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第五章第五章_ _静力试验静力试验目录目录一一、简简介介二二、单单调调静静力力荷荷载载试试验验三三、受受弯弯构构件件的的试试验验四四、受受压压构构件件的的试试验验五五、实实例例 碳碳纤纤维维布布加加固固钢钢筋筋砼砼梁梁受受弯弯承承载载力力试试验验六六、量量测测数数据据的的整整理理七七、结结构构性性能能的的检检验验与与评评定定八八、小小结结简介：简介：静力荷载试验的目的是通过对试验结构或构件直静力荷载试验的目的是通过对试验结构或构件直接施加荷载，采集试验数据，认识并掌握结构的力学接施加荷载，采集试验数据，认识并掌握结构的力学性能。性能。“静力静力”指试验过程中，结构本身运动的加速度指试验过程中，结构本身运动的加速度效应（惯性力效应）可以忽略不计。效应（惯性力效应）可以忽略不计。静力试验根据荷载性质的不同分为：单调静力荷静力试验根据荷载性质的不同分为：单调静力荷载试验、拟静力试验和拟动力试验。载试验、拟静力试验和拟动力试验。静静 力力 试试 验验简介：简介：通过静力试验可以深入了解构件在各种基本力作通过静力试验可以深入了解构件在各种基本力作用下的结构性能和承载力问题、荷载与变形的问题以用下的结构性能和承载力问题、荷载与变形的问题以及砼结构的荷载与裂缝的关系，还有钢结构的局部或及砼结构的荷载与裂缝的关系，还有钢结构的局部或整体失稳等问题。整体失稳等问题。静静 力力 试试 验验 概念：指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或概念：指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标，研究结构受力性能的试验。预定的状态目标，研究结构受力性能的试验。试验加载制度：指试验实施过程中荷载的施加试验加载制度：指试验实施过程中荷载的施加程序或步骤，从试验实施的进程来看，加载制度也可程序或步骤，从试验实施的进程来看，加载制度也可认为是施加的荷载与时间的关系。认为是施加的荷载与时间的关系。研究内容：主要用于模拟结构承受静荷载作用研究内容：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。性能和破坏机制。单调静力荷载试验单调静力荷载试验 试验加载程序：试验加载程序：指试验进行期间荷载与时间的关系。指试验进行期间荷载与时间的关系。结构静载试验的加载程序：结构静载试验的加载程序：预载、正常使用荷载、预载、正常使用荷载、极限荷载。极限荷载。单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度图图5.1.1 钢筋砼结构的静载试验加载程序钢筋砼结构的静载试验加载程序预载时间预载时间 标准荷载试验时间标准荷载试验时间破坏时间破坏时间 单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度 说明：说明：有的试验只要加至正常使用荷载，试验后试件还可使用，有的试验只要加至正常使用荷载，试验后试件还可使用，现场结构或构件的检验性试验多属此类。现场结构或构件的检验性试验多属此类。对于研究性试验，当加至标准荷载后，一般不卸载而继对于研究性试验，当加至标准荷载后，一般不卸载而继续加载，直至试件进入破坏阶段。续加载，直至试件进入破坏阶段。加载制度的确定及分级加（卸）载的目的：加载制度的确定及分级加（卸）载的目的：（1 1）为了控制加（卸）载速度；）为了控制加（卸）载速度；（2 2）便于观察试验过程中结构的变形等情况；）便于观察试验过程中结构的变形等情况；（3 3）为了统一加载步骤。）为了统一加载步骤。预载：预载：目的：目的：使试件各部分接触良好，进入正常工作状态，使试件各部分接触良好，进入正常工作状态，荷载与变形关系趋于稳定；荷载与变形关系趋于稳定；检验全部试验装置的可靠性；检验全部试验装置的可靠性；检验全部量测仪表工作正常与否；检验全部量测仪表工作正常与否；检查现场组织工作和人员检查现场组织工作和人员的工作情况，起演习作用。的工作情况，起演习作用。要求：要求：一般分三级进行，每级取正常使用荷载的一般分三级进行，每级取正常使用荷载的20%；然后分级卸载，然后分级卸载，23级卸完；级卸完；每加（卸）一级荷载，停每加（卸）一级荷载，停歇歇10min；对于开裂较早的混凝土结构，预加荷载不宜超过对于开裂较早的混凝土结构，预加荷载不宜超过计算开裂荷载的计算开裂荷载的70%，以保证在正式试验时能得到开裂荷载。，以保证在正式试验时能得到开裂荷载。单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点 正常加载：正常加载：荷载分级荷载分级 分级间隔时间分级间隔时间 满载时间满载时间 空载时间空载时间 单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度 正常加载：正常加载：荷载分级：荷载分级：正常使用荷载之前，每级加载值不应大于正正常使用荷载之前，每级加载值不应大于正常使用荷载的常使用荷载的20%，一般分，一般分5级加至正常使用荷载；正常使用级加至正常使用荷载；正常使用荷载之后，每级不宜大于正常使用荷载的荷载之后，每级不宜大于正常使用荷载的10%。当荷载加至计。当荷载加至计算极限荷载的算极限荷载的90%后，为了求得精确的极限荷载，每级应取不后，为了求得精确的极限荷载，每级应取不大于极限荷载的大于极限荷载的5%；需要做抗裂检测的结构，加载至计算开；需要做抗裂检测的结构，加载至计算开裂荷载的裂荷载的90%后，也应改为不大于开裂荷载的后，也应改为不大于开裂荷载的5%施加，直至施加，直至第一条裂缝出现。第一条裂缝出现。单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度 正常加载：正常加载：分级间隔时间：分级间隔时间：为了保证在分级荷载下所有量测内容的为了保证在分级荷载下所有量测内容的仪表读数准确和避免不必要的误差，要求不同结构在每级荷载仪表读数准确和避免不必要的误差，要求不同结构在每级荷载加完后应有一定的级间停留时间，其目的是使结构在荷载作用加完后应有一定的级间停留时间，其目的是使结构在荷载作用下的变形得到充分发挥和达到基本稳定后再量测。为此试验方下的变形得到充分发挥和达到基本稳定后再量测。为此试验方法标准中规定，钢结构一般不少于法标准中规定，钢结构一般不少于10min，混凝土结构、砌体，混凝土结构、砌体结构和木结构不应少于结构和木结构不应少于15min。单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度 正常加载：正常加载：满载时间：满载时间：对需要进行变形和裂缝宽度试验的结构，在对需要进行变形和裂缝宽度试验的结构，在标准短期荷载作用下的持续时间，对钢结构和混凝土结构不应标准短期荷载作用下的持续时间，对钢结构和混凝土结构不应少于少于30min；木结构不应少于；木结构不应少于30min的的2倍，拱或砌体为倍，拱或砌体为30min的的6倍；对预应力混凝土构件，满载倍；对预应力混凝土构件，满载30min后加至开裂，在开裂后加至开裂，在开裂荷载下再持续荷载下再持续30min。单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度 正常加载：正常加载：空载时间：空载时间：受载结构卸载后下一次重新开始受载之间的受载结构卸载后下一次重新开始受载之间的间歇时间称空载时间。有关试验标准规定：对于一般的混凝土间歇时间称空载时间。有关试验标准规定：对于一般的混凝土结构空载时间取结构空载时间取45min；对于较重要的结构构件和跨度大于；对于较重要的结构构件和跨度大于12m的结构取的结构取18h（即为满载时间的（即为满载时间的1.5倍）；对于钢结构不应倍）；对于钢结构不应少于少于30min。单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度 卸载：卸载：凡间断性加载试验，或仅作刚度、抗裂和裂缝宽凡间断性加载试验，或仅作刚度、抗裂和裂缝宽度检验的结构与构件，以及测定残余变形的试验及预度检验的结构与构件，以及测定残余变形的试验及预载之后，均需卸载。卸载一般可按加载级距进行，也载之后，均需卸载。卸载一般可按加载级距进行，也可以放大可以放大1倍或分倍或分2次卸完。次卸完。单调静力荷载试验加载制度单调静力荷载试验加载制度 加载方案：加载方案：受弯构件的试验受弯构件的试验 加载方案：加载方案：受弯构件的试验受弯构件的试验 (a)(b)(c)简支梁试验等效荷载加载图示简支梁试验等效荷载加载图示 量测方案：量测方案：挠度量测：挠度量测：梁的挠度值是量测数据中最能梁的挠度值是量测数据中最能反映总体工作性能的一项指标，反映总体工作性能的一项指标，因为梁任何部位的异常变形或因为梁任何部位的异常变形或局部破坏（开裂）都将通过挠局部破坏（开裂）都将通过挠度或在挠度曲线中反映出来。度或在挠度曲线中反映出来。对梁式结构最主要的是测定跨对梁式结构最主要的是测定跨中的最大挠度值及梁的弹性挠中的最大挠度值及梁的弹性挠度曲线（度曲线（P-f 曲线）。曲线）。受弯构件的试验受弯构件的试验梁的挠度测点布置梁的挠度测点布置（a）（b）量测方案：量测方案：挠度量测：挠度量测：梁的真实挠度：梁的真实挠度：（a）剔除支座位移；）剔除支座位移；（b）对宽度较大的梁，两边对称贴片以消除扭转的）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）；影响（支座偏心，加载点偏心）；（c）挠度的预计大小（选择仪器的量程）挠度的预计大小（选择仪器的量程）受弯构件的试验受弯构件的试验 量测方案：量测方案：应变量测：应变量测：受弯构件的试验受弯构件的试验梁正截面应变分布的测点布置梁正截面应变分布的测点布置（a）截面最大纤维应变；（）截面最大纤维应变；（b）测量中和轴的位置和应）测量中和轴的位置和应变分布规律变分布规律 应变量测：应变量测：受弯构件的试验受弯构件的试验 应变量测：应变量测：受弯构件的试验受弯构件的试验 裂缝量测：裂缝量测：测定开裂荷载、裂缝位置，裂缝的宽度和深测定开裂荷载、裂缝位置，裂缝的宽度和深度，以及描述裂缝的发展和分布。度，以及描述裂缝的发展和分布。受弯构件的试验受弯构件的试验 裂缝量测：裂缝量测：受弯构件的试验受弯构件的试验 裂缝量测：裂缝量测：受弯构件的试验受弯构件的试验 裂缝的标注方法：裂缝的标注方法：受弯构件的试验受弯构件的试验 加载方案：加载方案：正位或卧位试验加载方案；正位或卧位试验加载方案；试验仪器：试验仪器：大型长柱试验机；大型长柱试验机；静力试验台座上的大型荷载静力试验台座上的大型荷载支承设备和液压加载系统配合支承设备和液压加载系统配合使用；使用；受压构件的试验受压构件的试验屋架结构静载试验屋架结构静载试验（1 1）试件安装和加载方法）试件安装和加载方法屋架结构静载试验屋架结构静载试验屋架结构静载试验屋架结构静载试验（2 2）试验项目和测点布置）试验项目和测点布置屋架结构静载试验屋架结构静载试验（2 2）试验项目和测点布置）试验项目和测点布置4.5.3 4.5.3 屋架结构静载试验屋架结构静载试验（2 2）试验项目和测点布置）试验项目和测点布置4.5.3 4.5.3 屋架结构静载试验屋架结构静载试验（2 2）试验项目和测点布置）试验项目和测点布置实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验实例实例 碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验碳纤维布加固钢筋砼梁受弯承载力试验量测数据整理量测数据整理1.整整体体变变形形量量测测结结果果整整理理1.1简简支支构构件件的的挠挠度度1.2悬悬臂臂构构件件的的挠挠度度2.截截面面内内力力2.1轴轴向向受受力力构构件件2.2压压弯弯或或拉拉弯弯构构件件2.3双双向向弯弯曲曲构构件件3.平平面面应应力力状状态态下下的的主主应应力力计计算算结构性能的检验与评定结构性能的检验与评定1.构构件件承承载载力力检检验验（1 1）按按混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范的的允允许许值值进进行行检检验验时时，应应满满足足下下式式要要求求:（2 2）当当按按构构件件实实配配钢钢筋筋的的承承载载力力进进行行检检验验时时，应应满满足足下下式式要要求求:（3 3）承承载载力力极极限限标标志志轴轴心心受受拉拉、偏偏心心受受拉拉、受受弯弯、大大偏偏心心受受压压构构件件轴轴心心受受压压或或小小偏偏心心受受压压构构件件受受弯弯构构件件的的剪剪切切破破坏坏粘粘接接锚锚固固破破坏坏2.构构件件的的挠挠度度检检验验（1）当当按按混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范规规定定的的挠挠度度允允许许值值进进行行检检验验时时，应应满满足足下下列列要要求求：（2）当当按按实实配配钢钢筋筋确确定定的的构构件件挠挠度度值值进进行行检检验验，或或仅仅作作刚刚度度、抗抗裂裂或或裂裂缝缝宽宽度度检检验验的的构构件件，应应满满足足下下列列要要求求：3.构构件件的的抗抗裂裂检检验验 在在正正常常使使用用阶阶段段不不允允许许出出现现裂裂缝缝的的构构件件，应应对对其其进进行行抗抗裂裂性性检检验验。构构件件的的抗抗裂裂性性检检验验应应符符合合下下列列要要求求：4.构构件件裂裂缝缝宽宽度度检检验验 对对正正常常使使用用阶阶段段允允许许出出现现裂裂缝缝的的构构件件，应应限限制制其其裂裂缝缝宽宽度度。构构件件的的裂裂缝缝宽宽度度应应满满足足下下列列要要求求：5.构构件件结结构构性性能能评评定定 根根据据结结构构性性能能检检验验的的要要求求，对对被被检检验验的的构构件件，应应按按下下表表所所列列项项目目和和标标准准进进行行性性能能检检验验，并并按按下下列列规规定定进进行行评评定定：小结小结 本章系统的介绍了结构静力试验中的单调静力荷本章系统的介绍了结构静力试验中的单调静力荷载试验、拟静力试验和拟动力试验。重点阐述了拟静载试验、拟静力试验和拟动力试验。重点阐述了拟静力试验、拟动力试验的基本原理、试验设备和试验步力试验、拟动力试验的基本原理、试验设备和试验步骤。系统地介绍了如何进行数据的整理换算、统计分骤。系统地介绍了如何进行数据的整理换算、统计分析和归纳演绎。学习本章之后，应熟悉基本构件单调析和归纳演绎。学习本章之后，应熟悉基本构件单调静力试验的各个环节，重点掌握试件的安装、加载方静力试验的各个环节，重点掌握试件的安装、加载方法，试验项目和测点布置，以及确定开裂荷载、极限法，试验项目和测点布置，以及确定开裂荷载、极限承载力等指标的概念和方法，掌握静力试验量测数据承载力等指标的概念和方法，掌握静力试验量测数据的整理和结构性能的公式、图像和数学模型的表达方的整理和结构性能的公式、图像和数学模型的表达方法。法。