5结构讲义单调加载静力试验
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第五讲 结构单调加载静力试验
第五章 结构单调加载静力试验
学习目的和要求
内容 要求
结构静力试验的作用和意义 了解 结构静力试验的全过程 结构静力试验的加载设计、观测设计 掌握
构件试验
结构整体试验
重点
一般了解
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
(3)宽度较大的梁：在截面两侧布点。
2. 应变测量
2. 应变测量(续) (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
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= Δ u / Δ y
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 试验项目 测点布置 测力板
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（续） • 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； ♦ 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。
学习目的和要求
内容 要求
结构静力试验的作用和意义 了解 结构静力试验的全过程 结构静力试验的加载设计、观测设计 掌握
构件试验
结构整体试验
重点
一般了解
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
(3)宽度较大的梁：在截面两侧布点。
2. 应变测量
2. 应变测量(续) (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
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= Δ u / Δ y
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 试验项目 测点布置 测力板
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（续） • 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； ♦ 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。
第五章-结构静力试验剖析PPT课件
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
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。
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。
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
筋 拉
钢绞 断
线
1.4 0
1.50
B4
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
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。
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。
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
筋 拉
钢绞 断
线
1.4 0
1.50
B4
单调加载静力试验课件
单调加载静力实验课件
• 单调加载静力实验概述 • 实验设备与材料 • 实验操作方法 • 实验结果分析 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 实验注意事项与安全措施 • 实验应用与案例分析
01 单调加载静力实验概述
定义与目的
定义
单调加载静力实验是一种在结构 上施加单调递增的荷载，以视察 其变形和破坏行为的实验方法。
目的
评估结构的承载能力、变形特性 、破坏模式和延性性能，为结构 设计提供根据。
04
准备好记录实验数据的 表格和工具，以便在实 验过程中记录数据。
操作注意事项
在操作过程中应保持专注，避免分散 注意力，以免产生意外。
在实验过程中应注意视察设备的运行 状态和试样的变化情况，如有特殊应 及时停止实验并采取相应的措施。
严格按照操作规程进行实验，不得擅 自更改操作步骤或省略操作。
在操作过程中应注意保护个人安全， 避免产生意外伤害。
安全防护措施
01
02
03
04
在实验前应穿着好必要的防护 装备，如实验服、手套、眼镜
等。
对于有毒、有害、有腐蚀性的 物质，应采取相应的防护措施 ，如佩戴防毒面具、穿防护服
等。
在实验过程中应注意防止试样 飞溅、烫伤等意外伤害。
在实验过程中应注意保持通风 ，避免有害气体在室内积累。
06 实验应用与案例分析
泊松比是描述材料横向变形与纵 向变形之间关系的参数，通常用
ν表示。
通过单调加载静力实验可以测量 材料的弹性模量和泊松比，这些 参数对于结构设计和安全评估具
有重要意义。
强度分析
强度分析是单调加载静力实验的 重要目的之一，它涉及到材料在 受到外力作用时所能承受的最大
应力。
通过实验可以确定材料的屈服强 度、抗拉强度等强度指标，这些 指标对于评估材料的安全性和可
• 单调加载静力实验概述 • 实验设备与材料 • 实验操作方法 • 实验结果分析 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 实验注意事项与安全措施 • 实验应用与案例分析
01 单调加载静力实验概述
定义与目的
定义
单调加载静力实验是一种在结构 上施加单调递增的荷载，以视察 其变形和破坏行为的实验方法。
目的
评估结构的承载能力、变形特性 、破坏模式和延性性能，为结构 设计提供根据。
04
准备好记录实验数据的 表格和工具，以便在实 验过程中记录数据。
操作注意事项
在操作过程中应保持专注，避免分散 注意力，以免产生意外。
在实验过程中应注意视察设备的运行 状态和试样的变化情况，如有特殊应 及时停止实验并采取相应的措施。
严格按照操作规程进行实验，不得擅 自更改操作步骤或省略操作。
在操作过程中应注意保护个人安全， 避免产生意外伤害。
安全防护措施
01
02
03
04
在实验前应穿着好必要的防护 装备，如实验服、手套、眼镜
等。
对于有毒、有害、有腐蚀性的 物质，应采取相应的防护措施 ，如佩戴防毒面具、穿防护服
等。
在实验过程中应注意防止试样 飞溅、烫伤等意外伤害。
在实验过程中应注意保持通风 ，避免有害气体在室内积累。
06 实验应用与案例分析
泊松比是描述材料横向变形与纵 向变形之间关系的参数，通常用
ν表示。
通过单调加载静力实验可以测量 材料的弹性模量和泊松比，这些 参数对于结构设计和安全评估具
有重要意义。
强度分析
强度分析是单调加载静力实验的 重要目的之一，它涉及到材料在 受到外力作用时所能承受的最大
应力。
通过实验可以确定材料的屈服强 度、抗拉强度等强度指标，这些 指标对于评估材料的安全性和可
单调加载静力试验
二、杠杆加载方法 利用杠杆原理，将荷载放大作用于结构上。 优点：杠杆制作方便，荷载值稳定不变，当结构有变形 时，荷载可以保持恒定，对于作持久荷载试验尤 为合适。
第三节 机械力荷载
机械力加载常用的机具有吊链、卷扬机、绞车、花 篮螺丝、螺旋千斤顶及弹簧等。 一、卷扬机、绞车加载 卷扬机、绞车主要配合钢丝或绳索对结构施加拉力， 拉力的大小通常用拉力测力计测定。 二、螺旋千斤顶加载 螺旋千斤顶是利用齿轮及螺杆式蜗杆机构传动原理，
二、单调加载静力试验 1、荷载图式的选择与设计 加载图式：试验荷载在试验结构构件上的布置形式（包 括荷载类型和分布情况）。
加载图式设计要求： （1）加载图式应与理论计算简图一致； （2）可采用与计算简图等效的荷载图式，即等效荷载。 例如：常用几个集中荷载代替均布荷载，但集中荷载的 数量和位置应尽可能使结构所产生的内力值与均 布荷载所产生的内力值符合。
标准荷载试验：每级加载值宜取标准荷载的20%，一般分为 五级加到标准荷载。 破坏试验：在标准荷载后，每级荷载不宜大于标准荷载的 10%；当荷载加到计算破坏荷载的90%后，为了 求得精确的破坏荷载值，每级应取不大于标准荷 载的5%。 三、结构低周反复加载静力试验 试验目的：研究结构在地震荷载作用下的恢复力特性，确定 结构构件恢复力的计算模型。 1、单向反复加载制度 （1）控制位移加载法 （2）控制作用力加载法 （3）控制作用力和控制位移的混合加载法
仪器的量程应该满足最大测量值的需要。仪器最大被测值 宜小于选用仪表最大量程的80%，一般以量程的1/5~2/3范围 为宜。 选择仪表时必须考虑测读方便省时，必要时采用自动记 录装置。 2、读数的原则 在进行测读时，一条原则是全部仪器的读数必须同时进 行，至少也要基本上同时。 目前如能使用多点自动记录应变仪进行自动巡回检测， 则对于进入弹塑性阶段的试件跟踪记录尤为合适。
第五章 结构单调加载静力试验
第五章结构单调加载静力试验5．1概述建筑结构单调加载静力试验是结构试验中最基本最大量的一种试验。
单调加载静力试验是指在短时期内对试验对象进行平稳地一次连续施加荷载，荷载从“零”开始一直加到结构构件破坏，或是在短时期内平稳地施加若干次预定的重复荷载后，再连续增加荷载直到结构构件破坏。
单调加载静力试验主要用于模拟结构承受静荷载作用下观测和研究结构构件的强度、刚度、抗裂性等基本性能和破坏机制。
建筑结构中大量的基本构件试验主要是承受拉、压、弯、剪、扭等最基本作用力的梁、板、柱和砌体等一系列构件，通过单调加载静力试验研究在各种力的要素的单独或组合作用下构件的荷载和变形的关系。
对于混凝土构件还有荷载与开裂的相关关系和反映结构构件变形与时间关系的徐变问题。
对于钢结构构件则有比之其他构件更为突出的局部或整体失稳问题。
对于框架、连续梁、单层厂房排架、屋架、壳体、折板和网架等由若干基本构件组成的扩大构件，在实际工程中除了有需要研究与基本构件相类似的问题外，尚有构件间相互作用的次应力、内力重分布等问题。
对于整体结构通过单调加载静力试验能揭示结构空间工作，整体刚度，非承重构件和某些薄弱环节对结构整体工作的影响。
随着大量工程实践和为编制各类结构设计规范而进行的试验研究，为结构单调加载静力试验积累了许多经验，试验技术与试验方法已趋成熟。
我国建国以来第一本完整反映钢筋混凝土和预应力混凝土结构试验方法的国家标准<<混凝土结构试验方法标准》已经编制完成并颁布施行。
它既统一了量大面广的生产检验性试验方法，又对一般性科研试验方法提出了基本要求，对生产和科研有广泛的实用性，是一本具有中国特色的混凝土结构试验方法标准，它将有利于促进结构工程质量的提高和建筑结构学科的发展。
5．2结构单调加载静力试验的加载制度试验加载制度指的是试验进行期间荷载与时间的关系。
正确制订试验的加载制度和加载程序，才能够正确了解结构的承载能力和变形性质，才能够将试验的结果相互进行比较。
单调加载静力试验课件
应力。
通过试验可以确定材料的屈服强 度、抗拉强度等强度指标，这些 指标对于评估材料的安全性和可
靠性至关重要。
强度分析还可以用于比较不同材 料的性能，以及优化材料的加工
工艺和结构设计。
试验前准备
01
试验前应仔细阅读相关 操作规程和安全注意事 项，确保对试验过程有 充分了解。
02
准备好所需的试验设备 和工具，检查设备是否 完好无损，确保试验的 顺利进行。
3
案例分析方法与结论
数据分析 结构评估 结论总结
THANKS
感谢观看
03
确定试验所需的试样， 并对试样进行必要的处 理，如清洗、干燥等。
04
准备好记录试验数据的 表格和工具，以便在试 验过程中记录数据。
操作注意事 项
安全防护措施
01
02
03
04
工程应用背景
桥梁工程 建筑工程 机械工程
典型案例介 绍
大跨度桥梁单调加载静力试验
1
高层建筑单调加载静力试验
2
机械设备单调加载静力试验
如玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑 料等，用于研究复合材料的力学性能。
非金属材料
如塑料、橡胶、陶瓷等，用于研究非 金属材料的力学性能。
试样安装与固定
试样准备
安装台位调整 固定方式选择
加载装置与控制
加载装置选择
根据试验要求选择合适的加载装 置，如砝码、液压缸、气压缸等，
确保加载稳定、准确、安全。
加载方式设计
单调加载静力试验课件
• 单调加载静力试验概述 • 试验设备与材料 • 试验操作方法 • 试验结果分析 • 试验注意事项与安全措施 • 试验应用与案例分析
定义与目的
通过试验可以确定材料的屈服强 度、抗拉强度等强度指标，这些 指标对于评估材料的安全性和可
靠性至关重要。
强度分析还可以用于比较不同材 料的性能，以及优化材料的加工
工艺和结构设计。
试验前准备
01
试验前应仔细阅读相关 操作规程和安全注意事 项，确保对试验过程有 充分了解。
02
准备好所需的试验设备 和工具，检查设备是否 完好无损，确保试验的 顺利进行。
3
案例分析方法与结论
数据分析 结构评估 结论总结
THANKS
感谢观看
03
确定试验所需的试样， 并对试样进行必要的处 理，如清洗、干燥等。
04
准备好记录试验数据的 表格和工具，以便在试 验过程中记录数据。
操作注意事 项
安全防护措施
01
02
03
04
工程应用背景
桥梁工程 建筑工程 机械工程
典型案例介 绍
大跨度桥梁单调加载静力试验
1
高层建筑单调加载静力试验
2
机械设备单调加载静力试验
如玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑 料等，用于研究复合材料的力学性能。
非金属材料
如塑料、橡胶、陶瓷等，用于研究非 金属材料的力学性能。
试样安装与固定
试样准备
安装台位调整 固定方式选择
加载装置与控制
加载装置选择
根据试验要求选择合适的加载装 置，如砝码、液压缸、气压缸等，
确保加载稳定、准确、安全。
加载方式设计
单调加载静力试验课件
• 单调加载静力试验概述 • 试验设备与材料 • 试验操作方法 • 试验结果分析 • 试验注意事项与安全措施 • 试验应用与案例分析
定义与目的
【工程结构试验】第5章-结构单调加载静力试验(2课时)
裂缝测量
Suzhou University of Science and Technology 苏州科技学院
裂缝包括：弯曲裂缝、剪切裂缝、弯剪裂缝 基于力学分析在裂缝位置垂直方向布置测点 裂缝永远与σl垂直（事故处理常用原则） 裂缝出现的判别方法：
①目测②P－Δ曲线③应变值
最大裂缝宽度的测量方法：等弯矩段选取3 条，在纵筋水平位置处采用读数放大镜或裂 缝标尺 裂缝标注方法：试验完毕后绘制裂缝开展图
（二）试验观测
Suzhou University of Science and Technology 苏州科技学院
平面楼盖试验一般为非破坏性（T形梁强度 大），多梁式经常为现场试验 板、梁挠度的观测
工程中：精密水准仪、引出法 消除支座的影响
梁、板中混凝土及钢筋的原始应力测定
卸载法
荷载的施加一般采用成袋砂、石、水泥
二、单层工业厂房整体结构空间工作试验
Suzhou University of Science and Technology 苏州科技学院
单层工业厂房由排架、屋盖系统、山墙等 组成，由于屋盖系统和山墙对各榀平面排 架的约束作用，从而形成空间结构 试验目的：确定厂房整体空间作用性质及 具体分配系数
Suzhou University of Science and Technology 苏州科技学院
1、结构组成（屋盖/梁柱/基础/支撑/围护）
1. 屋面板 2. 天沟板 3. 天窗架 4. 屋架 5. 托架 6. 吊车梁 7.排架柱 8. 抗风柱 9. 基 础 10. 连系梁 11. 基础梁 12. 天窗架垂 直支撑 13. 屋架下弦 横向水平支撑 14.屋架端部 垂直支撑 15. 柱间支撑
裂缝的标注方法
第五章 结构单调加载静力试验分解
三、基本构件的单调静力试验
2. 受压构件的试验
加载方案
♦ 受压试验可以采用正位或卧位试验加载方案；
安装、观 测费力
♦ 正位试验（试验机上或大型荷载架上进行）、卧 安装就位复 位试验（大型试件）两端采用可动铰支座；
杂、自重
♦ 对受压构件的安装就位，关键在于对中：首先进 行几何对中，再进行物理对中（通过应变测量， 施加20-40％试验荷载）。
①正负弯矩最大的截面
②弯矩有突变的截面 ③抗弯控制截面（截面较弱而弯矩值较大的截面） ④截面突然变化
变截面梁
三、基本构件的单调静力试验
1. 受弯构件的试验
只要求σ max，梁上下 边缘布置即可，应变 测点布置在对称轴上
应变测点沿截面高度的布置可以是等距离的， 也可以是不等距而外密里疏；对于布置在靠 近中和轴位置处的仪表，由于应变读数值较 小，因此相对误差可能很大，以致不起任何 效用。但是，在受拉区混凝土开裂以后，可 以通过该测点读数值的变化来工业大学建工学院
一、概述
1. 定义
单调加载静力试验是指在短时期内对试验对 象进行平稳的一次连续施加荷载，荷载从“零” 开始一直加到结构构件破坏，或是在短时期内平 稳地施加若干次预定的重复荷载后，再连续增加 荷载直到结构构件破坏； 单调加载静力试验是最普遍的试验类型； 单调加载静力试验主要用于观测和研究承受 静荷载作用下, 结构构件的强度、刚度、抗裂性 等基本性能和破坏机制。
二、单调静力试验的加载制度
2. 正式加载 空载持续时间
♦ 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；
♦ 目的：量测结构的残余变形和变形的恢复情况； ♦ 相关规定：对于一般的混凝土结构空载时间取 45min；对于较重要的结构构件和跨度大于12m 的结构取18h；对于钢结构不应少于30min。