻加载僻系统46四、机多械机具程加载弹簧、乏螺旋千溜斤顶均刺较适用睬于施加长期试妄验荷载颤。螺殖旋千绪斤顶下由涡狮轮蜗呆杆等诱组成屿，使贸用类春同普瓶通手烘动液担压千帜斤顶骡。弹工簧可湾直接悟旋紧严螺帽锦，靠莫其弹蒜力加悄压，秀用百分柱表测其压渐缩变形择确定荷载值。§3产.2试验加场载系统47五、气玻压加载气压网加载菊有两掠种。耗一种芬是用梦空气套压缩桂机对秆气包充气，给试痕件加均惜匀荷载泰。另一匙种是用枝真空泵抽出试件与刮台座围聋成的封辟闭空间淡的空气，形成细大气压分力差对纲试件加殖均匀荷职载。§3牌.2试验糟加载顶系统48正压加籍载：用空气铲压缩机砍对气囊哪充气，喉给试件散施加荷芳载，压舅力可到180冈KPa。§3.燥2试验加缘瑞载系统49负压驳加载利用朴真空字泵抽登出试协件与蹈台座泊形成乐的封吼闭空示间的窗空气随，形蠢成大秩气压灿力差攻对试检件施素加均附布荷君载（还可到100谦KPa拆)，压害力值炸用真于空表特测量扩。§3.语2试验加活载系统50六、加膏载系统垂附属设头备试件支婶撑装置袭：支座蔑和支墩荷载纤传递器装置性：分庄配梁严、卧会梁荷载栋反力折装置千：反丙力架列和台泽座§3.蛾2试验愁加载宴系统511、试恐件支就承装厘置支承销和传离力、站模拟难实际急荷载厅图式薄和边鱼界条根件，送通常油由支座持和支体墩两部分尖组成。支座支座能的型欺式和饥构造样与试件拖类型志、边亡界条挤件等因灶素有醉关，蚕有铰支早座和帐固定登支座两种。1）铰汗支座羽：铰支座姥一般用央钢材制蚂作，其神型式有驱滚轴式义和刀铰怕式两种蹈。§3还.2试验加佩载系统52§3.询2试验加离载系统53§3渐.2试验加钩载系统常用有几种沟支座垃的形遭式54上下垫冲板尺寸械应分别浩按试验得和支墩算局部承声压考虑早，梁类挽构件，搁上垫板蕉宽度不芹应小于猴梁的底飞面宽度巾。垫板长厘度按下签式计算折：式中葛：——最大嫂支座敬反力侮；b——上垫板花宽度；fc——试件叨材料扭抗压帖强度捉设计芹值MP牌a铰支座普设计§3.臣2试验睡加载互系统55上下析垫板突要有比一定乌刚度塌，厚劫度可篮按下罩式计鹅算：式中：fc—混凝扣土抗宵压强刻度设民计值MPa；l—板长瓜；f—钢材榨计算坦强度闯。§3英.2试验丘加载哑系统56滚轴选傲择：滚姨轴的长朱度，一既般取等愚于试件凳支承处截面义宽度b，滚轴浪直径参照上下表皂选用滚轴受力

(kN/mm)<22～44～6直径D(mm)40～6060～8080～100§3.今2试验玻加载激系统572）固推定支躁座一般沿采用螺栓将试件龄地梁固威定于试猜验台座饥。§3键.2试验涝加载挑系统58§3.字2试验加悦载系统59§3米.2试验乱加载痒系统60支墩现场图试验矮的支奇墩：滑多用蹦砖块蓝砌筑塘或用烈混凝考土浇贷注而怪成，象支墩咳上部旦应足百够平整并锅应垫钢殖板。支墩愿本身应控有足够飞的强度贤和刚裙度，支承羞底面积跪要按地隆耐力进堂行复核枕验算，拉保证试棍验时各裕支墩不蜘发生过洽度的变副形或不搏均匀沉治降。在动试验荷需载作用棍下，支罗墩和地头基的总患压缩变皂形不应究超过试澡件挠度面的1／10。若试闹验需要骑两个以窗上支墩路时，各搞支墩的仓刚度均熟应相同茄。实验室旦试验的胡支墩：汤用钢材或锦钢筋混辆凝土制成钩专用际支墩兰，支待墩的扩高度厨一般法在40柔0～60惜0m栗m，以满补足仪表矩安装、讲观测和少加卸荷匀载的要泪求§3.收2试验让加载工系统612、荷处载传胆递装辫置作用：务将加载汁设备产亏生的荷版载按试伙验荷璃载图慕式的兼要求补传递到试棍验的蚂结构径上，发同时似满足分配和误荷载作根用形式惠转换的要眯求。繁有分惑配梁早和卧廊梁。§3.组2试验篇加载乡丰系统62分配梁分配梁大是将集拢中作用崖于一点纠的荷载林转换为智作用于阁试件的蚂多点分厚荷载的偏设备，泥如图所杆示，一撤般用型钢纱制成。分配梁睛一般均劈燕为单跨简在支梁形式四，不恼能用闪多跨援连续映梁的错形式纤。分配梁索层数不宜大泡于二层，以保召证荷载甜的正确翼分配、塔传递和胆试验的弦安全。绳分配梁嗓本身应如有足够孕的强度闪和刚度§3.织2试验加棒载系统63卧梁卧梁的却作用：午是将若兄干个加裙载点的销集中荷回载转换尘成均布荷与载施加引于试筒件的递端面庙。为磁了保亮证荷筑载的订正确祸传递歪，卧蓄梁必讽须有尤足够兰的强度妥和刚斥度。卧梁锈安装时帖与试件航端面之船间应平锋整辅设砂皆浆垫层，砂浆础强度不渔应低于温试件混绩凝土强勺度等级俩的50%。对于游承受纺集中虏荷载揭作用嗓的卧傻梁表月面应抹辅设钢垫径板，防矮止局之部受锯压破春坏。§3.虑2试验喉加载雕系统64§3砌.2试验页加载芝系统653、荷载奖反力装度置反力秋架提供曾反力忘的加泻载装描置，扇有竖向和景水平两种暂。§3覆.2试验恩加载痛系统66台座：槽道和式、榴