第5章结构单调加载静力试验.ppt

第五章 结构单调加载静力试验v主要内容v 5.1 概述v 5.2 结构单调加载静力试验的加载制度v 5.3 基本构件的单调加载静力试验v 5.4 扩大构件的单调加载静力试验v 5.5 建筑物或其部件的单调加载静力试验5.1 概述v定义定义：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v单调加载静力试验是最普遍的试验类型。v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。5.2 结构单调加载静力试验的加载制度结构单调加载静力试验的加载制度v定义定义：试验进行期间荷载与时间的关系。v试验加载应与结构的实际受力情况吻合，如三种荷载组合（短期、长期、基本）情况。v典型的单调加载静力试验的加载程序(见后图)。v预加载试验 预加载荷载值为开裂荷载的70左右，一般为开裂荷载的30-70。5.2 结构单调加载静力试验的加载制度结构单调加载静力试验的加载制度v单调静力试验的加载程序:5.2 结构单调加载静力试验的加载制度结构单调加载静力试验的加载制度v荷载量分级要求荷载量分级要求：v 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；v 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；v 开裂后，直至达到荷载短期效应组合值，仍按20分级；v 超过荷载短期效应组合值后，直到结构屈服前，按10分级；v 结构屈服后，按y的倍数施加荷载，按2y、3y、4y分级。5.2 结构单调加载静力试验的加载制度结构单调加载静力试验的加载制度v分级加载级间间歇时间t1（卸载级间间歇时间t3）v 砼结构10min，钢结构略少；v 基本原则：变形、应变等基本稳定。v恒载持续时间t2v 一般科研性试验30minv 生产鉴定性试验10minv 新结构和大跨结构12hv空载持续时间t4：1.5t2。5.3 基本构件的单调加载静力试验基本构件的单调加载静力试验v5.3.1 受弯构件的试验v试件的安装和加载方法v (1)简支座与固定支座的实现v (2)应尽量保证加载面与支承面平整（砂浆、垫沙层、橡胶+钢板）v 加载方法：千斤顶+分配梁最常见v 一般采用等效荷载的加载图式（按照所研究的界面位置）5.3 基本构件的单调加载静力试验基本构件的单调加载静力试验v5.3.1 受弯构件的试验受弯构件的试验v试验项目和测点布置试验项目和测点布置：v(1)挠度测量v 梁的挠度f，Pf曲线、框架的P曲线、节点的P曲线v 梁的真实挠度fv a)剔除支座位移；v b)对宽度较大的梁，两边对称贴片，以消除扭转的影响（支座偏心、加载点偏心）；v c)挠度的预计大小（选择仪器的量程）。5.3 基本构件的单调加载静力试验基本构件的单调加载静力试验v5.3.1 受弯构件的试验受弯构件的试验v(2)应变测量v 一般在以下几个截面上：M+max、M-max、l、y 或弯矩突变处；v 贴片的原则：按应变梯度；受拉区少、压区密（如采用引伸仪则不用）；一般情况下多采用不均匀布置的方法。v a)单向应力测定：单向片v b)平面应力测定：多个单向片、应变花v c)箍筋和弯筋应力测量：预埋式和表面开槽式v d)翼缘与孔边应力测量：连续贴片（力学分析结果）v e)校核测点：不受力位置，检验系统误差5.3 基本构件的单调加载静力试验基本构件的单调加载静力试验v5.3.1 受弯构件的试验受弯构件的试验v（3）裂缝测量裂缝测量v 裂缝包括：弯曲裂缝、剪切裂缝、弯剪裂缝。v 基于力学分析，在裂缝位置的垂直方向布置测点。v 裂缝永远与l垂直（事故处理常用原则）。v 裂缝出现的判别方法：目测；P曲线；应变值。v 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。v 裂缝的标注方法：试验完毕后绘制裂缝开展图。5.3 基本构建的单调加载静力试验基本构建的单调加载静力试验v5.3.1 受弯构件的试验受弯构件的试验v（3）受弯塑性铰测量v 测量内容：塑性铰的出现、长度，钢筋及砼的应变情况、裂缝情况。v 延性系数v 测量P曲线的意义：v 钢筋在塑性铰区的连续贴片5.3 基本构件的单调加载静力试验基本构件的单调加载静力试验v5.3.2 压杆和柱的试验压杆和柱的试验v一、试件安装和加载法v 正位试验（试验机上或大型荷载架上进行）、卧位试验（大型试件）两端采用可动铰支座（反弯点截取试件模型），可考虑P效应。v 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）。5.3 基本构件的单调加载静力试验基本构件的单调加载静力试验v5.3.2 压杆和柱的试验压杆和柱的试验v二、试验项目和测点布置v 试验项目：P曲线、s、c、max等，注意需要成对测量。v 为研究混凝土受压区的实际应力图形，可采用测力板进行测定（教材P105，类似自制传感器）v (1)将测力板浇筑在棱柱体试件中进行标定；v (2)将测力板浇筑在试件中进行测量。5.4 扩大构件的单调加载静力试验扩大构件的单调加载静力试验v5.4.1 屋架试验v1、安装和加载5.4 扩大构件的单调加载静力试验扩大构件的单调加载静力试验v5.4.1 屋架试验v2、试验项目和测点布置5.4 扩大构件的单调加载静力试验扩大构件的单调加载静力试验v5.4.1 屋架试验v屋架杆件应力应变测点布置5.4 扩大构件的单调加载静力试验扩大构件的单调加载静力试验5.4.1 屋架试验屋架杆件内力测点布置5.4 扩大构件的单调加载静力试验扩大构件的单调加载静力试验5.4.1 屋架试验屋架端部节点应变测点和自锚部位测点布置5.5 建筑物或其部件的单调加载静力试验v5.5.1 钢筋混凝土平面楼盖试验钢筋混凝土平面楼盖试验v楼盖包括板、次梁、主梁三个部分，试验目的是研究活荷载的作用。v1、试验荷载布置v对于连续梁，活荷载最不利布置的原则v 跨中Mmax：该跨布置，左右隔跨布置v 支座Mmax：该支座左、右跨布置，左右隔跨布置v 支座最大剪力：同支座Mmaxv可从弯矩图、挠曲线来理解v试验中为简化，可忽略较远跨的影响或仅在荷载数值上考虑其影响5.5 建筑物或其部件的单调加载静力试验v板的试验：板的试验：v 确保为单向板v次梁的试验：次梁的试验：v 当主梁支承次梁时，可将次梁视为连续梁v 当柱支承次梁时，将次梁视为固支梁v 实际上结构中均为弹性支座，无绝对意义上的铰支、固支v主梁的试验：主梁的试验：v 同次梁的试验v柱的试验：柱的试验：v Nmax：柱相邻跨满布v Mmax：同梁端Mmax时布置方案5.5 建筑物或其部件的单调加载静力试验v5.5.1 钢筋混凝土平面楼盖试验钢筋混凝土平面楼盖试验v2、试验观测v平面楼盖试验一般为非破坏性，这是由于T形梁（强度大），多梁式经常为现场试验v板、梁挠度的观测v 工程中：精密水准仪、引出法v 消除支座的影响v混凝土梁、板中混凝土及钢筋的原始应力测定v 卸载法v荷载的施加一般采用成袋砂、石、水泥5.5 建筑物或其部件的单调加载静力试验v5.5.2 单层工业厂房整体结构空间工作试验单层工业厂房整体结构空间工作试验v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。v试验目的：确定厂房整体空间作用性质及具体分配系数。5.5 建筑物或其部件的单调加载静力试验v5.5.2 单层工业厂房整体结构空间工作试验单层工业厂房整体结构空间工作试验v1、试验荷载布置v采用机械力加载的方式v加载方法v2、试验观测5.5 建筑物或其部件的单调加载静力试验v5.5.3 足尺房屋结构的整体试验足尺房屋结构的整体试验v一般花费巨大，试验设备、台座、荷载架等的要求都很高，但能反映真实结构的实际工作性能，通常用作模拟试验基础上的验证性试验。v五层中型砌块建筑足尺结构抗震静力试验5.5 建筑物或其部件的单调加载静力试验v5.5.3 足尺房屋结构的整体试验足尺房屋结构的整体试验5.5 建筑物或其部件的单调加载静力试验v5.5.3 足尺房屋结构的整体试验足尺房屋结构的整体试验第五章 结构单调加载静力试验v思考题思考题v1、简述单调加载静力试验的定义。v2、绘出阐述结构单调加载静力试验的加载制度。v3、试根据弯矩和剪力等效原则绘出均布荷载下简支梁的等效荷载加载图式。v4、如何布置测量简支梁弯曲应力、剪应力分布的应变测点？v5、混凝土梁裂缝的测量有几种方法？v6、柱的安装和加载方案有哪两种，特点是什么？v7、何谓几何对中与物理对中，在柱的试验中如何实现？v8、如何布置测量柱的侧向位移和变形曲线的测点？v9、屋架安装和加载方法有几种，特点是什么？