静载试验资料的整理和分析6次课24.

LabofProf.TianShizhu1土木工程学院结构实验技术田石柱教授LabofProf.TianShizhu2§1.7静载试验资料的整理和分析试验资料的整理和分析过程，就是将原始数据系统化的过程，经过计算绘成图表和曲线，或用数字表达形象而直观地反映出结构的性能及其规律，用以检验结构的质量和验证设计计算的理论或导出新的结论。因此这一工作是极为重要的。LabofProf.TianShizhu3§1.7静载试验资料的整理和分析对实测数据进行整理，一般均应算出各级荷载作用下仪表读数的递增值和累计值，必要时还应进行换算和修正，然后用曲线或图表表达。LabofProf.TianShizhu4§1.7静载试验资料的整理和分析在原始记录数据整理过程中，应特别注意读数及读数差值的反常情况，如仪表指示值与理论计算值相差很大，甚至有正负号颠倒的情况，这时应对出现这些现象的规律性进行分析，并判断其原因所在。LabofProf.TianShizhu5§1.7静载试验资料的整理和分析一般可能的原因有两方面：一方面由于试验结构本身发生裂缝、节点松动、支座沉降或局部应力达到屈服而引起数据突变；另一方面也可能是由于测试仪表工作不正常所造成。凡不属于差错或主观造成的仪表读数突变都不能轻易舍弃，待以后分析时再作判断处理。LabofProf.TianShizhu6一、挠度1．简支结构构件的挠度结构构件的挠度应当是构件本身的挠曲值，因此应扣除试验时的支座沉降，另外由于仪表的零读数是在结构构件和试验装置安装后才能进行，因此在构件挠度值中应加上构件自重和试验装置重力产生的挠度值，加载图式改变的影响。00csqgaaa式中：—修正后的构件跨中挠度实测值；—消除支座沉降后的跨中挠度实测值；—构件自重和加载设备自重产生的跨中挠度值；—用等效荷载代替实际的均匀荷载进行试验时，加载图式修正系数。0sa0sa0qacgaLabofProf.TianShizhu7一、挠度1．简支结构构件的挠度0sa001()2qmlrssagccgbbMaaM式中：—跨中位移实测值（包括支座沉降）；—左端支座沉降实测值；—右端支座沉降实测值；—自重和加载设备自重产生的跨中弯矩值；—出现裂缝的前一级荷载，加载值产生的跨中弯矩值；—出现裂缝的前一级荷载，加载值产生的跨中挠度实测值。0mlsrsgMbMcbaLabofProf.TianShizhu8一、挠度1．简支结构构件的挠度0sa001()2qmlrssaLxlsrs00()lrlqmsssxaLLabofProf.TianShizhu9加载图式修正系数的取值0sarsLabofProf.TianShizhu10一、挠度2．悬臂构件的挠度：计算悬臂构件自由端在荷载作用下的挠度实测值，应考虑固定端的支座转角、支座沉降、构件自重和加载设备重量的影响。式中：—修正后的悬臂构件自由端挠度实测值；—消除支座沉降和转角后的自由端挠度实测值；—构件自重和加载设备自重产生的自由端挠度值；—加载图式修正系数，当在自由端用一个集中力作等效荷载时取0.75。—悬臂端和固定端在竖向位移；—悬臂构件固定端的截面转角；L—悬臂构件的外伸长度。0sa00,,,()cscaqcagcacaaaa000,,12qcaaLtg,,,,gcaccgcabcabcaMaaM0,scaa0,qcaa,cgcaaca0012、LabofProf.TianShizhu11一、挠度2．悬臂构件的挠度：0sa000,,12qcaaLtgLabofProf.TianShizhu12二、弹性构件截面内力1．拉、压构件截面重心处的内力0sa122m122mmNEALabofProf.TianShizhu13二、弹性构件截面内力2．拉弯（压弯）构件截面内力0sa122mIMyAN11IMyAN22EEhyy下上2121当21()EANyyh下上+()EIMh下上LabofProf.TianShizhu14二、弹性构件截面内力3．平面应力状态下的主应力，主应力方向，剪应力利用汇交于一点的三个应变计算该点的主应变的方法称应变花法。LabofProf.TianShizhu15二、弹性构件截面内力3．平面应力状态下的主应力，主应力方向，剪应力22111EEABCvv22211EEABCvv22max1EBCvBCtgx121最小主应力最大主应力LabofProf.TianShizhu16二、弹性构件截面内力A、B、C取值见表090229002290045312060031206000601203290029006012030459014542900135452应变花名称ABC450直角应变花600等边三角形应变花伞型应变花扇型应变花LabofProf.TianShizhu17三、试验曲线的绘制1．荷载-变形曲线荷载变形曲线诸如结构或构件的整体变形曲线、控制节点或最大挠度点的荷载—变形曲线、截面的荷载—变形(转角)曲线、铰支座与滚支座的荷载—侧移曲线、挠度—时间曲线、反复荷载作用下的结构构件的延性曲线、滞回曲线等。LabofProf.TianShizhu181．荷载-变形曲线在荷载—挠度曲线中，一般有三种情况：•结构处于弹性状态下，曲线“1”及曲线“2”的OA段，钢结构在正常使用荷载作用下属于这种情况。•结构处于弹性和弹塑性状态下，曲线“2”，这是钢筋混凝土结构试验的常见现象，在加载过程中，结构出现裂缝或局部破坏时，在曲线上形成转折点(A点和B点)。LabofProf.TianShizhu191．荷载-变形曲线•曲线“3”属于反常现象，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造成。但是在卸荷时，非弹性变形的恢复过程则是该种曲线型式，不过卸荷结束后，曲线不能回到坐标原点，而有一定残余变形。LabofProf.TianShizhu202．荷载—应变(应力)曲线荷载—应变曲线和荷载变形曲线相似，用来控制或分析构件最大应力的增长和变化情况。下图为钢筋混凝土粱受弯试验时，控制截面上混凝土测点“1”、“2”、“3”、“4”和钢筋测点“5”。LabofProf.TianShizhu212．荷载—应变(应力)曲线“1”点位于受压区，应变增长基本上呈直线关系“3”、“4”点的突变是因为截面混凝土开裂“2”先受压后受拉，混凝土受拉区开裂后使中和轴上移之故。“5”钢筋与混凝土共同工作时，先是混凝土开裂，后是钢筋应力达到流限发生两次转折。LabofProf.TianShizhu22截面应变图截面应变图，应事先选取控制截面，沿其截面高度布置测点，用一定的比例尺将某一级荷载下(如正常使用荷载下)的各测点的应变值连接起来，即为截面应变图。截面应变图是用来研究截面的实际内力及中和轴位置，根据实测应变和弹性模量，将得到应力。对于处在非弹性阶段时，则按曲线对应查取。这样通过截面应力得到截面内力。LabofProf.TianShizhu233．构件裂缝及破坏图试验过程中，应在构件上按裂缝开展面和主侧面绘出其开展过程，并注上出现裂缝的荷载值及裂缝宽度，直至破坏。待试验结束后，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。LabofProf.TianShizhu244.承载力试验的结果在一定的受力状态和工作条件下，结构构件所能承受的最大内力，称为结构构件的承载力。以混凝土结构为准，进行承载力试验时，在加载或持载过程中出现下列破坏标志之一时，即认为已达到承载力极限状态。0sa122mLabofProf.TianShizhu25在结构构件受力情况为轴心受拉、偏心受拉、受弯、大偏心受压时，标志是：1．受拉主筋应力达到屈服强度、受拉应变达到0.01=100002．受拉主钢筋拉断。3．受拉主钢筋处最大垂直裂缝宽度达到1.5mm。4．挠度达到跨度的1／50，对悬臂结构，挠度达到悬臂长的1／25。5．受压区混凝土压坏。6．锚固破坏或主筋端部混凝土滑移达0.2mm。0sa122mLabofProf.TianShizhu264.承载力试验的结果结构结构构件受力情况为剪弯时，其标志：1．箍筋或弯起钢筋或斜截面内的纵向受拉主筋应力达到屈服强度。2．斜裂缝端部受压区混凝土剪压破坏。3．沿斜截面混凝土斜向受压破坏。4．沿斜截面撕裂形成斜拉破坏。5．箍筋或弯起钢筋与斜裂缝交会处的斜裂缝宽度达到1.5mm。6．锚固破坏或主筋端部混凝土滑移达0.2mm。0sa122mLabofProf.TianShizhu27谢谢！