4.4.4-5资料整理.ppt

1、4-4 量测数据整理,4-4-4试验曲线与图表绘制 （一）绘制曲线的原因及目的 试验曲线是复杂的试验现象浓缩的表述方式，将各级试验荷载下的一系列试验数据按一定的坐标绘制成形状简单的试验曲线：（1）能够形象而直观地反映结构的工作状态及其变化规律；（2）有助于进一步按数理统计和解析几何的方法去寻找数学表达式。,4-4 量测数据整理,（二）坐标选择的原则 试验曲线要在一定的坐标下绘制： （1）绘制曲线时要选择适当的坐标轴的比例; （2）坐标的起点值不一定要以零开始; （3）习惯上，坐标的横轴x表示自变量，纵轴y表示因变量，但在绘制试验曲线时，视具体情况，也常常选纵坐标y表示自变量，横坐标表示x表示因

2、应变量，选纵坐标表示自变量还是因变量的原则是：直观方便。如绘制梁的整体位移曲线时，选y轴为因变量，但在绘制柱的整体位移曲线时选y轴为自变量。,（三）“无量纲”变量的应用 平面直角坐标只能表示两个变量之间的关系，在实际工作中，常会遇到自变量不止一个的情况，此时可采用“无量纲” 变量作为坐标变量来解决，不然，可能会无法用曲线来表述它们的内在规律。 如钢筋混凝土矩形单筋受弯构件正截面的强度计算公式在进行了大量的试验后，每一个试件的配筋率、混凝土立方强度，截面形状和尺寸都有差别，若以每一个试件的试验极限弯矩和计算极限弯矩逐一对比，就无法用曲线表示，但是如果纵坐标取弯矩比为一无量纲变量，分别以或为横坐标

3、，即可得到如图4-4-4.1（a）和（b），对于截面尺寸相差较大的梁，其弯矩绝对值可以相差很多，但是在此图中却能很好地一起表现出共同的规律来。如图2-24分别说明，当配筋率超过临界值（）或混凝土强度低于临界值（）时，按公式计算将偏于不安全。,这里弯矩比就是一个无量纲变量，可见，无量纲变量就是两个量纲相同的变量之比值，这个比值的特点是：(a)无量纲；(b)是一个变量，故称之为“无量纲”变量。,图4-4-4.1 混凝土强度试验,4-4 量测数据整理,（四）曲线型式的选配 绘制曲线应尽可能选比较简单的线型来相配，显然，最简单的线型是直线型，而最简单的试验曲线就是用直线段去连接各数据点而形成的折线。两

4、试验数据点之间的连线理论上可用各种类型的曲线，但因二点之间的各点其值是不知道，无论用什么曲线都难以定量表达，既然只能作定性的表述，连接曲线的型式就越简单越好，绘图就越方便。 对于较重要的试验，除了绘制试验曲线外，还应绘制回归曲线。,4-4 量测数据整理,（五）常用的试验曲线及其图形 1.荷载变形曲线 在荷载变形曲线中，一般有三种情况。如图4-4-4.2所示，曲线1及曲线2的OA段，说明结构处于弹性状态下工作。曲线2则表现出结构由弹性发展到弹塑性再到塑性的发展过程，曲线的两次转折A、B分别是由于拉区混凝土开裂和受拉主钢筋屈服引起的。荷载-变形曲线能够充分反映出结构实际工作的全过程及其基本性质，并

5、且在整体挠曲曲线中会有相应的显示，可以互为验证。 曲线3属于反常现象，它的挠度增长率一开始就大于荷载的增长率，说明试验存在问题，可能是仪器观测上的错误，也可能是在加载过程中邻近构件、支架等参与工作代为分担荷载所致。,A,B,C,挠度,荷载,图4-4-4.2荷载挠度曲线的基本形状,曲线1,曲线2,曲线3,O,4-4 量测数据整理,常用的荷载变形曲线 （1）结构的整体变形曲线 结构的整体变形曲线反映结构的轴线随荷载变化的曲线，它能充分反映出整个结构实际工作的全过程及其基本性质。从整体变形曲线上可以看出结构的弹性与非弹性性质，对称结构承受对称的荷载变形是否对称，结构是否开裂（如图4-4-4.3加载至

6、60%F时开裂）。,4-4 量测数据整理,（2）测点的荷载挠度曲线 测点的荷载挠度曲线反映了测点的挠度随荷载变化的规律，能说明测点的工作状态是处于弹性阶段还是塑性阶段，同时也能从某些点的突变来暴露结构的局部现象（如开裂与否）见图4-4-4.2 曲线2。,4-4 量测数据整理,2测点的荷载应变曲线测点的荷载应变曲线可以用来控制或分析结构最大应力的增长和变化情况。 图4-4-4.4为钢筋混凝土矩形截面梁受弯试验时控制截面上测点1、3、4、6和钢筋测点7的基本情况。点6位于受压区，其应变增长基本上呈直线发展，点1、3的突变是因为截面混凝土开裂而引起，测点4先受压后受拉是因为混凝土受拉区开裂后使中性轴

7、上移之故。测点7是开始时钢筋与混凝土共同工作，荷载与应变成线性关系，随着荷载增加受拉区混凝土开裂，曲线产生转折，拉应力全部由钢筋承担，随着荷载进一步增加钢筋应力达到屈服，产生第二次转折。,图4-4-4.4 荷载应变曲线图及截面应变图,4-4 量测数据整理,3截面应变图 选取控制截面，沿其截面高度布置测点，用一定的比例尺将某一级荷载下各测点的应变值连接起来，即为截面应变图，见图4-4-4.4(b)。显然，有一级荷载对应地就有一截面应变图。 从各级荷载下绘出的截面应变图，可以清楚地看出截面应变分布的规律和变化过程，用它可以确定截面的实际内力及中性轴的位置。绘制测点的荷载应变曲线和截面应变图时应注意

8、：若在标距范围内出现裂缝，则该应变片的读数不应再用。,4-4 量测数据整理,4裂缝分布图 试验过程中，在构件的主侧面及受拉在上绘出裂缝随荷载变化开展的过程，在裂缝末端打上一短横线并注上出现裂缝的荷载值及裂缝宽度，试验结束后用照相记录其裂缝和破坏特征，或用坐标纸按比例作描绘记录。 根据裂缝分布图，可以评定结构的破坏形态，同时根据抗裂检验系数的大小、裂缝的形成和发展及长度和宽度，可以校核结构的刚度。,4-4-4.5 梁的裂缝分布图及破坏形态,4-5 结构性能评定,（一）科研试验 科研性试验，其目的主要是为了探索结构内在的某种规律，应对试验数据进行分析，找出互有联系的诸变量之间的相互关系，并建立其数

9、学表达式，如果是为检验某一计算理论的准确性或适用程度，根据混凝土结构试验方法标准计算校验系数,4-5 结构性能评定,（二）检验性试验 对于检验性试验，依据混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）第9.3条规定，预制构件应按标准图或设计要求的试验参数及检验指标进行结构性能检验。检验内容： a.钢筋混凝土构件和允许出现裂缝的预应力混凝土构件进行承载力、挠度和裂缝宽度检验； b.要求不出现裂缝的预应力混凝土构件进行承载力、挠度和抗裂检验。 预应力混凝土构件中的非预应力杆件按钢筋混凝土构件的要求进行检验。,4-5 结构性能评定,1.承载力检验 (1)承载力检验系数 承载力检验系数实测

10、值： 式中： 结构构件的承载力检验系数实测值； 结构构件达到承载力极限状态标志之一时 的内力实测值（包括自重），根据试验结构构件的承载力荷载实测值求得（承载力检验荷载实测值）； S 荷载效应组合的设计值（包括自重），即内力组合设计值（承载力检验荷载设计值）。,（2）承载力的检验要求 当按混凝土结构设计规范的规定进行检验时，应符合下式的要求 当按构件实配钢筋的承载力进行检验时，应符合下式的要求： 式中： 构件的重要性系数; 结构构件的承载力检验系数允许值 构件承载力检验修正系数,4-5 结构性能评定,4-5 结构性能评定,2.挠度检验 （1）挠度检验指标的确定 设计规范给出的允许相对挠度是考虑了

11、荷载长期效应组合影响的数值。构件进行结构性能试验只能在短期内完成，所测的只能是短期挠度，故无法控制在整个基准使用期内构件不发生超过允许的变形。不能用上表所列的允许挠度来检验，而应考虑荷载长期效应的影响而适当加严。,(2)挠度检验的合格条件 挠度检验合格条件如下： 按设计规范的规定进行检验时 按实配钢筋进行挠度检验或仅检验构件的挠度、抗裂或裂缝宽度时 式中： 在荷载标准值下构件挠度实测值。 在荷载标准值下按实配钢筋确定的构件挠度计算值，按混凝土结构设计规范GB50010确定。,4-5 结构性能评定,3.抗裂 (1)抗裂检验系数 式中： 构件的开裂内力实测值，根据构件开裂荷载实测值（包括自重）求得

12、，分别表示开裂轴向力、弯矩、剪力、扭矩等； 按荷载的短期效应组合的设计值（包括自重）（正常使用的短期荷载检验值）,4-5 结构性能评定,4-5 结构性能评定,(2)抗裂检验指标 A由设计规范计算抗裂检验指标 B由实际配筋计算抗裂检验指标 (3)检验的合格条件 结构构件的抗裂检验要求 式中： 构件的抗裂检验系数实测值； 构件抗裂检验系数允许值。,4-5 结构性能评定,4.裂缝宽度检验 裂缝宽度检验应满足： 式中: 在荷载标准值下，受拉主筋处最大裂缝宽度实测 值（mm）； 构件检验的最大裂缝宽度允许值。,4-5 结构性能评定,构件的最大裂缝宽度允许值（mm）,4-5 结构性能评定,结论 当试件结构性能的全部检验结果均符合检