结构试验4节试验方法

1、4.试验方法（试验技术）根据试验的目的确定了试验荷载和试验仪器后，就需要考虑如何进行试验；主要包括：加载方法和观测方法。4-1.加载方法作用形式：集中、均布静力荷载作用方向：垂直、水平和其他方向 要求试验时能正确地在试件上呈现上述荷载。一、荷载图式荷载在试件上的布置形式（包括荷载的类型和分布情况） 荷载图式选用原则：使试验时的荷载图式与理论计算简图相一致，这样才能真实反映实际状况，也便于理论值与试验结果相比较。当试验条件受到限制时，可以采用与计算简图等效的荷载图式（等效荷载）。等效荷载应满足以下要求：（1）控制截面或部位上主要内力的数值相等。 （2）其余截面或部位上内力的数值相近，内力图形相近

2、。 （3）内力等效 对试验结果的影响可明确计算。 应注意非控制截面内力的改变是否会影响其承载能力。二、加载程序预加载静载试验 标准荷载（正常使用） 极限荷载（承载能力）加载持荷预加载标准荷载试验极限荷载试验 分级加（卸）载的目的：方便控制加（卸）载速度，观测分析各种变化，记录数据（观测裂缝）。1、预加载（必须进行）目的：（1）使试件各部位接触良好，进入正常工作状态。（2）检验全部试验装置的可靠性（液压漏油）。（3） 检验观测仪表工作是否正常。（4） 检查现场组织工作及人员工作情况演习。通过预加载可发现一些潜在的问题，并解决在正是试验前，保证试验顺利进行。对于混凝土构件，预加载值应小于计算的Pc

3、r（弹性阶段）。2、正式加载（1）荷载分级1） PPk，每级取20Pk，一般分五级2）PPk，每级取10Pk3）P0.9Pu，每级取5Pu，以保证测得较准确的极限荷载 对于需要做抗裂检测的混凝土构件，加载至计算开裂荷载的90后，每级荷载应取为5Pcr ,直至第一条裂缝出现。（2）恒载（持荷时间）为了使结构构件在荷载作用下的变形发展充分并达到稳定，每级荷载后应有一定的恒载（持荷）时间。一般试验室试验，恒载510分钟。4-2.观测方法包括：测点布置原则；局部变形（应变）测量；整体变形测量；裂缝测量；破坏荷载的标志。一、测点布置原则1、在满足试验目的的前提下，测点宜少不宜多，以便使试验工作重点突出。

4、抗弯试验沿截面高度布置应变测点验证平截面假定抗剪试验布置应变花测量主应力的大小和方向2、测点的位置必须具有代表性，便于分析、计算位移测点布置在结构最大位移应变测点布置在控制截面最大受力纤维处关键部位可多布置一些测点，保证数据可靠。3、布置一定数量的校核性测点由于偶然因素，可能会使部分仪器、仪表工作不正常或发生故障，影响数据的可靠性。校核性测点，一方面可验证观测结果的可靠性，也可作为正式试验数据。4、测点的布置对试验工作的进行应该是方便、安全的。附着式仪表在达到正常使用荷载的1.21.5倍时应拆除，以免受损；或采取有效的保护措施。二、局部变形（应变）测量结构构件根据承载能力极限状态的要求，需要进

5、行承载力的计算；所以应该测量控制截面的局部变形（应变）。内力分析时，若只考虑结构的弹性工作，则在一个截面上应变测点的数量只要等于未知力的数目，就可以通过材料力学的公式，求出未知力的数值。1、轴心受力构件理论上只需布置一个测点，但布置两个测点并取其平均值，可 消除偏心影响。2、受弯构件如测量控制截面的最大应力，则应在截面的上、下边缘至少各布置一个测点。如测量中性轴的位置或验算平截面假定，则应沿截面高度布置 一定数量的应变测点（至少5个）。3、弯矩和轴力共同作用测点不少于两个，建议布置四个。如在弹性工作阶段，可求出M、N单独作用下的应变值。4、处于平面应力状态下的试件（1）主应力方向已知平面应力状

6、态下当主应力方向已知时，只需在主应力方向上布置两个测点，当测得两个主应变1、2 后，利用虎克定理可计算出主应力大小：E1- m 2E1- m 2s(e+ me),s(e+ me )=112221（2）主应力方向未知有三个未知量，通常采用应变花测量。9012060234532210011对于90应变花，当测得三个方向的应变1、2、3后，用以下公式可计算主应力的大小和方向：E e+ e11ms（2e e ）2（2e e ）2 =121、212232 1- mE2(1m)t（2e e ）2（2e e ）2=max1223-1 2e2e1 - e31q =tg 2e e13应变花测量混凝土表面应变三、

7、整体变形测量（位移和转角）结构的变形及其荷载变形曲线是表征结构整体工作性能的重要指标。另外通过荷载变形曲线还可以研究结构构件的延性及刚度变化。1、一般原则（1）除应测量构件测点的位移，还应测量支座的位移。（2）对于宽度较大的构件，应在测量截面的两边或两边肋布置测点，取其平均值（可部分消除偏心的影响）。2、变形测点的布置对于b1m，l6m的受弯或偏心受压构件，可沿跨度方向布置不少于三个测点； l 6m时应适当增加。当b1m时，应沿构件两侧对称布置，且不少于6点。 支座处的位移测点是用来消除支座沉降的影响。3、挠度值的修正实际挠度值（ f ）应扣除支座沉陷()。另外仪表零读数为构件和试验装置安装后

8、的状态，所以挠度值还应加上构件和试验装置自重产生的挠度值（ f G ），即f= fP + fG- DL + DRf= DPC2= M GDfGbMbMG自重荷载下的弯矩；Mb ,b分别为开裂前一级荷载下的弯矩和相应的挠度值。测量支座沉陷测量支座的转动四、裂缝测量对于混凝土和预应力混凝土结构，裂缝是正常使用极限状态的另一个控制指标。1、开裂荷载即第一条裂缝出现时的荷载值，由此可计算构件的抗裂检验系数（尤其对预应力混凝土构件），即ooSSg og o= crSs crSl,cr , scr , lS o实测的开裂荷载（或内力）；crSs、Sl 分别为荷载短期效应和长期效应组合的荷载（或内力）。 开

9、裂荷载实测值的确定：（1）肉眼观察（借助放大镜）1）如在加载过程中发现第一条裂缝，则取前一级荷载作为开裂荷载的实测值。2）如在规定的持荷时间内发现第一条裂缝，则取本级荷载与前一级荷载的平均值作为开裂荷载的实测值。3）如在规定的持荷时间结束时发现第一条裂缝，则取本级荷载作为开裂荷载的实测值。（2）Pf 曲线判别法取Pf 曲线上斜率首次发生突变时的荷载作为开裂荷载的实测值。（3）连续布置应变片法取任一应变片的应变增量第一次有突变的荷载作为开裂荷载的实测值。2、裂缝宽度（1）量测正常使用荷载下的最大裂缝宽度wmax;（2） 量测各级荷载下的主要裂缝宽度、间距及长度；（3） 垂直裂缝宽度应在主筋位置处

10、量测；（4）斜裂缝宽度应量测与箍筋或弯起钢筋相交的斜裂缝。（5）试验结束后，应绘制裂缝展开图及照片。五、破坏荷载的标志1、设置在最大应力或最大位移区域的仪表，当荷载不增加时，测量出连续不断的应变或位移。2 、对于钢结构或组合结构节点焊缝开裂、螺栓或铆钉剪断脱落、主要受力螺栓或铆钉松动、节点板变形、受压或受弯构件局部屈曲或整体失稳。3 、对于钢筋混凝土或预应力混凝土构件（1）受力主筋达到屈服强度，或受拉主筋拉断；（2）受拉主筋处，最大垂直裂缝宽度达到1.5mm；（3）最大挠度达到跨度的1/50；对于悬臂构件为 1/25；（4）受压区混凝土被压坏；（5）斜截面发生剪压、斜压或斜拉破坏；（6）斜裂缝宽度达到1.5mm；（7）钢筋末端滑移达到0.2