第五章工程结构静载试验
第5章静力试验

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土木工程结构试验与检测
5.1 单调静力荷载试验(monotonic static load testing)
单调静力荷载试验是指试验荷载逐渐单调增加 到结构破坏或预定的状态目标,研究结构受力性能 的试验。
图5.1.1 静载试验加载程序
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土木工程结构试验与 简支梁试验等效荷载加载图示
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图5.3.1拟动力试验的基本原理
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图5.3.2 数值计算与拟动力试验之间的比较
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5.3.3 输入地震波的加速度时程曲线
5.3.4 7层钢筋混凝土结构的平面和剖面图
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图5.4.1加速度放大系数曲线
图5.4.2 未加固砌体试件受压破坏
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图5.4.3 混凝土偏心受压构件的破坏形态展开图
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本章系统的介绍了结构静力试验中的单调静力荷 载试验、拟静力试验和拟动力试验。 载试验、拟静力试验和拟动力试验。重点阐述了拟静 力试验、拟动力试验的基本原理、 力试验、拟动力试验的基本原理、试验设备和试验步 骤。系统地介绍了如何进行数据的整理换算、统计分 系统地介绍了如何进行数据的整理换算、 析和归纳演绎。学习本章之后,应熟悉基本构件单调 析和归纳演绎。学习本章之后, 静力试验的各个环节,重点掌握试件的安装、 静力试验的各个环节,重点掌握试件的安装、加载方 法,试验项目和测点布置,以及确定开裂荷载、极限 试验项目和测点布置,以及确定开裂荷载、 承载力等指标的概念和方法, 承载力等指标的概念和方法,掌握静力试验量测数据 的整理和结构性能的公式、 的整理和结构性能的公式、图像和数学模型的表达方 法。
工程结构实验5 桥梁结构荷载试验

Ss S 1 + µ )
2、加载形式与控制 试验荷载载位有两种形式: ⑴试验荷载载位有两种形式: 沿桥轴方向加载, 垂直于桥轴方向加载。 ①沿桥轴方向加载, ②垂直于桥轴方向加载。设计加 载时除注意试验荷载纵向加载位置外, 载时除注意试验荷载纵向加载位置外,同时还要注意荷 载横向加载图式,横向加载图示有对称和偏心加载 对称和偏心加载。 载横向加载图式,横向加载图示有对称和偏心加载。 分级控制的原则如下: ⑵分级控制的原则如下: 当加载分级较为方便时, ① 当加载分级较为方便时,可按最大控制截面内力荷 载工况分为4 载工况分为4~5级; 使用载重车加载,车辆承重有困难时也可分为3 ② 使用载重车加载,车辆承重有困难时也可分为3级加 载; 如果桥梁的调查和验算工作不充分,或桥况较差, ③ 如果桥梁的调查和验算工作不充分,或桥况较差, 应尽量增多加载分级, 应尽量增多加载分级,且最大内力不应超过控制荷载作 用下的最不利内力。 用下的最不利内力。
最好每级加载后卸载,也可逐级加载,达到最大 最好每级加载后卸载,也可逐级加载, 荷载后逐级卸载。每级加载应具有一定的时间间隔, 荷载后逐级卸载。每级加载应具有一定的时间间隔, 一保证加载后桥梁结构能充分变形并达到稳定。( 。(一 一保证加载后桥梁结构能充分变形并达到稳定。(一 10min—15min 15min)。 般10min 15min)。 动载试验一般安排汽车车列( 动载试验一般安排汽车车列(对小跨径桥也可用 单车)在不同车速时的跑车试验,跑车时速一般为 单车)在不同车速时的跑车试验, 5km、10km、20km、30km、40km、50km。( 。(一般最大 5km、10km、20km、30km、40km、50km。(一般最大 0.6倍设计车速 倍设计车速) 为0.6倍设计车速)
第五章 结构静载试验

Mg---是试件自重和加载设备重产生的弯距。
Mb、ab0 ---分别是试件出现裂缝前一级荷载产生的弯距和挠 度实测值。 ap----预应力钢筋的预压作用使构件产生反拱;对研究性试 验取实测值,对鉴定性试验取计算值; φ ----因加载图式变化产生的修正系数。见表5.1 采用等效荷载图式加载试验时,由于等效时仅考虑了控
校核测点的布置
为了能够正确的掌握测量的正确性,一般要设置 校核测点 。即应力已知的点,比如梁边缘凸缘处,应 力为零。
(3)裂缝测量
主要包括测定开裂荷载、位置、裂缝的发展和分布、 裂缝的宽度和深度。测定钢筋混凝土梁的抗裂性能。
有垂直裂缝和斜裂缝 垂直裂缝测定: 一般产生在弯矩最 大受拉区段,在该区段
(2)设计加载图式
荷载总值=100*5=500KN 四个集中力大小=500/4=125KN 作用点的位置:第一个距支座L/8=625mm 其它荷载相距L/4=1250mm
分配梁:单跨,上下两层,上层支座在下层分配梁跨中。
(3)计算该实验梁的内力并绘制内力图形
试验项目和测点布置
• 试验项目: 鉴定性试验:承载力、抗裂度和各级荷载作用下的挠度及裂
为构件承载力检验系数允许值见表560u0u0u00uuss或0us0u承载力检验标志及检验系数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15mm挠度150受压砼压坏受力主筋拉断砼压坏斜裂缝15mm或斜裂缝末端砼剪压破坏斜压破坏或主筋端部滑脱13级钢冷拉12级冷拉34级热处理钢筋钢丝钢绞线13级钢冷拉12级冷拉34级热处理钢筋钢丝钢绞线检验系数121251451251301401501451351502按承载力检验0u0u00uuss或其中
结构试验-第五章 土木工程结构动载试验分析

型图。
五、结构动载试验
5.3 结构动力特性的试验测定
[振动荷载法]
结构频率扫描时间历程曲线
什么是模态?
模态是机械结构的固有振动特性,每一个模态具 有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模 态参数可以由计算或试验分析取得,这样一个计 算或试验分析过程称为模态分析。
如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易 受影响的频率范围内各阶主要模态的特性,就可 能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作 用下实际振动响应。因此,模态分析是结构动态 设计及设备的故障诊断的重要方法。
[脉动法、环境随机振动法]____频谱分析法、功率谱分析法 研究振动的某个物理量(如幅值)与频率之间的关系称之 为频谱分析。 它是将振动的时间域信号变换到频率域上进 行分析。(傅立叶变换,FFT)
五、结构动载试验
5.3 结构动力特性的试验测定
[脉动法、环境随机振动法]____频谱分析法、功率谱分析法 通过振幅谱可以确定各阶主频率的大小,但是对应振动形 态还不清楚。 可以将某一观测点做为参考信号,其他各点分别与它作互 相关分析,求出各测点间的相位关系。
五、结构动载试验
5.4 结构疲劳试验 [疲劳试验的目的]
五、结构动载试验
5.3 结构动力特性的试验测定
[振动荷载法] 带宽法、半功率法求结构的阻尼
1 2
2
衰减系数
0
共振曲线
阻尼比
五、结构动载试验
5.3 结构动力特性的试验测定
[振动荷载法]
注意: 振动荷载(即激励器)的安装方向和位置要根 据试验结构的具体情况而定。通常,整体结构(高 层建筑等)的动荷载试验在水平方向上激振,板和 梁的动荷载在垂直方向激振。
工程结构实验2.2 结构静载试验(仪器)

一、电阻应变计
1、应变计原理: 利用金属丝的电阻值随着其机械变形而变化的物 理特性。
2.位移计方法:
常用于实际结构、足尺试 件的应变测量。
用位移计测量一条直线上 两点之间的相对位移来表示两 点之间的平均应变,两点之间 的距离L称为标。
3、应变传感器 1)弦式应变传感器 量测不受温度和长导线的 影响,工作稳定,但安装复杂。
《=振弦式应变计
使用中的振 弦式应变计 ==》
2)砼应变计传感器 浇筑时预埋,防水性 能好,能消除弯曲影响, 适合长期监测。
B
R
Vi
2
C
Vo
R
4
R
D
3
6. 温度补偿技术
采用1/4桥测量时需要设置温度补偿应变计,主要用 于消除温度变化引起的应变计的电阻变化。温度补偿 应变计必须满足: 1)与测量应变计规格相同; 2)粘在相同的材料上; 3)处在相同的温度场;
4)补偿片不能受力。
多点补偿:一个温度补偿片可供多个测量片使用。 一般砼5点,钢结构10点共用一个补偿片。
2、裂缝宽度:读数显微镜、裂缝标尺
读数显微镜
裂缝标尺
裂缝塞尺
《=裂缝宽度观 测仪
裂缝宽度测试=》 (数字显示)
2.3.6 数据采集仪器
一、X-Y记录仪
可直接绘出曲线,精度高,记录速度快,可用静载,也可用 于低平动载试验。
X-Y记录仪
二、计算机数据采集器
1)用传感器感受各种物理量,并把它们转换成电 信号。 2)通过A/D转换,把模拟量转变成数字量。 3)数据的记录、打印输出或存人磁盘文件。
工程结构静载试验

结构任何部位的异常变形或局部破坏都能在整体变形 中得到反映。
2)局部变形量测 如局部纤维变形、裂缝及局部挤压变形等。 量测结果可直接说明结构(钢混)的抗裂性能、推断 结构应力状态或验证设计与计算方法等。
2、测点的选择与布置原则 1)在满足试验目的的前提下,测点宜少不宜多; 2)测点位置必须具有代表性; 3)应布置一定的校核性测点; 4)对试验工作安全和方便。
4.4.3 屋架试验
屋架特点是跨度大,只能在自身平面内承受荷载,而出平 面刚度很小,在建筑物中要依靠侧向支撑体系形成整体刚度。
屋架主要受作 用于节点的集中荷 载,大部分杆件受 轴力作用。上弦有 节间荷载作用时, 上弦杆受压弯作用。
跨度较大的屋 架,下弦一般采用 预应力拉杆。
1、试件的安装和加载方法
3、仪器选择与测读原则 1)选择原则: (1)必须满足试验所需的精度与量程要求; (2)现场试验时,由于条件和环境复杂,选择仪表时
应作具体分析和技术比较; (3)测读方便、省时; (4)型号、规格尽可能一致,种类愈少愈好。
2)测读原则 (1)按一定的时间间隔进行; (2)测读时间选择在恒载间歇时间内; (3)恒载时间较长时,应测取恒载下变形随时间的变 化。空载时,应测取变形随时间的恢复情况; (4)记录仪表读数时,应该同时记下周围的气象资料 如温度和湿度等。 (5)对重要数据,应将结果随时与预计理论值进行比 较。
加载反力装置可根据现场条件选择锚桩横梁反力装置、压重平台反力装 置、锚桩压重联合反力装置、地锚反力装置。
为设计提供依据的竖向抗压静载试验应采用慢速维持荷载法。
慢速维持荷载法试验步骤应符合下列规定:
土木工程测试课件-结构静载试验

高层建筑的高度和体量较大,需要承受较大的垂直荷载。静载试验通过在高层建筑的不 同楼层施加静力荷载,观察建筑物的变形和裂缝情况,评估高层建筑的结构稳定性和抗
震性能。
案例三:大跨度结构静载试验
总结词
大跨度结构静载试验主要针对跨度较 大的桥梁、大型工业厂房等结构进行
详细描述
大跨度结构的跨度较大,需要承受较 大的水平荷载。静载试验通过在结构 的跨中施加静力荷载,观察结构的变 形和裂缝情况,评估大跨度结构的承 载能力和稳定性。
案例四:特殊环境下的静载试验
总结词
特殊环境下的静载试验主要针对极端气 候、地质条件等特殊环境下的土木工程 结构进行
VS
详细描述
特殊环境下的土木工程结构需要承受更为 复杂和极端的荷载条件。静载试验通过模 拟实际环境中的荷载条件,对结构进行加 载,观察结构的性能表现,评估结构的适 应性和稳定性。例如,在地震高发区的建 筑物需要进行地震模拟加载试验,以检验 其抗震性能。
谢谢您的聆听
TH的意外情况,制定相应的应 急处理措施。
试验设备选择与安装
选择合适的加载设备
根据试验需求选择合适的静载试验机,确 保其加载能力满足要求。
设备安装与调试
按照试验计划将试验机安装到位,并进行 必要的调试和校准。
辅助设备的准备
准备必要的辅助设备,如反力墙、支座、 传感器等。
设备安全检查
04
试验结果分析
数据处理与整理
数据清洗
去除异常值、缺失值和重复数据,确保数 据准确性。
数据转换
将原始数据转换为适合分析的格式,如绘 制图表。
数据分组
根据试验目的将数据分组,以便进行比较 和评估。
结构性能评估
强度评估
建筑结构试验习题集

建筑结构试验习题集第一章 结构试验概论1. 建筑结构试验根据不同要素有多种分类方法,下列哪种试验是按荷载性质分类等?( )A.结构模型试验B.结构静力试验C.短期荷载试验D.现场结构试验2. 对于一些比较重要的结构与工程,在实际结构建成后,要通过 ,综合鉴定其质量的可靠程度。
( )A.验算B.试验C.研究D.观测3. 科研性的试件设计应包括试件形状的设计、尺寸和数量的确定以及构造措施的考虑,同时必须满足结构和受力的 的要求。
( )A.边界条件B.平衡条件C.支承条件D.协调条件4. 建筑结构试验是以________方式测试有关数据,反映结构或构件的工作性能、承载能力以及相应的可靠度,为结构的安全使用和设计理论的建立提供重要的依据。
( )A.模拟B.仿真C.实验D.计算5.下列不属于结构抗震试验的选项有( )A.低周反复加载静力试验B.拟动力试验C.结构动力反应试验D.地震模拟振动台试验6.结构强迫振动的响应频率由下列哪个因素决定( )A.作用力的频率B.结构的刚度C.结构的阻尼D.结构的质量7.结构试验中,常用科研性试验解决的问题是( )A.综合鉴定重要工程和建筑物的设计与施工质量B.鉴定预制构件的产品质量C.已建结构可靠性检验、推断和估计结构的剩余寿命D.为发展和推广新结构、新材料与新工艺提供实践经验8.下列哪个试验不是静力试验的加载方法( )A.重力加载法B.液压加载法C.机械加载法D.环境随机激振法5. 在结构工程学科中,人们需要正确认识结构的性能和不断深化这种认识,_ 是一种已被实践所证明了的行之有效的方法。
6. 按试验对象的尺寸,建筑结构试验可分为试验和试验。
7. 科研性试验8. 建筑结构试验的任务是什么?9. 生产鉴定性试验一般常用来解决哪些问题?第二章 结构试验的加载设备和试验装置1. 大型结构试验机的精度不应低于()A.1级B.2级C.3级D.4级2. 螺旋千斤顶加载属于()A.机械力加载 B.重力加载 C.液压加载 D.杠杆加载3. 电液伺服阀根据输入电流等极性控制液压油的流向,根据输入电流的大小控制液压油等。
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历史——国内外有无类似试验,采用方法及结果 现状——已有理论、假设、设计和施工技术及材料、技术状况等 将来——生产、生活和科学技术发展的趋势与要求
5.2 试验前的准备
5.2.2 制订试验大纲 在调查研究成果的基础上,为使试验有条不紊地进行,以取得 预期效果而制订的纲领性文件,内容包括 概述——简要介绍调查研究的情况,提出试验的依据及试验 的目的意义与要求。必要时有理论分析和计算。 试件的设计及制作要求 试件的安装与就位 加载方法与设备 量测方法和内容 辅助试验 安全措施 试验进度计划 试验组织管理 附录 总之,试验的准备必须充分,规划必须细致、全面。工作步骤 必须十分明确。
5.3 加载与量测方案的设计
2.正式加载
(1)荷载分级
在加载达到标准荷载前,每级加载值不应大于标准荷载的20%,一般分五级 加至标准荷载;打到标准荷载之后每级不应大于标准荷载的10%;当荷 载加至计算破坏荷载的90%后,为了求得精确的破坏荷载值,没级应取 不大于标准荷载的5%。
同一试件上的各加载点,每一级荷载都应当按统一比例增加,保持同步。
5.2 试验前的准备
5.2.3 试件准备 试件的设计、制作、质量验收、表面处理及有关测点的布置与 处理。
5.2.4 材料物理力学性能测定 测定项目:强度、变形性能、弹性模量、泊松比、应力-应变 关系。 测定直验接机方测上法定用:法规定— 直的—接标制测准作试定结验构法方和和法构加间件荷时接载留测试下验定材进料法行并测按定规。定做成标准试件,然后在试
第五章 工程结构静载试验
5.1 概述
静载试验(静力荷载试验) 对结构施加静力荷载并考察结构在静力荷载下的力学性能试验。 所谓“静力”指试验过程中结构本身运动的加速度效应即惯性
力效应可以忽略不计。 静载试验是结构试验中最基本和最大量的试验。 相对动载试验而言,结构静载试验所需的技术与设备比较简单,
容易实现。
加载
加载
5.3 加载与量测方案的设计
2.正式加载
(3)空载时间
受载结构卸载后到下一次重新开始受载之间的间歇时间称为空载时间。空载 对于研究性试验是完全必要的。因为观测结构经受荷载作用后的残余变 形和变形的恢复情况均可说明结构的工作性能。对于一般钢筋混凝土结 构空载时间取45;对于较重要或者跨度较大结构取18h;钢结构不应少 于30。必须在空载期间定期观察和记录变形值。
Байду номын сангаас
加载
加载
5.3 加载与量测方案的设计
1.预载
目的:①使试件各部接触良好,进出正常工作状态,荷载与变形关系趋于稳 定;②检验全部试验装置的可靠性;③检验全部观测仪表工作正常与否; ④检查现场组织工作和人员的工作情况
预载一般分三级进行,每级取标准荷载值的20%。然后分级卸载,分2~3级 卸完。
加载
加载
5.2 试验前的准备
5.2.1 调查研究、收集资料 调查研究、收集资料,充分了解本项试验的任务和要求,明确 试验目的,以便确定试验的性质和规模,试验的形式、数量和 种类,正确地进行试验设计。 鉴定性试验:向设计、施工和使用单位或人员收集资料。
设计方面——设计图纸、计算书、设计所依据原始资料 施工方面——施工日志、材料性能报告、施工记录、隐蔽工程验收记录 使用方面——使用过程、超载情况、事故经过
5.3 加载与量测方案的设计
5.3.1 加载方案 满足试验目的的前提下,尽可能做到试验技术合理、财政开支 经济和安全试验。 结构静载试验的加载程序分为预载、正式加载、卸载三个阶段。 其目的一是便于控制加(卸)载速度,而是方便观察和分析结 构变形情况,三是利于各点加载统一步调. 对于现场结构或构件的检验性试验通常只加至标准荷载即正常 使用荷载,试验后试件还可以使用。而对于研究性试验,当加 载到标准荷载后,一般不卸载而须继续加载直至试件进入破坏 阶段。
5.4 常见结构构件静载试验
5.4.1 受弯构件的试验 一、试件安装和加载方法 安装: 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。 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。 等效加载: 使试验杆件的内力图形与设计或实际的内力图形相等或相近, 并使两者最大受力截面的内力值相等。 在受弯构件试验中,经常利用几个集中荷载来代替均布荷载, 并取试验梁的跨中弯矩等于设计弯矩时的荷载作为量的试验荷
加载
加载
5.3 加载与量测方案的设计
3.卸载 凡间断性加载试验,或仅作刚度、抗裂和裂缝宽度检验的结构域构件,以及
测定参与变形的试验及预载之后,均须卸载,让结构、构件有恢复弹性 变形的时间。 卸载一般可按加载级距,也可放大1倍或分2次卸完。
加载
加载
5.3 加载与量测方案的设计
5.3.2 量测方案 量测方案要考虑的主要问题: (1)根据试验的目的和要求,确定观测项目,选择量测区段 (2)按照确定的量测项目,选择合适的仪表 (3)确定试验观测方法
间接测定法——非破损法或半破损试验。
5.2 试验前的准备
5.2.5 试验设备与试验场地的准备 试验计划应用的加载设备和测量仪表。场地的清理和安排。
5.2.6 试件安装就位 5.2.7 加载设备和量测仪表安装 5.2.8 试验控制特征值的计算 计算出各个荷载阶段的荷载值和各特征部位的内力、变形值等, 作为试验时控制与比较的依据。
5.4 常见结构构件静载试验 5.4.1 受弯构件的试验 试件的就位形式
加载
加载
5.3 加载与量测方案的设计
2.正式加载
(2)满载时间
对需要进行变形和裂缝宽度试验的结构,在标准短期荷载作用下的持续时间, 对钢结构和钢筋混凝土结构不应少于30;木结构不应少于30的2倍;拱 或砌体为30的6倍;对预应力混凝土构件,满载30后加至开裂,开裂荷 载下再持续30。
对于新材料、新工艺、新结构要求加载时间不少于12h。如这段时间内变形 继续不断增加而无稳定趋势时,应延长持续时间直至稳定。