建筑结构试验

建筑结构试验土木工程实验室实验三受弯构件裂缝及挠度和承载力的测定一、试验目的1、了解适筋梁的正截面与斜截面破坏形态。2、掌握结构性能的评定方法。二、试验仪器1、钢筋砼简支梁试件一个（适筋梁）2、YD-88便携式超级位移计一台；3、读数显微镜一台；4、加载设备。三、试验方案（一）加荷方案设计*（二）试验荷载计算*（三）加载程序设计*（四）观察方法设计*（五）承载力极限状态的判定*四、写出试验报告（一）量测数据整理531、测试曲线图的绘制2、挠度的计算3、内力的计算4、平面应力的计算（二）结构性能的评定671、承载力评定2、挠度评定3、抗裂评定4、裂缝宽度评定位移计位移计主要用于观测结构的挠度与变形，也可用于观测力、应变、转角、曲率和滑移变形等。刻度值为0.001mm的位移计，称为千分表；刻度值为0.01mm的位移计，称为百分表；刻度值大于0.01mm的位移计，称为挠度计。分类外形与构造简图测杆弹簧轴颈测杆顶头表壳齿轮内外度盘长针短针图3-1百分表外形、构造简图1、用位移计观测挠度或变位(1)固定位移计的不动支架要有足够的刚性，位移计测杆上下可灵活移动。(2)位移计测杆应与所观测的位移方向一致。(3)符合观测所需的量程及灵敏度要求。(4)张线式位移计可用于观测较大的位移量。2、用位移计观测应变(1)用于量测结构构件的轴向应变，不宜用于受荷载后发生曲率变化的构件。如图示：图3-2位移计应变测量装置金属夹头顶杆位移计试件(2)手持应变仪可以观测多点应变，但量测精度会因人而异。图3-3手持应变仪量测装置薄钢片粘结剂脚标钢性金属杆插足位移计（3）对于长期观测或温度变化较大时，应考虑温度变化的影响。3、用位移计观测转角图3-4用位移计测定梁支座截面转角Ltg21观测点处转角:4、用位移计观测曲率*图3-5曲率量测装置)(21abbursc281aursc读数显微镜用于观测裂缝宽度，是由物镜、目镜、刻度分划板组成的光学系统。水准仪和经纬仪可以用来量测较大位移，并能作多点和远距离的量测。读数显微镜1、读数显微镜量测裂缝宽度*目镜物镜测微螺丝裂缝分划板弹簧上下分划板上下分划板（一）、试验加荷图式是指试验荷载在试件上的布置形式，包括荷载类型和分布情况。采用等效荷载的原则控制截面的内力值相等；等效荷载产生的主要内力图形与理论计算相近；变形的差别应考虑。三、试验方案(a)(b)(c)(d)等效荷载示意图*三、试验方案（二）、试验荷载计算◆承载力极限状态，检验荷载设计值：KQKGdQGQQKGKQG：永久荷载分项系数，一般取1.2；：可变荷载分项系数，一般取1.4；：永久荷载标准值（kN/m2)；：可变荷载标准值（kN/m2)；检验值=][udQ-承载力检验指标。][u三、试验方案◆正常使用极限状态，检验荷载值为：短期荷载：KKSQGQ长期荷载：KqKLQGQ荷载计算q：可变荷载的准永久值系数。抗裂检验荷载：][crSQ][cr—检验指标。三分点加载的检验荷载：0)(83bLQGFKKS0)(83bLQGFKQKGd四分点加载的检验荷载：0)(2LQGbFKKS0)(2LQGbFKQKGd荷载计算剪跨a对称加载时的检验荷载：*20)(8LQGabFKKS20)(8LQGabFKQKGd；（三）加载程序设计加载程序：是指对试验进行的加载级距、加载卸载循环次数、级间间歇时间等的有序安排。静载试验加载一般分为预加载、正常使用极限状态、承载力极限状态三个阶段。三、试验方案静载试验加荷程序图*加载程序结构自重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10~15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（四）观测方案设计内容包括：确定观测项目、选定观测区域、布置测点、选择量测仪表和设备及确定测试方法。三、试验方案1、选择测点的基本原则(1)测点位置具有代表性，满足量测目的的需要；(2)测点数量宜少不宜多，使测试工作的重点突出；(3)有一定数量的校核性测点；(4)使测读安全、方便，所选用的各类量测仪表的量程应大于最大测值的1.25倍。2、整体变形（位移、挠度）测点的布置1、梁、单向板、桁架等受弯构件2、双向板等双向受力结构3、柱、框架或足尺房屋结构等，一般沿与主要轴向力成正交的两个方向布置位移量测仪表。4、对于高层或高耸结构，可以使用激光经纬仪测量顶部位移。梁、单向板L6m整体变形位移计布置B3、局部变形（应变）测点的布置1.单向应变的测定2.平面应变的测定4.结构的应变测定3.砼开裂应变的测定各种受力截面上的测点布置局部应变测点局部应变测点节点应变测点(a)(c)(b)(a)截面受压区高度测点布置(c)框架固端弯矩测定应变片检测裂缝箍筋、弯起钢筋应变点主应力、剪应力局部应变测点偏压柱试验测点布置图1-试件；2-铰支座；3-应变计4-应变仪测点；5-挠度计4、裂缝的观测*确定开裂荷载一般把结构出现第一批裂缝宽度不大于0.05mm时的荷载，定为开裂荷载。量测裂缝宽度可以使用刻度放大镜、读数显微镜或设置应变测点。三、试验方案（五）承载力极限状态的判定1、混凝土构件(1)在荷载不再增加时，受拉主筋的拉应变达到104；(2)跨中挠度达到跨度的1/50，悬臂结构的挠度达到悬臂长的1/25；(3)受拉主筋处的垂直裂缝宽度达到1.5mm；三、试验方案(4)受剪斜裂缝宽度达到1.5mm，或斜裂缝末端受压区混凝土剪压破坏，或斜压破坏；(5)受拉主筋在端部滑脱达0.2mm，或其它锚固破坏；(6)受拉主筋拉断；(7)受压构件的混凝土被压坏。*（五）承载力极限状态的判定三、试验方案1、测试曲线图的绘制荷载—变形曲线1-弹性曲线；2-弹塑性曲线；3-异常曲线；（一）量测数据整理四、写出试验报告荷载—应变曲线四、写出试验报告钢筋混凝土梁截面的荷载—应变曲线（3）截面应变图曲线绘制钢筋混凝土梁的截面应变图裂缝展开图钢筋混凝土梁的裂缝分布图曲线绘制2、挠度的计算支座沉降影响的修正01)(LxUUUULrmS21rLmSUUUU跨中：L0四、写出试验报告结构自重影响的修正挠度计算iiggUMMU自重产生的挠度：gSSUUU12跨中实测挠度：gM—自重荷载产生的弯距；iM—裂缝出现前试验荷载产生的弯距；iU—在作用下，消除支座沉降影响后的实测跨中挠度iM（3）等效荷载图式影响的修正挠度计算Ch=0.91Ch=1.00跨中实测挠度值：23ShSUCU等效荷载影响系数Ch：支座测点偏移影响的修正挠度计算若偏移距离为a，则跨中实测挠度US4：US4=CaUS3徐变影响的修正45)1(SSSLSUMMMU—增大系数；LMSM、—分别为荷载长、短期效应组合计算的弯距标准值。3、应力的计算单向应力：E测点处的主应力方向已知平面应力：)(12yxxE)(12xyyE2)()1(2maxyxyxE四、写出试验报告应力计算测点处的主应力方向未知常见的应变花丝式应变花箔式应变花4、内力的计算1x2y轴向受力构件AEAEAN221四、写出试验报告内力计算受弯构件截面内力的计算纯弯构件：下下下下hJEhJMxxx上上上上hJEhJMxxx或压弯或拉弯构件：*内力计算上下)(上下上下hEJJhMxxx)(上下下上hhhEAN（二）结构性能的评定◆承载力评定◆挠度评定◆抗裂评定◆裂缝宽度评定四、写出试验报告1、承载力评定（1）、当按砼结构设计规范的允许值进行检验时，应满足下式要求：][00uuSSuu][00或0—结构构件的重要性系数，按表4-1采用；][u—构件承载力检验系数允许值，按表4-2采用；0u—构件的承载力检验系数实测值=承载力设计值承载力实测值、0uSS—承载力荷载效应实测值、设计值；表4-1结构重要性系数表4-2承载力检验指标][u值（2）、当按构件实配钢筋的承载力进行检验时，应满足下式要求：承载力评定—构件承载力检验系数，S—结构构件的作用效应；)(R—按实配钢筋面积A0S确定的承载力计算值。][00uuSSuu][00或SAffRSSc00),,,(2、挠度评定][0ssaa（1）、当按砼结构设计规范规定的挠度允许值检验时，应满足下式要求：][)1(][fSfSsaMMMa][)1(][fSSsaQQQa或、0sa][sa—在正常使用短检荷载下，构件短期挠度的实测值和允许值；、fMSM—按荷载效应短长期组合计算的弯矩值；、SQQ—荷载短、长期效应组合值；—荷载长期效应组合对挠度增大的影响系数；][fa—构件的挠度允许值。（2）、当按实配钢筋进行检验，或仅作刚度、抗裂或裂缝宽度检验的构件，应满足下式：—在正常使用的短检荷载下，按实配钢筋确定的构件短期挠度计算值。CSaCSSaa2.10][0SSaa；且挠度评定3、抗裂评定对不允许出现裂缝的构件，应符合下式要求：][0crcrsctkpctkcrff95.0][0cr—构件抗裂检验系数实测值；][cr—构件抗裂检验系数允许值；—受压区砼塑性影响系数；sc—荷载短效下，抗裂验算截面边缘的砼的法向应力；pc—检验时在抗裂验算边缘的砼预压应力计算值。tkf—检验时砼抗拉强度标准值。4、裂缝宽度评定允许出现裂缝的构件，其宽度应满足下式的要求：][max0max,WWs0max,sW—在短检荷载下，受拉主筋处最大裂缝宽度的实测值；][maxW—构件检验的最大裂缝宽度允许值。