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1第二章结构试验设计2从建造到使用从建造到使用3从材料到荷载4从环境到技术5从地震到雪灾6从水灾到滑坡789结构防灾与试验设计z各种灾害作用下，结构变形、开裂直至破坏；z为模拟结构在灾害工况下的结构反应，可对试验对象施加各种作用（静力、动力、变形或者温度等）；z结构试验设计是结构试验的最重要的环节10结构试验包括以下主要环节:试验设计试验准备试验实施试验分析2.1概述9全局性、指导性、纲领性•重要环节•设计与规划•形成试验大纲11结构试验包括以下主要环节:2.1概述试件设计加载设计观测设计误差控制措施试验安全措施………形状与尺寸数量构造荷载图式加载制度加载装置设备观测项目测点布置测试仪器试验设计试验准备试验实施试验分析12结构试验设计的主要内容进行结构试验工作的全面设计与规划制订试验计划与试验大纲确定试验性质与规模、试件设计，选定试验场所，拟定加载与量测方案、设计专用的试验设备、配件和仪表,制订技术安全措施。组织试验人员、提出经费预算，消耗器材数量与设备清单……..13结构试件－真型实物或结构模型，缩尺构件试件设计－形状的选择、尺寸与数量的确定，构造措施设计试件设计要求满足条件1)结构与受力的边界条件2)试件的破坏特征3)加载和量测的要求2.2结构试验试件设计142.2.1试件的形状满足与现场或计算模式一致的应力状态静定系统单一构件——试件取实际形状整体结构的部分构件（超静定体系）——注意边界条件的模拟，反映该部分构件的实际工作状态与加载设计综合考虑：构件支承条件、边界约束和受力状态等15例1抗震墙z1/4z钢筋混凝土模型z固定顶端加载z底周反复模拟加载16例2：墙梁节点17例3：异型截面钢柱z1/4z钢筋混凝土异形钢管z底周反复模拟加载18例4：钢管混凝土柱19例5：两层两跨混凝土框架20例6带加气砌块填充墙的钢框架212.2.2试件的尺寸试件尺寸受下列诸因素制约1）尺寸效应2）材料性能3）构造效果4）设备条件5）经费可能……22上海体育场z1/40z钢结构模型z重力模拟加载23z四层分配梁系z均布116点加载24上海和广州地铁隧道衬砌整环试验25上海M8线地铁隧道双圆衬砌静载试验26双圆隧道衬砌侧向加载装置272.2.3试件的数量试件数量——直接决定试验量的大小受制约生产性试验、科研性试验—经费—时间—人员—场地28试件数量设计要求试件数量要少而精，以质取胜，切忌盲目追求数量尽可能一件多用，以最少试件、最少人力、经费，获得最丰富的资料数据由规定的试件数得到预期效果，反映研究问题的规律29未加固砼砌块砌体的对比试验30砼砌块砌体纤维布加固试验31上海共和新路双层高架桥墩结构拟动力试验缩尺比1:5预应力钢绞线加载模拟竖向荷载试验技术研究32新型结构—沿竖向耗能钢筋混凝土核心筒伪静力试验规范背景研究课题332.2.4结构试验对试件设计要求考虑试件制作、运输、安装及加载需要的构造措施，这对科研性试验尤为重要为保证试件在预期部位破坏，获得必要的测试数据，必须对其他部位事先进行局部加强采取必要的构造措施，满足试验量测与传感器的安装要求各项要求和具体做法等必须在试件设计图中注明，并现场参与、监督、指导试件施工制作。342.4结构试验加载设计2.4.1试验加载图式设计原则：1）试验时的荷载应使结构处于某种实际可能的最不利情况2）试验时荷载图式要与结构设计计算的荷载图式一致35节点加载36四分点加载线向五点测试37382.4结构试验加载设计试验时也可采用不同于设计的荷载图式1）对设计采用的荷载图式的合理性有怀疑时，可采用某种更接近于结构实际受力情况的荷载布置方式。2）由于受试验条件的限制和为了加载的方便，可改变加载图式。但要求不影响结构的工作和试验结果，采用等效荷载进行加载。39等效荷载等效荷载——满足结构等效条件而换算得到的试验荷载。1）截面应力等效2）构件变形等效3）荷载总值等效4）作用效果等效（短期与长期作用）40截面应力等效荷载(集中均布:P=0.5ql)qPllMqlmax=28MPlmax=4Plql428=lqP5.0=按截面应力等效41qPll按构件变形等效fqlEJmax=54384fPlEJmax=348PlEJqlEJ34854348=lqP85=构件变形等效荷载(集中均布:P=5/8ql)42等效荷载的问题上述示例表明，截面应力等效：荷载减少50％挠度等效：荷载减少37.5％试验结果分析时，应对测试结果进行修正。挠度修正？43本堂作业一1）梁跨中等效，其他截面如何？2）M等效时,Q是否等效？3）截面应力与构件变形不能同时等效，当截面应力等效时，如何进行挠度修正？构件变形等效荷载(集中均布:P=0.5ql？P=5/8ql？)442.4.2试验加载装置设计试验装置必须专门设计，对于现有装置必须按试验要求进行强度、刚度校核1）强度——满足试验最大荷载要求，并有足够的强度储备。注意：受载后构件强度的提高、制作误差和理论计算的偏差，必须事先提高荷载装置的强度与承载力。2）刚度——满足刚度要求，防止过大变形，影响试件达到极限荷载后的性能。45行程是否够大？量程是否够大？46地铁隧道衬砌整环试验强度是否够大？47482.4.2试验加载装置设计边界条件和变形条件——满足受力条件，能模拟结构的边界条件和变形条件(特别是超静定结构)保证受力的真实性要注意和防止加载装置由于加载而对试件产生约束492.4.3结构试验的加载制度试验加载制度——主要是控制荷载和加载时间的关系加载速度的快慢，加载时间间歇的长短，荷载分级的大小，加载、卸载的循环次数，恒载和空载的时间静力单调加载静力低周反复加载拟动力试验加载周期性动力加载非周期性动力加载502.5结构试验观测设计试验观测设计要求解决的问题1）按试验目的要求，确定观测项目2）按确定量测项目要求选择与布置测点(量测参数的部位)3）选择仪器与量测方法512.5结构试验观测设计按结构受力状态和各部位的变形-----选择合适的仪器仪表和传感元件确定仪表和传感元件在试验结构上布置的位置，方向和数量量测结构在荷载作用下的反应和实际工作状态(弹性、开裂、屈服、破坏)εθϕ,,,,fΔ522.5.1观测项目的确定整体变形反映结构整体工作状况挠度，位移，转角，曲率……局部变形反映结构局部工作状况应变，裂缝，钢筋滑移……广义变形结构延性532.5.2测点的选择与布置测点宜少不宜多：突出重点、逐步逼近具有代表性：反映结构工作性能与工作状态避开缺陷位置布置校核测点良好的观测条件：减少误差、保证安全。54上海音乐厅平移顶升全过程监测552.5.3仪器的选择与测读原则切忌盲目追求仪器精度：相对误差不超过5％仪器量程应满足最大被测值的要求：宜在仪表满量程的20%～80%范围多点和远距离量测宜选用电测仪器计算机数据采集和数据处理动测试验的仪表，尤须注意仪器的线性，频响和相位特性的选择562.7结构试验大纲试验各过程文件1）试件施工图及制作要求说明2）加载装置及仪器布置图3）试验原始记录4）数据分析处理5）试验报告…………结构研究试验的重要步骤5W+1H57结构试验大纲整个试验的指导性文件主要内容1）目的2）试件设计制作3）辅助试验4）试件安装5）加载方法6）量测方法7）安全措施8）进度计划9）附件及其他58实习报告要求一：1、调查一个建筑结构(比如试验室三层办公楼)，描述建筑结构概况。2、设想要通过现场试验了解该建筑结构安全（静载、风、地震），如何开展试验工作？撰写试验大纲草案。3、查询相关文献资料。4、……5960截面应力等效时的挠度修正采用多点集中荷载更接近均布荷载25.1485.0384544=⋅==EJlqJElqffKPq