wA楊曉明建結(jié)構(gòu)試驗第三章結(jié)構(gòu)靜載試驗

1、建筑工程學(xué)院建筑工程學(xué)院遼寧工程技術(shù)大學(xué)遼寧工程技術(shù)大學(xué) 建筑結(jié)構(gòu)試驗建筑結(jié)構(gòu)試驗結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 靜靜 載載 試試 驗驗主講教師：楊曉明主要內(nèi)容主要內(nèi)容1 1 靜載試驗的加載設(shè)備靜載試驗的加載設(shè)備2 2 試驗裝置的支座設(shè)計試驗裝置的支座設(shè)計3 3 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)4 4 靜載試驗的測試儀器靜載試驗的測試儀器5 5 靜載試驗實(shí)例靜載試驗實(shí)例靜載試驗的加載設(shè)備靜載試驗的加載設(shè)備v重力加載重力加載v液壓加載液壓加載v機(jī)械加載機(jī)械加載v氣壓加載氣壓加載砝碼、混凝土立方塊、砝碼、混凝土立方塊、水箱、鐵錠、廢構(gòu)件、水、汽水箱、鐵錠、廢構(gòu)件、水、汽車等車等砂，石，磚砂，石，磚荷載穩(wěn)定荷載穩(wěn)定荷載不穩(wěn)定荷

2、載不穩(wěn)定重物重物靜載試驗的加載設(shè)備靜載試驗的加載設(shè)備重力加載重力加載50mml/5構(gòu)件標(biāo)志長度構(gòu)件標(biāo)志長度l加載重物加載重物試件試件支座支座保護(hù)塊保護(hù)塊靜載試驗的加載設(shè)備靜載試驗的加載設(shè)備重力加載重力加載靜載試驗的加載設(shè)備靜載試驗的加載設(shè)備重力加載重力加載荷載傳感器荷載傳感器索杠桿杠桿鋼梁鋼梁靜載試驗的加載設(shè)備靜載試驗的加載設(shè)備重力加載重力加載v重力加載的特點(diǎn)：重力加載的特點(diǎn)： 取材容易，加載設(shè)備簡單，荷載值取材容易，加載設(shè)備簡單，荷載值不隨結(jié)構(gòu)變形而變化；用于長期試驗和不隨結(jié)構(gòu)變形而變化；用于長期試驗和現(xiàn)場試驗?，F(xiàn)場試驗。 一般來說加載勞動強(qiáng)度大，安全性一般來說加載勞動強(qiáng)度大，安全性差；對于

3、破壞性試驗，應(yīng)采取措施降低差；對于破壞性試驗，應(yīng)采取措施降低重物塊墜落距離，以防試件破壞時劇烈重物塊墜落距離，以防試件破壞時劇烈垮塌，出安全事故?？逅?，出安全事故。靜載試驗的加載設(shè)備靜載試驗的加載設(shè)備液壓加載液壓加載v液壓加載法是利用油泵將液體壓力升高，液壓加載法是利用油泵將液體壓力升高，通過液壓加載器對結(jié)構(gòu)施加作用力的一種方通過液壓加載器對結(jié)構(gòu)施加作用力的一種方法。法。v液壓加載法是目前結(jié)構(gòu)試驗中應(yīng)用較為普液壓加載法是目前結(jié)構(gòu)試驗中應(yīng)用較為普通的一種加載方法。它最大的優(yōu)點(diǎn)是輸出力通的一種加載方法。它最大的優(yōu)點(diǎn)是輸出力大，操作安全方便，與計算機(jī)連接可實(shí)現(xiàn)自大，操作安全方便，與計算機(jī)連接可實(shí)現(xiàn)自

4、動控制。動控制。 最理想、最普遍的加載方式最理想、最普遍的加載方式靜載試驗的加載設(shè)備靜載試驗的加載設(shè)備液壓加載液壓加載一、液壓加載器一、液壓加載器千斤頂千斤頂原理：用壓油泵將具有一定壓力的液壓壓入液壓加原理：用壓油泵將具有一定壓力的液壓壓入液壓加載器的工作油缸，使之推動活塞，對結(jié)構(gòu)施加荷載。載器的工作油缸，使之推動活塞，對結(jié)構(gòu)施加荷載。單向單向oror雙向雙向活塞活塞儲油缸儲油缸工作油缸工作油缸油泵油缸油泵油缸油壓表油壓表進(jìn)油閥進(jìn)油閥回油閥回油閥手柄手柄(電動電動)試試 件件承力臺承力臺靜載試驗的加載設(shè)備靜載試驗的加載設(shè)備液壓加載液壓加載靜載試驗的加載設(shè)備靜載試驗的加載設(shè)備液壓加載液壓加載二、

5、液壓加載系統(tǒng)二、液壓加載系統(tǒng)( (同步液壓加載設(shè)備同步液壓加載設(shè)備) )：試驗臺座和支座、反力架傳感器等設(shè)備配套組成液試驗臺座和支座、反力架傳感器等設(shè)備配套組成液壓加載系統(tǒng)。壓加載系統(tǒng)。承力架承力架試件試件液壓加載器液壓加載器操作臺操作臺管路系統(tǒng)管路系統(tǒng)試驗臺座試驗臺座靜載試驗的加載設(shè)備靜載試驗的加載設(shè)備液壓加載液壓加載v三、液壓試驗機(jī)：三、液壓試驗機(jī)：靜載試驗的加載設(shè)備靜載試驗的加載設(shè)備液壓加載液壓加載v四、電液伺服液壓加載系統(tǒng)四、電液伺服液壓加載系統(tǒng)位移控制位移控制荷載控制荷載控制應(yīng)變控制應(yīng)變控制控控 制制 柜柜伺服閥伺服閥作動器作動器液壓源液壓源荷載傳感器荷載傳感器位移傳感器位移傳感器應(yīng)

6、變傳感器應(yīng)變傳感器控制指令控制指令減法器減法器伺服閥控制信號伺服閥控制信號反饋信號反饋信號放大器放大器函數(shù)發(fā)生器函數(shù)發(fā)生器計算機(jī)計算機(jī)雙閉環(huán)，數(shù)字化，可以輸入各種復(fù)雜波形，雙閉環(huán)，數(shù)字化，可以輸入各種復(fù)雜波形， 邊計算邊控制。邊計算邊控制。位移控制位移控制荷載控制荷載控制應(yīng)變控制應(yīng)變控制伺服閥伺服閥位移傳感器位移傳感器雙向作動器雙向作動器球鉸球鉸荷載傳感器荷載傳感器試件試件應(yīng)變片應(yīng)變片放大器放大器靜載試驗的加載設(shè)備靜載試驗的加載設(shè)備液壓加載液壓加載靜載試驗的加載設(shè)備靜載試驗的加載設(shè)備機(jī)械加載機(jī)械加載v吊鏈、卷揚(yáng)機(jī)、絞車、花籃螺絲等配合對結(jié)構(gòu)施吊鏈、卷揚(yáng)機(jī)、絞車、花籃螺絲等配合對結(jié)構(gòu)施加拉力，還

7、可以與滑輪組聯(lián)合使用改變力的作用方加拉力，還可以與滑輪組聯(lián)合使用改變力的作用方向和大小。拉力的大小通常有拉力測力計測定，根向和大小。拉力的大小通常有拉力測力計測定，根據(jù)測力計的量程有兩種安裝方式。據(jù)測力計的量程有兩種安裝方式。靜載試驗的加載設(shè)備靜載試驗的加載設(shè)備氣壓加載氣壓加載v由于氣壓加載產(chǎn)生的是均布荷載，所以尤其適用由于氣壓加載產(chǎn)生的是均布荷載，所以尤其適用于平板和殼體試驗。于平板和殼體試驗。v氣壓加載法有兩種：一種是正壓加載，另一種是氣壓加載法有兩種：一種是正壓加載，另一種是負(fù)壓加載。負(fù)壓加載。v正壓加載是用空氣壓縮機(jī)對氣囊充氣，給試件加正壓加載是用空氣壓縮機(jī)對氣囊充氣，給試件加均勻荷載

8、。儲氣室的作用是儲氣和調(diào)節(jié)氣囊的空氣均勻荷載。儲氣室的作用是儲氣和調(diào)節(jié)氣囊的空氣壓力，空氣壓力由氣壓計測量。壓力，空氣壓力由氣壓計測量。v對于某些封閉結(jié)構(gòu)，可以利用真空泵抽氣的方法，對于某些封閉結(jié)構(gòu)，可以利用真空泵抽氣的方法，形成大氣壓力差對試件施加荷載。負(fù)壓加載方法主形成大氣壓力差對試件施加荷載。負(fù)壓加載方法主要用于模型試驗中。要用于模型試驗中。主要內(nèi)容主要內(nèi)容1 1 靜載試驗的加載設(shè)備靜載試驗的加載設(shè)備2 2 試驗裝置的支座設(shè)計試驗裝置的支座設(shè)計3 3 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)4 4 靜載試驗的測試儀器靜載試驗的測試儀器5 5 靜載試驗實(shí)例靜載試驗實(shí)例試驗裝置的支座設(shè)計試驗裝置的支座設(shè)計v

9、鉸支座鉸支座試驗裝置的支座設(shè)計試驗裝置的支座設(shè)計v固定邊界固定邊界試驗裝置的支座設(shè)計試驗裝置的支座設(shè)計試驗臺座和反力剛架試驗臺座和反力剛架v自平衡式臺座自平衡式臺座試驗裝置的支座設(shè)計試驗裝置的支座設(shè)計試驗臺座和反力剛架試驗臺座和反力剛架v板式試驗臺座板式試驗臺座試驗裝置的支座設(shè)計試驗裝置的支座設(shè)計試驗臺座和反力剛架試驗臺座和反力剛架v箱式試驗臺座箱式試驗臺座試驗裝置的支座設(shè)計試驗裝置的支座設(shè)計試驗臺座和反力剛架試驗臺座和反力剛架v反力剛架反力剛架試驗裝置的支座設(shè)計試驗裝置的支座設(shè)計試驗臺座和反力剛架試驗臺座和反力剛架v反力墻反力墻主要內(nèi)容主要內(nèi)容1 1 靜載試驗的加載設(shè)備靜載試驗的加載設(shè)備2

10、2 試驗裝置的支座設(shè)計試驗裝置的支座設(shè)計3 3 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)4 4 靜載試驗的測試儀器靜載試驗的測試儀器5 5 靜載試驗實(shí)例靜載試驗實(shí)例應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片工作原理電阻應(yīng)變片工作原理v利用電阻應(yīng)變片作為傳感元件，將應(yīng)變片貼在被利用電阻應(yīng)變片作為傳感元件，將應(yīng)變片貼在被測物體上，會隨被測物體的變形而拉長或收縮，測物體上，會隨被測物體的變形而拉長或收縮，從而改變電阻值，反映被測物體應(yīng)變的大小。從而改變電阻值，反映被測物體應(yīng)變的大小。應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片應(yīng)變儀工作原理應(yīng)變儀工作原理v構(gòu)件的應(yīng)變值一般均很小，當(dāng)材料處于彈性階段構(gòu)件的

11、應(yīng)變值一般均很小，當(dāng)材料處于彈性階段時應(yīng)變約為時應(yīng)變約為10-610-610-210-2，故應(yīng)變片的電阻變化率，故應(yīng)變片的電阻變化率很小很小, ,需用專門儀器進(jìn)行測量需用專門儀器進(jìn)行測量, ,測量應(yīng)變片的電阻測量應(yīng)變片的電阻變化率并能自動轉(zhuǎn)化為應(yīng)變的儀器稱為電阻應(yīng)變變化率并能自動轉(zhuǎn)化為應(yīng)變的儀器稱為電阻應(yīng)變儀。其基本測量電路為惠斯登電橋。儀。其基本測量電路為惠斯登電橋。r3r4應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片v惠斯登電橋：當(dāng)它的橋臂上的四個電阻滿足惠斯登電橋：當(dāng)它的橋臂上的四個電阻滿足 關(guān)系時，其輸出端的輸出電壓為零關(guān)系時，其輸出端的輸出電壓為零, ,此時此時, , 稱為稱為“電橋

12、平衡電橋平衡”。v電阻改變了電阻改變了r r1 1，r r2 2，r r3 3和和r r4 4時，電橋就時，電橋就有可能不平衡，其輸出端將有電壓輸出。當(dāng)電有可能不平衡，其輸出端將有電壓輸出。當(dāng)電阻改變量與阻值相比很小時，輸出的電壓與電阻改變量與阻值相比很小時，輸出的電壓與電阻的改變量的關(guān)系為：阻的改變量的關(guān)系為：4231rrrr)()(4433221122121rrrrrrrrrrrruu應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片v實(shí)驗時通常將粘貼在構(gòu)件上的四個相同規(guī)格的實(shí)驗時通常將粘貼在構(gòu)件上的四個相同規(guī)格的應(yīng)變片作為橋臂上的四個電阻應(yīng)變片作為橋臂上的四個電阻)(444332211rrrr

13、rrrruu43214kuu“鄰臂相減，對臂相加鄰臂相減，對臂相加”應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片v有時只在電橋的有時只在電橋的abab和和bcbc端接應(yīng)變片，而在端接應(yīng)變片，而在adad和和dcdc端接應(yīng)變儀內(nèi)部的兩個阻值相等的標(biāo)準(zhǔn)電阻。這端接應(yīng)變儀內(nèi)部的兩個阻值相等的標(biāo)準(zhǔn)電阻。這種接線法稱為半橋接線法。種接線法稱為半橋接線法。 43214kuu應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片v溫度補(bǔ)償技術(shù)溫度補(bǔ)償技術(shù)粘貼在試件測點(diǎn)上的應(yīng)變計所反映的應(yīng)變值，除了粘貼在試件測點(diǎn)上的應(yīng)變計所反映的應(yīng)變值，除了試件受力的變形外，還包含試件與應(yīng)變計受溫度試件受力的變形外，還包含試件與應(yīng)變計

14、受溫度影響而產(chǎn)生的變形和由于試件材料與應(yīng)變計的溫影響而產(chǎn)生的變形和由于試件材料與應(yīng)變計的溫度線膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的變形等。這種變形不度線膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的變形等。這種變形不是荷載效應(yīng)，一般采用溫度補(bǔ)償方法加以消除。是荷載效應(yīng)，一般采用溫度補(bǔ)償方法加以消除。llclf應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片主應(yīng)力方向已知的平面應(yīng)力測量1222212111ee主應(yīng)力方向未知的平面應(yīng)力測量應(yīng)變花貼片212應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片v應(yīng)變片種類應(yīng)變片種類1 1，2 2，3 3，7 7，9.9

15、.箔式電阻應(yīng)變片箔式電阻應(yīng)變片 4.4.半導(dǎo)體應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片5.5.絲繞式電阻應(yīng)變片絲繞式電阻應(yīng)變片 6.6.短接式電阻應(yīng)變片短接式電阻應(yīng)變片 8.8.焊接電阻應(yīng)變片焊接電阻應(yīng)變片應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片應(yīng)變片選用應(yīng)變片選用v工作環(huán)境：溫度保證、地下工程中防潮特性好工作環(huán)境：溫度保證、地下工程中防潮特性好v被測物材料性質(zhì)被測物材料性質(zhì): :彈模高彈模高, ,基長小基長小; ;粗晶粒巖石混粗晶粒巖石混凝土選用基長長凝土選用基長長v按被測試件受力狀態(tài)和應(yīng)變性質(zhì)：應(yīng)變花按被測試件受力狀態(tài)和應(yīng)變性質(zhì)：應(yīng)變花v變化大選用基長小，變化小選用基長變化大選用基長小，變化小選用基長v按測

16、量精度：標(biāo)距、電阻值、靈敏度按測量精度：標(biāo)距、電阻值、靈敏度應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片應(yīng)變片粘結(jié)工藝應(yīng)變片粘結(jié)工藝應(yīng)變片檢查：外觀檢查、電阻值檢查應(yīng)變片檢查：外觀檢查、電阻值檢查表面處理：刮刀除銹、砂布打磨、脫脂棉擦洗、表面處理：刮刀除銹、砂布打磨、脫脂棉擦洗、吹風(fēng)機(jī)烘干吹風(fēng)機(jī)烘干貼片與固化：畫線、涂膠、用玻璃紙壓、調(diào)整、貼片與固化：畫線、涂膠、用玻璃紙壓、調(diào)整、補(bǔ)膠補(bǔ)膠粘貼質(zhì)量檢查：外觀檢查、電阻值檢查、絕緣電粘貼質(zhì)量檢查：外觀檢查、電阻值檢查、絕緣電阻檢查、連接電阻應(yīng)變儀檢查阻檢查、連接電阻應(yīng)變儀檢查連接導(dǎo)線：導(dǎo)線固定、導(dǎo)線焊接連接導(dǎo)線：導(dǎo)線固定、導(dǎo)線焊接防潮處理：凡士林

17、、石蠟等防潮處理：凡士林、石蠟等應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片 檢查應(yīng)變片質(zhì)量 挑選能組成溫度補(bǔ)償?shù)膽?yīng)變片（阻值相差小于0.1) 在選定貼應(yīng)變片的位置劃出十字線 劃線深度要適中 先用粗砂紙打磨結(jié)構(gòu)表面 再用細(xì)砂紙精磨(45交叉紋) 用棉紗或脫脂棉花沾丙酮清潔結(jié)構(gòu)表面 擦洗23遍后，表面不可再用手接觸！ 用透明膠帶將應(yīng)變片與構(gòu)件臨時固定 移動膠帶位置使應(yīng)變片達(dá)到正確定位 在應(yīng)變片反面涂上一滴膠水(大小視應(yīng)變片面積而定) 膠水量不宜過多 將塑料薄膜蓋在應(yīng)變片上，用母指按壓擠出多余膠水 按壓時間一般1分鐘，室溫低時適當(dāng)延長 將應(yīng)變片引線拉起至根部(引線如粘在構(gòu)件上需小心操作!) 在緊連

18、應(yīng)變片的下部用膠水粘接一片連接片(焊片) 為了使膠水快速固化，可用電吹風(fēng)加熱處理（注意距離） 用萬用表測量應(yīng)變片絕緣電阻值，應(yīng)大于20m 將應(yīng)變片引線焊接在接線片上，焊點(diǎn)要光滑牢固。 引線需形成弧線與接線片相連 將連接應(yīng)變儀的導(dǎo)線焊接在接線片上（注意焊接質(zhì)量） 把導(dǎo)線用絕緣膠帶固定在構(gòu)件上，再一次檢查應(yīng)變片質(zhì)量 在應(yīng)變片周圍涂上單分子硅膠或石蠟（防潮需要） 涂膠或石蠟前也要清潔表面 硅膠固化后應(yīng)變片粘貼工作完畢 在連接應(yīng)變儀前再次檢查應(yīng)變片的阻值和絕緣情況主要內(nèi)容主要內(nèi)容1 1 靜載試驗的加載設(shè)備靜載試驗的加載設(shè)備2 2 試驗裝置的支座設(shè)計試驗裝置的支座設(shè)計3 3 應(yīng)變測試技術(shù)應(yīng)變測試技術(shù)4 4 靜載試驗的測試儀器靜載試驗的測試儀器5 5 靜載試驗實(shí)例靜載試驗實(shí)例靜載試驗的量測儀器靜載試驗的量測儀器v試驗儀器儀表的主要技術(shù)性能指標(biāo)試驗儀器儀表的主要技術(shù)性能指標(biāo)精度：準(zhǔn)確程度。精度：準(zhǔn)確程度。量程：量測物理量范圍、工作頻率范圍量程：量測物理量范圍、工作頻率范圍靈敏度靈敏度: :輸出變化與輸入變化比值輸出變化與輸入變化比值分辨