第五章结构静力试验.

主要内容5.1概述5.2结构单调加载静力试验的加载制度5.3基本构件的单调加载静力试验5.4扩大构件的单调加载静力试验5.5建筑物或其部件的单调加载静力试验5.1概述5.2结构单调加载静力试验的加载制度加载制度定义：试验进行期间荷载与时间的关系。预加载试验5.2结构单调加载静力试验的加载制度荷载量分级要求♦开裂前，在达到开裂荷载计算值的90％以前，按荷载短期效应组合的20％分级；♦开裂前，达到开裂荷载计算值的90％后，按荷载短期效应组合的5％分级；5.2结构单调加载静力试验的加载制度♦开裂后，直至达到荷载短期效应组合值，仍按20％分级；♦超过荷载短期效应组合值后，直到结构屈服前，按10％分级；♦结构屈服后，按Δy的倍数施加荷载，按2Δy、3Δy、4Δy分级。5.3一般结构静载试验5.3.1受弯构件试验一、试件安装和加载方法正位试验，一端采用铰支座，另一端采用滚动支座，支座下面用支墩安置在地面上，要求牢固和稳定。5.3一般结构静载试验5.3.1受弯构件试验一、试件安装和加载方法加载方法：梁：常用液压加载器和分配梁，或用液压同步加载加载器直接加载。板：一般重物加载。也可用集中荷载等效，采用梁加载方式加载。吊车梁：采用液压，试验时的加载图式要按最布利荷载布置决定集中荷载的作用位置。5.3基本构件的单调加载静力试验5.3.1受弯构件的试验一、试件的安装和加载方法5.3.1受弯构件的试验一、试件的安装和加载方法5.3.1受弯构件的试验二、试验项目和测点布置1.挠度测量5.3.1受弯构件的试验二、试验项目和测点布置1.挠度测量(3)宽度较大的梁：在截面两侧布点。2.应变测量梁剪应力测点：2.应变测量(3)箍筋和弯起筋应力测量：预埋式和表面开槽式2.应变测量(续)(4)翼缘与孔边应力测量：连续贴片(5)校核测点：不受力位置，检验系统误差校核测点和裂缝观测为了校核试验的正确性，便于整理试验结果时进行误差修正，经常在梁的端部凸角上的零应力处设置少量测点，以检验整个测量过程是否正常。裂缝测量：开展、宽度、发展和分布。肉眼观察；连续地或交替地布置测点；读数显微镜。三、裂缝测量受拉区垂直裂缝测量三、裂缝测量受拉区垂直裂缝测量(续)三、裂缝测量(续)斜截面上的主拉应力裂缝测量三、裂缝测量(续)最大裂缝宽度测量裂缝标注方法四、受弯塑性铰测量♦测量内容♦延性系数μ=Δu/Δy转角和曲率的测量转角：用角位移传感器进行测量。常用的角位移传感器和线位移传感器都是测量测点相对于地面的转角，测量结果处理时应该考虑支座沉陷引起的刚体转动。曲率：用应变计或位移计进行测量，在该截面的上下边缘布置应变或位移测点，通过测量上下边缘的应变来计算曲率。2.4.2受压构件试验一、试件安装和加载方法卧位和正位，液压加载，构件二端均应采用比较灵活的可动铰支座型式，一般采用刀口支座。5.3.2压杆和柱的试验一、试件的安装和加载方法正位试验卧位试验对中：先进行几何对中，再进行物理对中。5.3.2压杆和柱的试验二、试验项目和测点布置1.试验项目2.测点布置3.测力板二、试验项目和测点布置破坏荷载：力传感器挠度：百分表或位移传感器曲率：曲率计砼应变：应变片+应变仪，应变片后贴。钢筋应变：应变片+应变仪，应变片预埋二、试验项目和测点布置对中轴心受压柱：安装时一般先进行，即将构件轴线对准作用力的中心线。构件在几何对中后再进行物理对中，即加载达20％～40％的试验荷载时，测量构件中央截面两侧或四个面的应变，并调整作用力的轴线，以达到各点应变均匀为止。在构件物理对中后即可进行加载试验。偏压试件：也应在物理对中后，沿加力中线量出偏心距离，再把加载点移至偏心距的位置上，进行试验。加载：长柱试验机或液压加载系统;(1/10-1/15)Nu，接近开裂荷载和破坏荷载时细分2-4级。2.4.3屋架试验一、试件安装和加载方法就位方式：一般采用正位试验。现场试验时还可以采用成对试件的卧位试验。安装时应设置侧向支撑，以保证屋架上弦的侧向稳定。支承方式：与梁相同，支承垫板应留有充分余地。加载方式：可以采用重力直接或杠杆加载。当施加多点集中荷载并且节点荷载较大时，采用同步液压加载。重物加载液压加载屋架成对试验屋架试验支撑设置二、观测项目和测点布置观测项目1）桁架挠度及挠曲线。2）开裂荷载及破坏荷载。3）主要杆件的应变。4）节点的变形及节点刚度对杆件的次应力影响5）屋架端节点的应力分布6）预应力钢筋张拉应力和对有关部位混凝土的预压应力。7）屋架下弦预应力钢筋对屋架的反拱作用。8）预应力锚头工作性能。测点布置可以利用结构和荷载的对称性，在屋架一半布置主要测点，而在另一半布置校核测点。1）节点位移：大量程的挠度计或者用米厘纸制成标尺通过水准仪进行观测。2）杆件的内力测量通过测应变来测量杆件内力。杆件的内力测量测点布置3）节点应变测量测点布置：上弦节点•端部节点应变测量4）锚具性能测量在端节点砼表面沿自锚头长度方向布置若干应变测点：横向测点和纵向测点5）预应力钢筋张拉应力的测量直接在预应力钢筋上布置应变测点测量，通常布置屋架跨中和两端头。注意应变计的防护处理。6）裂缝测量杆件开裂荷载和裂缝宽度。（端节点、腹杆与下弦杆及节点交汇处较早开裂的位置）2.4.4薄壳和网架结构的试验用于大跨度建筑，通过原型试验和1/5-1/20模型试验研究结构受力性能及计算可靠性。1、试件安装和加载方法支承形式：1）薄壳结构：实际支承形式类似双向板，有四角支承和四边支承，试验支承可以用固定铰、活动铰及滚轴。2）网架结构：实际支承在框架或柱顶，试验时支承在刚性较大的型钢圈梁上。边支座一般受压，角支座及其附近支座可能受拉。支座形式下如图。网架试验支座形式受压支座拉压球铰支座拉压锁形支座球面支座加载方法重物直接堆载、水池加载或通过吊篮加载。也可用气压加载，需要较大荷载时常使用液压加载器和分配梁加载。2、观测项目和测点布置1）观测项目：主要测量位移和应变。2）测点布置：常利用对称性减少测点数量。同时布置一些校核测点。薄壳结构液压加载网壳水加载双曲扁壳结构测点布置位移测点应变测点边界网架测点布置：（1）利用对称性分区（2）位移下弦节点，应力布置在杆件上（杆件中间或节点附近）（3）校核测点。2.5试验数据处理2.5.1、原始数据处理原始记录数据：完整性、科学性、严肃性。清楚、不得任意涂改错误数据：仪器设置，人工读错，人工记录，环境影响，仪器缺陷，通过复核仪器修正。数据修约：四舍五入。2.5.2结果表达表格形式曲线：连线、拟合曲线形态：裂缝分布、变形形态、破坏形态、照片函数：回归分析。常用方法为最小二乘法：回归值与试验值之差的平方和为最小。数据处理工具：Excel、Origin2.5.3结构变形计算应考虑支座沉降、结构自重和等效加载图示的修正。1、梁的弯曲变形离支座x处的挠度和转角为：悬臂梁的挠度和转角自重和设备重作用下，梁的挠度为：荷载等效的修正系数ψ：采用等效荷载图式加载试验时，由于等效时仅考虑了控制内力相等的原则等效，故应对测量的挠度进行修正。均布荷载1.0，四分点等效乘0.91,三分点等效乘0.98，四集中力五分点等效乘0.99，八集中力十六分点1.00。梁的弯曲变形为：ψ（f(x)+f0(x)）剪切变形h12墙体剪切变形：节点剪切变形：2.5.4应力和内力计算*应力计算：应变到应力的换算应根据试件材料的应力一应变关系和应变测点的布置进行，如材料属于弹性体，可按照材料力学的有关公式进行。KKRRKKRRRKRKrLrrLrrLrr)1()(,1,*阻修正，考虑灵敏系数和导线电，则结果偏小。应变计灵敏系数若则有：电阻、导线、应变仪灵敏系数应变修正：应变仪读数应力计算：平面应力2.5.5构件性能检验一、构件承载力检验之间。，在，根据承载力标志取值承载力检验系数允许值结构重要性系数；之比；，等于实测值与设计值承载力检验系数实测值按规范检验时5.1~2.1][][:0000uuuu内力组合设值）。设计值于承载力按混凝土规范计算，等修正系数（由实配钢筋进行，将上式右边乘以）规定评定标准》（按《预制构件质量检验按构件实际检验时，应/90321GBJ承载力检验标志及检验系数γu受力情况受拉（轴拉、偏拉、受弯、大偏压）受压受剪标志编号B1B2B3B4B5B6承载力检验标志裂缝1.5mm,挠度1/50受压砼压坏受力主筋拉断砼压坏斜裂缝1.5mm或斜裂缝末端砼剪压破坏斜压破坏或主筋端部滑脱1-3级钢冷拉1-2级冷拉3-4级热处理钢筋、钢丝、钢绞线1-3级钢、冷拉1-2级冷拉3-4级热处理钢筋、钢丝、钢绞线检验系数1.201.251.451.251.301.401.501.451.351.50二、构件的挠度检验][)1(][][][00lSlSsssssfMMMfffff　　　　载情况修正。按砼规范取值并考虑加构件短期挠度允许值。—　　短期挠度实测值。—　　式中按规范检验时，要求：规范计算挠度。按构件实际情况根据砼—　　　　　　，还应满足：按构件实际情况检验时cscssfff2.10三、构件的抗裂检验左右。对于预应力结构一般在抗裂检验系数允许值　　短期荷载检验值之比。等于开裂荷载实测值与抗裂检验系数实测值　　　　　　　2.1,][,95.0][00crcrsctkpctkcrcrcrff四、构件的裂缝宽度检验。和，其检验取值分别为时，和，，设计取值为裂缝宽度允许值缝宽度实测值；短期检验荷载下最大裂式中　　　　　　25.020.015.04.03.02.0)(][][0maxmax0maxmm