混凝土結(jié)構(gòu)靜載及現(xiàn)場荷載試驗(yàn)結(jié)果的整理分析

1、混凝土結(jié)構(gòu)靜載及現(xiàn)場荷載試驗(yàn)結(jié)果的整理分析 一、試驗(yàn)原始資料的整理1試驗(yàn)原始資料的整理在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中，原始試驗(yàn)資料是研究和分析 測試結(jié)構(gòu)及解決有爭議問題的重要事實(shí)依據(jù)，首先應(yīng)保持完 整性、科學(xué)性和嚴(yán)肅性，不得隨意更改。根據(jù)試驗(yàn)得出的各種數(shù)據(jù)，應(yīng)經(jīng)過運(yùn)算、換算、統(tǒng)一計(jì) 量單位。特別是控制部位上安裝的關(guān)鍵性儀表讀數(shù)，如最大 撓度控制點(diǎn)、最大側(cè)移控制點(diǎn)及控制截面上的應(yīng)變讀數(shù)等， 應(yīng)在試驗(yàn)時當(dāng)場整理、校核，及時通報，并與理論計(jì)算結(jié)果 比較，以便掌握和控制試驗(yàn)的全過程。但其他數(shù)據(jù)的整理需 在試驗(yàn)后進(jìn)行，整理中應(yīng)注意讀數(shù)值的反常情況，如有儀表 指示值與理論計(jì)算相差很大，甚至有正負(fù)號顛倒的情況，要

2、注意對這些現(xiàn)象出現(xiàn)的規(guī)律性進(jìn)行分析，應(yīng)判斷出其原因是 由于試驗(yàn)結(jié)構(gòu)本身性能有突變（如發(fā)生裂縫、節(jié)點(diǎn)松動、支 座沉降或局部應(yīng)力已達(dá)到屈服等）所致，還是由于儀表本身 安裝不當(dāng)而造成，在沒有足夠的根據(jù)和理由判斷出原因以 前，絕不能輕易地棄舍任何數(shù)據(jù)，待以后分析時再作判斷處 理。2變形量測的試驗(yàn)結(jié)果整理分析結(jié)構(gòu)構(gòu)件的撓度是指構(gòu)件本身的撓度值。由于在試驗(yàn)時 受到支座沉降、結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重和加載設(shè)備重力、加載圖式和預(yù)應(yīng)力反拱等因素的影響，而要得到結(jié)構(gòu)構(gòu)件在各級荷載下 的短期撓度實(shí)測值，應(yīng)考慮上述各項(xiàng)的影響，對所測的撓度 值進(jìn)行修正。這里以簡支結(jié)構(gòu)構(gòu)件的跨中撓度修正方法為 例，其修正后的跨中撓度計(jì)算公式為：0-

3、9)式中，as/ 經(jīng)修正后的第i級試驗(yàn)荷載作用下的構(gòu) 件跨中短期撓度實(shí)測值；aq,i0 消除支座沉降后的第i級試驗(yàn)荷載作用下的構(gòu) 件跨中短期撓度實(shí)測值；agc 構(gòu)件自重和加載設(shè)備重力產(chǎn)生的跨中撓度值；um,i0第i級外加試驗(yàn)荷載作用下構(gòu)件跨中位移實(shí)測 值（包括支座沉降）；Ul,i 0，Ur,i0 第i級外加試驗(yàn)荷載作用下構(gòu)件左、右 端支座沉降實(shí)測值；M, Vg構(gòu)件自重和加載設(shè)備重力產(chǎn)生的跨中彎矩值和端部剪力值；Mb, Vb從外加試驗(yàn)荷載開始至構(gòu)件出現(xiàn)裂的第一級 荷載為止的加載值產(chǎn)生的跨中彎矩值和端部剪力值；ab0從外加試驗(yàn)荷載開始至構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的前一級荷載為止的加載值產(chǎn)生的跨中撓度實(shí)測值;W用

4、等效集中荷載代替實(shí)際荷載進(jìn)行試驗(yàn)時加載 圖式的修正系數(shù)，當(dāng)試驗(yàn)與實(shí)際荷載的加載圖式相同時，取 書=1.0 O得到跨中撓度實(shí)測值后，需要將理論計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié) 果進(jìn)行比較，按下式計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形校驗(yàn)系數(shù)：匚=筆 0-10)%式中，E a結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形校驗(yàn)系數(shù)；as/在第i級試驗(yàn)荷載下的構(gòu)件短期撓度計(jì)算值； as/在第i級試驗(yàn)荷載下的構(gòu)件短期撓度實(shí)測值。結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形校驗(yàn)系數(shù) Ea反映了剛度的理論計(jì)算結(jié) 果與試驗(yàn)結(jié)果的符合程度，當(dāng)E a= 1時，說明符合良好；當(dāng)Ea<1時，說明計(jì)算結(jié)果比試驗(yàn)結(jié)果小，偏于不安全；當(dāng)Ea>1時，說明計(jì)算結(jié)果比試驗(yàn)結(jié)果大，偏于安全。按實(shí)配鋼筋確定的構(gòu)件撓度值

5、進(jìn)行檢驗(yàn)，或僅作剛度、 抗裂或裂縫寬度檢驗(yàn)的構(gòu)件，應(yīng)滿足下式要求：電'L2X；且(3-11)式中，asc在正常使用的短期檢驗(yàn)荷載作用下按實(shí)配鋼筋確定的構(gòu)件的短期撓度計(jì)算值；as在正常使用的短期檢驗(yàn)荷載作用下構(gòu)件的短期 撓度允許值；3. 抗裂試驗(yàn)與裂縫量測的試驗(yàn)結(jié)果整理分析對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗裂試驗(yàn)，需要首先取得開裂荷載實(shí)測值。對于正載面開裂荷載實(shí)測值的確定，常用的 方法有三種：（1）放大鏡觀察法。當(dāng)在加載過程中觀察到第 一次出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)取前一級荷載值作為開裂荷載；當(dāng)在規(guī) 定持荷時間內(nèi)第一次出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)取本級荷載值與前一級 荷載值的平均值作為開裂荷載；當(dāng)在規(guī)定持荷時間結(jié)束后第

6、一次出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)取本級荷載值作為開裂荷載。（2）荷載-撓度曲線判別法。測定試驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件控制截面處的撓度， 取其荷載-撓度曲線上斜率首次發(fā)生變化時的荷載值為開裂 荷載實(shí)測值。（3）采用連續(xù)布置應(yīng)變計(jì)法。在結(jié)構(gòu)構(gòu)件受拉 區(qū)的最外層表面沿受拉主筋方向在拉應(yīng)力最大區(qū)段的全長 范圍內(nèi)連接搭接布置應(yīng)變計(jì)，監(jiān)測應(yīng)變值的發(fā)展，取第一個 應(yīng)變計(jì)發(fā)生突變時的荷載值作為開裂荷載實(shí)測值。斜裂縫開 裂荷載實(shí)測值的確定有放大鏡觀察法和垂直斜裂縫方向連 接布置應(yīng)變計(jì)兩種方法。得到開裂荷載實(shí)測值后，需要將理論計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié) 果進(jìn)行比較，按下式計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗裂校驗(yàn)系數(shù)：答（3-12）式中，E cr結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗裂校驗(yàn)系數(shù)；

7、ScrC結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開裂內(nèi)力計(jì)算值；Scr0結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開裂內(nèi)力實(shí)測值。結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗裂校驗(yàn)系數(shù) E cr反映了抗裂的理論計(jì)算結(jié)果 與試驗(yàn)結(jié)果的符合程度，當(dāng)E cr = 1時，說明符合良好；當(dāng)Ecr<1時，說明計(jì)算結(jié)果比試驗(yàn)結(jié)果小，偏于安全；當(dāng)三cr>1時，說明計(jì)算結(jié)果比試驗(yàn)結(jié)果大，偏于不安全。對正常使用階段允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，構(gòu)件的裂縫寬度檢驗(yàn)應(yīng)滿足正式的要求：G-13)式中，Wmax0在正常使用短期檢驗(yàn)荷載作用下，受拉 主筋處最大裂縫寬度的實(shí)測值；WJaX 構(gòu)件檢驗(yàn)的最大裂縫寬度允許值，該允許值 一般要小于設(shè)計(jì)要求的最大裂縫寬度限值，如設(shè)計(jì)要求最大裂縫寬度限制為 0.2mm 0.3mm

8、 0.4mm時，構(gòu)件檢驗(yàn)的最 大裂縫寬度允許值分別為 0.15mm 0.20mm 0.25mm。4. 承載力試驗(yàn)的結(jié)果整理與分析在一定的受力狀態(tài)和工作條件下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件所能承受的 最大內(nèi)力，稱為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力，對于混凝土結(jié)構(gòu)，進(jìn)行 承載力試驗(yàn)時，在加載或持載過程中出現(xiàn)下列破壞標(biāo)志之一 時，即認(rèn)為達(dá)到承載力極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力情況為軸心受拉、偏心受拉、受彎、大偏 心受壓時，標(biāo)志是：(1) 受拉主筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度、受拉應(yīng)變達(dá)到0.01。(2 )受拉主筋拉斷。(3) 受拉主筋處最大垂直裂縫寬度達(dá)到1.5mm。(4) 撓度達(dá)到跨度的 1/50，對懸臂結(jié)構(gòu)，撓度達(dá)到懸臂長的 1/25 。（5）受壓區(qū)

9、混凝土壓壞。（6）錨固破壞或主筋端部混凝土滑移達(dá)0.2mm。結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力情況為軸心受壓或小偏心受壓時，其標(biāo)志 是：（1）混凝土受壓破壞。（2）受壓主筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力情況為剪彎時，其標(biāo)志是：（1）箍筋或彎起鋼筋或斜截面內(nèi)的縱向受拉主筋應(yīng)力 達(dá)到屈服強(qiáng)度。（2）斜裂縫端部受壓區(qū)混凝土剪壓破壞。（3）沿斜截面混凝土斜向受壓破壞。（4）沿斜截面撕裂形成斜拉破壞。（5）箍筋或彎起鋼筋與斜裂縫交會處的斜裂縫寬度達(dá) 到 1.5mm。（6）錨固破壞或主筋端部混凝土滑移達(dá)0.2mm。進(jìn)行承載力試驗(yàn)時，在加載過程中出現(xiàn)破壞標(biāo)志的時間 往往有先有后，對此應(yīng)取首先達(dá)到某一破壞標(biāo)志的最小荷載 作為試驗(yàn)構(gòu)

10、件的實(shí)測破壞荷載。破壞荷載在試驗(yàn)構(gòu)件中產(chǎn)生 的內(nèi)力，就是試驗(yàn)構(gòu)件所能承受的最大內(nèi)力，稱試驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu) 件的實(shí)測承載力。試驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞狀態(tài)標(biāo)志應(yīng)理解為在 規(guī)定的荷載持續(xù)時間到達(dá)后的狀態(tài)，因此，在加載過程中或 在持續(xù)時間內(nèi)達(dá)到破壞標(biāo)志時，不能取此級的荷載值，而應(yīng) 取前一級的荷載值作為試驗(yàn)構(gòu)件的破壞荷載實(shí)測值。另外試驗(yàn)構(gòu)件的破壞過程和破壞特征是反映結(jié)構(gòu)性能 的重要資料，也是確定承載力的依據(jù)。因此在整理承載力試 驗(yàn)結(jié)果時，應(yīng)詳細(xì)而準(zhǔn)確地加以描述，并注意如下資料的整 理和分析：（1 ）各級試驗(yàn)荷載作用下試驗(yàn)構(gòu)件控制截面上的應(yīng)力、 應(yīng)變分布。（2 ）試驗(yàn)構(gòu)件控制截面上最大應(yīng)力（應(yīng)變）一荷載關(guān) 系曲線。（3

11、）試驗(yàn)構(gòu)件的混凝土極限應(yīng)變、鋼筋的極限應(yīng)變。（4 ）試驗(yàn)構(gòu)件復(fù)雜應(yīng)力區(qū)的剪應(yīng)力、主應(yīng)力和主應(yīng)力 方向。（5）試驗(yàn)構(gòu)件破壞過程和破壞特征分析，并輔以必要 的圖示和照片。綜合分析以上資料和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞標(biāo)志，即可得到結(jié) 構(gòu)構(gòu)件的承載力實(shí)測值，然后按下式計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力 校驗(yàn)系數(shù)：#豈學(xué)七（3-14）*式中，E u結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力校驗(yàn)系數(shù)；R（fc0, f s0, a 0）一一按材料實(shí)測強(qiáng)度和構(gòu)件幾何參數(shù)實(shí)測值確定的構(gòu)件承載力計(jì)算值;f C0, f S0, a 0 分別為混凝土抗壓強(qiáng)度、鋼材抗拉強(qiáng)度 和截面幾何尺寸的實(shí)測值。結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力校驗(yàn)系數(shù)E u反映了承載力的理論計(jì)算結(jié)構(gòu)與試驗(yàn)結(jié)果的符合程

12、度，當(dāng)E u= 1時，說明符合良好；當(dāng) E u<1 時，說明計(jì)算結(jié)果比試驗(yàn)結(jié)果小， 偏于安全；當(dāng) E u>1 時，說明計(jì)算結(jié)果比試驗(yàn)結(jié)果大，偏于不安全。二、試驗(yàn)曲線的繪制 將各級試驗(yàn)荷載作用下的一系列試驗(yàn)結(jié)果，按一定比例 坐標(biāo)繪制成曲線，簡易、明了、能充分表達(dá)其變化規(guī)律，有 助于進(jìn)一步按數(shù)理統(tǒng)計(jì)和解析幾何的方法尋找出數(shù)學(xué)表達(dá) 式。1 坐標(biāo)的選擇與試驗(yàn)曲線的繪制 適當(dāng)?shù)倪x擇坐標(biāo)軸有助于確切地表達(dá)試驗(yàn)結(jié)果，選擇坐 標(biāo)的比例，應(yīng)使曲線能在坐標(biāo)軸 45o 分角線附近，太靠近任 一坐標(biāo)軸都會降低作圖的精確度。坐標(biāo)的起點(diǎn)數(shù)值不一定從 零開始，以使所得曲線圖形能占滿全幅坐標(biāo)紙為宜，使變化 的過程

13、突出。直角坐標(biāo)系數(shù)只能表示兩個變量的關(guān)系，在試驗(yàn)中一般 用縱坐標(biāo) y 表示自變量（如荷載） ，用橫坐標(biāo) x 表示因變量 （如內(nèi)力或變形） ，不過有時會遇到因變量不止一個的情況， 此時可采用“無量綱變量”作為坐標(biāo)來反映相互間的相關(guān) 關(guān)系。繪制曲線時，盡可能用比較簡單的曲線形式表示，選 配曲線時，要使曲線通過較多的試驗(yàn)點(diǎn)，或者在較多的試驗(yàn) 點(diǎn)附近，并使曲線兩旁的試驗(yàn)點(diǎn)大致相等。一般靠近坐標(biāo)系 中間的數(shù)據(jù)點(diǎn)可靠性更好些，兩端的數(shù)據(jù)可靠性稍差些。2構(gòu)件裂縫及破壞圖 試驗(yàn)過程中，應(yīng)在構(gòu)件上按裂縫開展面和主側(cè)面繪出其 開展過程， 并注上出現(xiàn)裂縫的荷載值及裂縫寬度， 直至破壞。 待試驗(yàn)結(jié)束后，用坐標(biāo)紙按比例

14、作描繪記錄。三、試驗(yàn)結(jié)果的誤差分析 在量測過程中產(chǎn)生的誤差，根據(jù)其產(chǎn)生的原因和性質(zhì)常 分為系統(tǒng)誤差、過失誤差和偶然誤差三類。1系統(tǒng)誤差 系統(tǒng)誤差常因量測儀表或工具結(jié)構(gòu)上不完善或在設(shè)計(jì) 上、工藝上存在著某些缺陷或偏差，以及儀表安裝位置不正 確，在試驗(yàn)過程中因量測條件（如溫度、濕度、氣流等）的 變化，或受采用的量測方法不正確等因素造成。系統(tǒng)誤差表 明量測結(jié)構(gòu)偏離客觀真值的程度，關(guān)系到量測結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確 度，應(yīng)予以重視。系統(tǒng)誤差有一定的規(guī)律，當(dāng)對量測數(shù)據(jù)進(jìn) 行判別，發(fā)現(xiàn)有系統(tǒng)誤差后，可根據(jù)其規(guī)律找出原因，通過 改進(jìn)試驗(yàn)方法，加強(qiáng)儀器儀表的標(biāo)定手段消除產(chǎn)生系統(tǒng)誤差 的因素。對于一些限于試驗(yàn)條件、無法消除的系統(tǒng)誤差，需 引入修正值。2過失誤差又名粗大誤差，主要由于試驗(yàn)者在量測或計(jì)算時粗心大 意所引起。 如儀表不合用、 數(shù)據(jù)讀錯、 測點(diǎn)混淆， 記錄錯誤、 量測方法不對等，造成量測數(shù)據(jù)有不可允許的錯誤。此類誤 差數(shù)值很大，符號不定，使試驗(yàn)結(jié)果顯然與事實(shí)不符，必須 從量測數(shù)據(jù)中剔除。剔除過失誤差較好的方法是利用偶然誤 差的正態(tài)分布理論，選擇一個鑒別值去和各個測定值的偏差 進(jìn)行比較。3偶然誤差 也稱隨機(jī)誤差，在量測數(shù)據(jù)中剔除了過失誤差并盡可能 消除和修正了系統(tǒng)誤差之后，剩下的主要是偶然誤差。偶然 誤差是由許多被掌握的微小因素或因代