-5結(jié)構(gòu)單調(diào)加載靜力試驗(yàn)-PPT課件

1、第5章結(jié)構(gòu)單調(diào)加載靜力試驗(yàn)建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)1主要內(nèi)容 5.1 概述 5.2 結(jié)構(gòu)單調(diào)加載靜力試驗(yàn)的加載制度 5.3 基本構(gòu)件的單調(diào)加載靜力試驗(yàn) 5.4 擴(kuò)大構(gòu)件的單調(diào)加載靜力試驗(yàn) 5.5 建筑物或其部件的單調(diào)加載靜力試驗(yàn)25.1 概述定義：單調(diào)加載靜力試驗(yàn)是指在短時期內(nèi)對試驗(yàn)對象進(jìn)行平穩(wěn)的一次連續(xù)施加荷載，荷載從“零”開始一直加到結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞，或是在短時期內(nèi)平穩(wěn)地施加若干次預(yù)定的重復(fù)荷載后，再連續(xù)增加荷載直到結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞。單調(diào)加載靜力試驗(yàn)是最普遍的試驗(yàn)類型。單調(diào)加載靜力試驗(yàn)主要用于模擬結(jié)構(gòu)承受靜荷載作用下觀測和研究結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、抗裂性等基本性能和破壞機(jī)制。35.2 結(jié)構(gòu)單調(diào)加載靜力試驗(yàn)的加

2、載制度定義：試驗(yàn)進(jìn)行期間荷載與時間的關(guān)系。試驗(yàn)加載應(yīng)與結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況吻合，如三種荷載組合（短期、長期、基本）情況。典型的單調(diào)加載靜力試驗(yàn)的加載程序。預(yù)加載試驗(yàn) 預(yù)加載荷載值為開裂荷載的70左右，一般為開裂荷載的30-70。4單調(diào)靜力試驗(yàn)的加載程序55.2 結(jié)構(gòu)單調(diào)加載靜力試驗(yàn)的加載制度（續(xù)）開裂前，在達(dá)到開裂荷載計(jì)算值的90以前，按荷載短期效應(yīng)組合的20分級；開裂前，達(dá)到開裂荷載計(jì)算值的90后，按荷載短期效應(yīng)組合的5分級；開裂后，直至達(dá)到荷載短期效應(yīng)組合值，仍按20分級；超過荷載短期效應(yīng)組合值后，直到結(jié)構(gòu)屈服前，按10分級；結(jié)構(gòu)屈服后，按y的倍數(shù)施加荷載，按2y、3y、4y分級?？蒲行栽囼?yàn)

3、荷載量分級要求荷載值下降 對非線性分析重要； 按荷載加難以控制。65.2 結(jié)構(gòu)單調(diào)加載靜力試驗(yàn)的加載制度（續(xù)）當(dāng)荷載小于荷載標(biāo)準(zhǔn)值時，每級荷載不應(yīng)大于荷載標(biāo)準(zhǔn)值的20%；當(dāng)荷載大于荷載標(biāo)準(zhǔn)值時，每級荷載不應(yīng)大于荷載標(biāo)準(zhǔn)值的10%；當(dāng)荷載接近抗裂檢驗(yàn)荷載值時，每級荷載不應(yīng)大于荷載標(biāo)準(zhǔn)值的5%；（復(fù)式抽樣檢驗(yàn) 0.95指標(biāo)，分級加密）當(dāng)荷載接近承載力檢驗(yàn)荷載時，每級荷載不應(yīng)大于承載力檢驗(yàn)荷載設(shè)計(jì)值的5%。（復(fù)式抽樣檢驗(yàn) 0.95指標(biāo)，分級加密）生產(chǎn)鑒定性試驗(yàn)荷載量分級要求75.2 結(jié)構(gòu)單調(diào)加載靜力試驗(yàn)的加載制度（續(xù)）對僅作撓度、抗裂或裂縫寬度檢驗(yàn)的構(gòu)件應(yīng)分級卸載。作用在構(gòu)件上的試驗(yàn)設(shè)備重量及構(gòu)件自

4、重應(yīng)作為第一次加載的一部分。注：構(gòu)件在試驗(yàn)前，宜進(jìn)行預(yù)壓，以檢查試驗(yàn)裝置的工作是否正常，同時應(yīng)防止構(gòu)件因預(yù)壓而產(chǎn)生裂縫。85.2 結(jié)構(gòu)單調(diào)加載靜力試驗(yàn)的加載制度（續(xù)）分級加載級間間歇時間t1（卸載級間間歇時間t3） 砼結(jié)構(gòu)10min，鋼結(jié)構(gòu)略少； 基本原則：變形、應(yīng)變等基本穩(wěn)定。恒載持續(xù)時間t2（一般不小于t1的三倍） 一般科研性試驗(yàn)30min 生產(chǎn)鑒定性試驗(yàn)30min 新結(jié)構(gòu)和大跨結(jié)構(gòu)12h空載持續(xù)時間t4：1.5t29鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)破壞標(biāo)志：(1)跨中撓度達(dá)到跨度的1/50，懸臂結(jié)構(gòu)的撓度達(dá)到懸臂長的1/25；(2)受拉主筋處的垂直裂縫寬度達(dá)到1.5mm；(3)受剪斜裂縫寬度達(dá)到1.5mm

5、，或斜裂縫末端受壓區(qū)混凝土剪壓破壞，或沿斜截面混凝土斜壓破壞；(4)受拉主筋在端部滑脫達(dá)0.2mm，或其它錨固破壞；(5)受拉主筋拉斷；(6)受壓構(gòu)件的混凝土被壓壞。10構(gòu)件的承載力檢驗(yàn)系數(shù)允許值u 受力情況達(dá)到承載能力極限狀態(tài)的檢驗(yàn)標(biāo)志軸心受拉、偏心受拉、受彎、大偏心受壓受拉主筋處的最大裂縫寬度達(dá)到1.5mm,或撓度達(dá)到跨度的1/50熱軋鋼筋1.20鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋1.35受壓區(qū)混凝土破壞熱軋鋼筋1.30鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋1.45受拉主筋拉斷1.50受彎構(gòu)件的受剪腹部斜裂縫達(dá)到1.5mm,或斜裂縫末端受城市混凝土剪壓破壞1.40沿斜截面混凝土斜壓破壞,受拉主筋在端部滑脫或其他錨

6、固破壞1.55軸心受壓、小偏心受壓混凝土受壓破壞1.50注：熱軋鋼筋系指HPB235級、HRB335級、HRB400級和RRB400級鋼筋。11承載力確定對構(gòu)件進(jìn)行承載力檢驗(yàn)時，應(yīng)加載至構(gòu)件出現(xiàn)規(guī)范所列承載能力極限狀態(tài)的檢驗(yàn)標(biāo)志。當(dāng)在規(guī)定的荷載持續(xù)時間內(nèi)出現(xiàn)上述檢驗(yàn)標(biāo)志之一時，應(yīng)取本級荷載值與前一級荷載值的平均值作為其承載務(wù)檢驗(yàn)荷載實(shí)測值；當(dāng)在規(guī)定的荷載持續(xù)時間結(jié)束后出現(xiàn)上述檢驗(yàn)標(biāo)志之一時，應(yīng)取本級荷載值作為其承載力檢驗(yàn)荷載實(shí)測值。注：當(dāng)受壓構(gòu)件采用試驗(yàn)機(jī)或千斤頂加載時，承載力檢驗(yàn)荷載實(shí)測值應(yīng)取構(gòu)件直至破壞的整個試驗(yàn)過程中所達(dá)到的最大荷載值。說明： 本條明確規(guī)定了承載力檢驗(yàn)荷載實(shí)測值的取值方法

7、。此處“規(guī)定的荷載持續(xù)時間結(jié)束后”，系指本級荷載持續(xù)時間結(jié)束后至下一級荷載加荷完成前的一段時間。125.3 基本構(gòu)件的單調(diào)加載靜力試驗(yàn)一、受彎構(gòu)件的試驗(yàn)試件的安裝和加載方法 簡支座與固定支座的實(shí)現(xiàn) (1) (2) 應(yīng)盡量保證加載面與支承面平整（砂漿、墊沙層、橡膠+鋼板） 加載方法：千斤頂+分配梁最常見 一般采用等效荷載的加載圖式（按照所研究的截面位置）13一、受彎構(gòu)件的試驗(yàn)（續(xù)）正位試驗(yàn)，一端采用鉸支座，另一端采用滾動支座，支座下面用支墩安置在地面上，要求牢固和穩(wěn)定。加載方法：梁：常用液壓加載器和分配梁，或用液壓同步加載加載器直接加載。板：一般重物加載。也可用集中荷載等效，采用梁加載方式加載。

8、吊車梁：采用液壓，試驗(yàn)時的加載圖式要按最不利荷載布置決定集中荷載的作用位置。14一、受彎構(gòu)件的試驗(yàn)（續(xù)）試驗(yàn)項(xiàng)目和測點(diǎn)布置 (1) 撓度測量梁的撓度f，Pf曲線、框架的P曲線、節(jié)點(diǎn)的P曲線梁的真實(shí)撓度f a) 剔除支座位移； b) 對寬度較大的梁、板，兩邊對稱布點(diǎn)（貼片），以消除扭轉(zhuǎn)的影響（支座偏心、加載點(diǎn)偏心）； c) 撓度的預(yù)計(jì)大?。ㄟx擇儀器的量程）。15一、受彎構(gòu)件的試驗(yàn)（續(xù)）(2) 應(yīng)變測量一般在以下幾個截面上：M+max、M-max、l、y 或彎矩突變處；貼片的原則：按應(yīng)變梯度；受拉區(qū)少、壓區(qū)密（如采用引伸儀則不用）；一般情況下多采用不均勻布置的方法。 a)單向應(yīng)力測定：單向片 b)

9、平面應(yīng)力測定：多個單向片、應(yīng)變花 c)箍筋和彎筋應(yīng)力測量：預(yù)埋式和表面開槽式 d)翼緣與孔邊應(yīng)力測量：連續(xù)貼片（力學(xué)分析結(jié)果） e)校核測點(diǎn)：不受力位置，檢驗(yàn)系統(tǒng)誤差16一、受彎構(gòu)件的試驗(yàn)（續(xù)）(3)裂縫測量裂縫包括：彎曲裂縫、剪切裂縫、彎剪裂縫?；诹W(xué)分析，在裂縫位置的垂直方向布置測點(diǎn)。裂縫永遠(yuǎn)與l垂直（事故處理常用原則）。裂縫出現(xiàn)的判別方法：目測；P曲線；應(yīng)變值。最大裂縫寬度的測量方法：等彎矩段選取3條，在縱筋水平位置處采用讀數(shù)放大鏡或裂縫標(biāo)尺。裂縫的標(biāo)注方法：試驗(yàn)完畢后繪制裂縫開展圖。17裂縫的標(biāo)注方法18一、受彎構(gòu)件的試驗(yàn)（續(xù)）(4)受彎塑性鉸測量測量內(nèi)容：塑性鉸的出現(xiàn)、長度，鋼筋及

10、砼的應(yīng)變情況、裂縫情況。延性系數(shù)測量P曲線的意義：鋼筋在塑性鉸區(qū)的連續(xù)貼片。191）試驗(yàn)項(xiàng)目鑒定性試驗(yàn)：承載力、抗裂度和各級荷載作用下的撓度及裂縫開展情況。研究性試驗(yàn)：除了承載力、抗裂度、撓度和裂縫觀測外，還測量構(gòu)件某些部位的應(yīng)力。撓度觀測（最大值）20撓度分布：21應(yīng)力測量 梁彎曲應(yīng)力測點(diǎn)：22梁剪應(yīng)力測點(diǎn)：23鋼筋應(yīng)力測點(diǎn)用預(yù)埋或試件表面開槽的方法來解決設(shè)點(diǎn)的問題24翼緣與孔邊應(yīng)力的測量對于翼緣較寬較薄的T型梁，其翼緣部分受力不一定均勻，應(yīng)沿翼緣寬度布置測點(diǎn)，測定翼緣上應(yīng)力分布的情況。梁腹板圓孔周邊的應(yīng)變測點(diǎn)布置25校核測點(diǎn)和裂縫觀測為了校核試驗(yàn)的正確性，便于整理試驗(yàn)結(jié)果時進(jìn)行誤差修正，經(jīng)

11、常在梁的端部凸角上的零 應(yīng)力處設(shè)置少量測點(diǎn)，以檢驗(yàn)整個測量過程是否正常。裂縫測量：開展、寬度、發(fā)展和分布。肉眼觀察；連續(xù)地或交替地布置測點(diǎn)；讀數(shù)顯微鏡。26由荷載一應(yīng)變曲線觀測混凝士的開裂27斜裂縫測點(diǎn)28轉(zhuǎn)角和曲率的測量轉(zhuǎn)角：用角位移傳感器進(jìn)行測量。常用的角位移傳感器和線位移傳感器都是測量測點(diǎn)相對于地面的轉(zhuǎn)角，測量結(jié)果處理時應(yīng)該考慮支座沉陷引起的剛體轉(zhuǎn)動。曲率：用應(yīng)變計(jì)或位移計(jì)進(jìn)行測量，在該截面的上下邊緣布置應(yīng)變或位移測點(diǎn)，通過測量上下邊緣的應(yīng)變來計(jì)算曲率。29二、壓桿和柱的試驗(yàn)主要研究軸壓比和長細(xì)比的影響。試件的安裝和加載方法正位試驗(yàn)（試驗(yàn)機(jī)上或大型荷載架上進(jìn)行）、臥位試驗(yàn)（大型試件）兩端

12、采用可動鉸支座（反彎點(diǎn)截取試件模型），可考慮P效應(yīng)。 對受壓構(gòu)件的安裝就位，關(guān)鍵在于對中：首先進(jìn)行幾何對中，再進(jìn)行物理對中（通過應(yīng)變測量，施加20-40試驗(yàn)荷載）。301、試件安裝和加載方法臥位和正位，液壓加載，構(gòu)件二端均應(yīng)采用比較靈活的可動鉸支座型式，一般采用刀口支座。31正位試驗(yàn)32對中軸心受壓柱：安裝時一般先進(jìn)行，即將構(gòu)件軸線對準(zhǔn)作用力的中心線。構(gòu)件在幾何對中后再進(jìn)行物理對中，即加載達(dá)2040的試驗(yàn)荷載時，測量構(gòu)件中央截面兩側(cè)或四個面的應(yīng)變，并調(diào)整作用力的軸線，以達(dá)到各點(diǎn)應(yīng)變均勻?yàn)橹?。在?gòu)件物理對中后即可進(jìn)行加載試驗(yàn)。偏壓試件：也應(yīng)在物理對中后，沿加力中線量出偏心距離，再把加載點(diǎn)移至偏心

13、距的位置上，進(jìn)行試驗(yàn)。加載：長柱試驗(yàn)機(jī)或液壓加載系統(tǒng);(1/10-1/15)Nu，接近開裂荷載和破壞荷載時細(xì)分2-4級。332、試驗(yàn)項(xiàng)目和測點(diǎn)布置破壞荷載：力傳感器撓度：百分表或位移傳感器曲率：曲率計(jì)砼應(yīng)變：應(yīng)變片+應(yīng)變儀，應(yīng)變片后貼。鋼筋應(yīng)變：應(yīng)變片+應(yīng)變儀，應(yīng)變片預(yù)埋34試驗(yàn)項(xiàng)目：P曲線、s、c、max等，注意需要成對測量。為研究混凝土受壓區(qū)的實(shí)際應(yīng)力圖形，可采用測力板進(jìn)行測定（教材P105，類似自制傳感器） (1)將測力板澆筑在棱柱體試件中進(jìn)行標(biāo)定； (2)將測力板澆筑在試件中進(jìn)行測量。355.4 擴(kuò)大構(gòu)件的單調(diào)加載靜力試驗(yàn)（教材P106120）1、試件安裝和加載方法就位方式：一般采用正

14、位試驗(yàn)?，F(xiàn)場試驗(yàn)時還可以采用成對試件的臥位試驗(yàn)。安裝時應(yīng)設(shè)置側(cè)向支撐，以保證屋架上弦的側(cè)向穩(wěn)定。支承方式：與梁相同，支承墊板應(yīng)留有充分余地。加載方式：可以采用重力直接或杠桿加載。當(dāng)施加多點(diǎn)集中荷載并且節(jié)點(diǎn)荷載較大時，采用同步液壓加載。一、屋架試驗(yàn)36重 物 加 載37液 壓 加 載38屋 架 成 對 試 驗(yàn)39屋 架 試 驗(yàn) 支 撐 設(shè) 置40412、觀測項(xiàng)目和測點(diǎn)布置觀測項(xiàng)目1）桁架撓度及撓曲線。 2）開裂荷載及破壞荷載。 3）主要桿件的應(yīng)變。 4）節(jié)點(diǎn)的變形及節(jié)點(diǎn)剛度對桿件的次應(yīng)力影響 5）屋架端節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力分布 6）預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉應(yīng)力和對有關(guān)部位混凝土的預(yù)壓應(yīng)力。 7）屋架下弦預(yù)應(yīng)力鋼筋對

15、屋架的反拱作用。 8）預(yù)應(yīng)力錨頭工作性能。42測點(diǎn)布置 可以利用結(jié)構(gòu)和荷載的對稱性，在屋架一半布置主要測點(diǎn)，而在另一半布置校核測點(diǎn)。1）節(jié)點(diǎn)位移：大量程的撓度計(jì)或者用米厘紙制成標(biāo)尺通過水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測。432）桿件的內(nèi)力測量 通過測應(yīng)變來測量桿件內(nèi)力。44桿件的內(nèi)力測量測點(diǎn)布置453）節(jié)點(diǎn)應(yīng)變測量測點(diǎn)布置：上弦節(jié)點(diǎn)46端部節(jié)點(diǎn)應(yīng)變測量474）錨具性能測量在端節(jié)點(diǎn)砼表面沿自錨頭長度方向布置若干應(yīng)變測點(diǎn)：橫向測點(diǎn)和縱向測點(diǎn)485）預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉應(yīng)力的測量直接在預(yù)應(yīng)力鋼筋上布置應(yīng)變測點(diǎn)測量，通常布置屋架跨中和兩端頭。注意應(yīng)變計(jì)的防護(hù)處理。6）裂縫測量桿件開裂荷載和裂縫寬度。（端節(jié)點(diǎn)、腹桿與下弦桿及節(jié)點(diǎn)

16、交匯處較早開裂的位置）49二、薄殼和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的試驗(yàn) 用于大跨度建筑，通過原型試驗(yàn)和1/5-1/20 模型試驗(yàn)研究結(jié)構(gòu)受力性能及計(jì)算可靠性。1、試件安裝和加載方法支承形式：1）薄殼結(jié)構(gòu)：實(shí)際支承形式類似雙向板，有四角支承和四邊支承，試驗(yàn)支承可以用固定鉸、活動鉸及滾軸。2）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)：實(shí)際支承在框架或柱頂，試驗(yàn)時支承在剛性較大的型鋼圈梁上。邊支座一般受壓，角支座及其附近支座可能受拉。支座形式下如圖。50網(wǎng)架試驗(yàn)支座形式受壓支座拉壓球鉸支座拉壓鎖形支座球面支座51加載方法 重物直接堆載、水池加載或通過吊籃加載。也可用氣壓加載，需要較大荷載時常使用液壓加載器和分配梁加載。2、觀測項(xiàng)目和測點(diǎn)布置1）觀測項(xiàng)

17、目：主要測量位移和應(yīng)變。2）測點(diǎn)布置：常利用對稱性減少測點(diǎn)數(shù)量。同時布置一些校核測點(diǎn)。 52薄殼結(jié)構(gòu)液壓加載53網(wǎng)殼水加載54雙曲扁殼結(jié)構(gòu)測點(diǎn)布置位移測點(diǎn)應(yīng)變測點(diǎn)邊界55網(wǎng)架測點(diǎn)布置：（1）利用對稱性分區(qū)（2）位移下弦節(jié)點(diǎn)，應(yīng)力布置在桿件上（桿件中間或節(jié)點(diǎn)附近） （3）校核測點(diǎn)。56575.5 建筑物或其部件的單調(diào)加載靜力試驗(yàn)一、鋼筋混凝土平面樓蓋試驗(yàn)樓蓋包括板、次梁、主梁三個部分，試驗(yàn)?zāi)康氖茄芯炕詈奢d的作用。（一）試驗(yàn)荷載布置板的試驗(yàn) 確保為單向板58（一）試驗(yàn)荷載布置（續(xù)）對于連續(xù)梁，活荷載最不利布置的原則 跨中Mmax：該跨布置，左右隔跨布置 支座Mmax：該支座左、右跨布置，左右隔跨布

18、置 支座最大剪力：同支座Mmax 可從彎矩圖、撓曲線來理解 試驗(yàn)中為簡化，可忽略較遠(yuǎn)跨的影響或僅在荷載數(shù)值上考慮其影響596061（一）試驗(yàn)荷載布置（續(xù)）次梁的試驗(yàn) 當(dāng)主梁支承次梁時，可將次梁視為連續(xù)梁 當(dāng)柱支承次梁時，將次梁視為固支梁 實(shí)際上結(jié)構(gòu)中均為彈性支座，無絕對意義上的鉸支、固支主梁的試驗(yàn) 同次梁的試驗(yàn)柱的試驗(yàn) Nmax：柱相鄰跨滿布 Mmax：同梁端Mmax時布置方案62（二）試驗(yàn)觀測平面樓蓋試驗(yàn)一般為非破壞性，經(jīng)常為現(xiàn)場試驗(yàn)板、梁撓度的觀測 工程中：精密水準(zhǔn)儀、引出法 消除支座的影響混凝土梁、板中混凝土及鋼筋的原始應(yīng)力測定 卸載法（應(yīng)力釋放法）荷載的施加一般采用成袋砂、石、水泥63二 單層工業(yè)廠房整體結(jié)構(gòu)空間工作試驗(yàn)單層工業(yè)廠房由排架、屋蓋系統(tǒng)、山墻等組成，由于屋蓋系統(tǒng)和山墻對各榀平面排架的約束作用，從而形成空間結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)?zāi)康模捍_定廠房整體空間作用性質(zhì)及具體分配系數(shù)。64（一）試驗(yàn)荷載布置采用機(jī)械力加載的方式65（二）試驗(yàn)觀測主要測量加載柱列各柱柱頂?shù)臋M向水平位移，從而可確定分配系數(shù)。66三 足尺房屋結(jié)構(gòu)的整體試驗(yàn)一般花費(fèi)巨大，試驗(yàn)設(shè)備、臺座、荷載架等的要求都很高，但能反