结构试验BYLWS.pptx

1 第二章 结构试验设计结构试验设计 2 结构试验包括以下主要环节结构试验包括以下主要环节:v试验设计试验设计v试验准备试验准备v试验实施试验实施v试验分析试验分析2.1 概述概述全局性、指导性、全局性、指导性、纲领性纲领性重要环节重要环节设计与规划设计与规划形成试验大纲形成试验大纲3 结构试验包括以下主要环节结构试验包括以下主要环节:v试验设计试验设计v试验准备试验准备v试验实施试验实施v试验分析试验分析2.1 概述概述试件设计试件设计加载设计加载设计观测设计观测设计误差控制措施误差控制措施试验安全措施试验安全措施形状与尺寸形状与尺寸数量数量构造构造荷载图式荷载图式加载制度加载制度加载装置加载装置设备设备观测项目观测项目测点布置测点布置测试仪器测试仪器4结构试验设计的主要内容结构试验设计的主要内容v进行结构试验工作的全面设计与规划进行结构试验工作的全面设计与规划v制订试验计划与试验大纲制订试验计划与试验大纲v确确定定试试验验性性质质与与规规模模、试试件件设设计计，选选定定试试验验场场所所，拟拟定定加加载载与与量量测测方方案案、设设计计专专用用的的试试验验设设备备、配配件件和和仪仪表表夹夹具具制制订订技术安全措施。技术安全措施。v组组织织试试验验人人员员、提提出出经经费费预预算算，消消耗耗器器材数量与设备清单材数量与设备清单 .5v结结构构试试件件真真型型实实物物或或结结构构模模型型，缩缩尺尺构构件件v试试件件设设计计形形状状的的选选择择、尺尺寸寸与与数数量量的的确确定，构造措施设计定，构造措施设计v试件设计试件设计要求满足条件要求满足条件 1)结构与受力的边界条件结构与受力的边界条件 2)试件的破坏特征试件的破坏特征 3)加载和量测的要求加载和量测的要求2.2结构试验试件设计62.2.1 试件的形状试件的形状v满足与现场或计算模式一致的应力状态满足与现场或计算模式一致的应力状态v静定系统单一构件静定系统单一构件试件取实际形状试件取实际形状v整整体体结结构构的的部部分分构构件件（超超静静定定体体系系）注注意意边边界界条条件件的的模模拟拟，反反映映该该部部分分构构件的实际工作状态件的实际工作状态v与与加加载载设设计计综综合合考考虑虑：构构件件支支承承条条件件、边界约束和受力状态等边界约束和受力状态等7例1抗震墙8例2：墙 梁 节 点9例3：异 型 截 面 钢 柱10例4：钢管混凝土柱11例5：两层两跨混凝土框架12例6带加气砌块填充墙的钢框架132.2.2 试件的尺寸试件的尺寸v试件尺寸受下列诸因素制约试件尺寸受下列诸因素制约 1）尺寸效应尺寸效应 2）材料性能材料性能 3）构造效果构造效果 4）设备条件设备条件 5）经费可能经费可能 14上海体育场上海体育场1516上海和广州地铁隧道衬砌整环试验17上海M8线地铁隧道双圆衬砌静载试验18双圆隧道衬砌侧向加载装置192.2.3试件的数量 试件数量试件数量直接决定试验量的大小直接决定试验量的大小v受受 制约制约v生产性试验生产性试验、科研性试验科研性试验经费经费时间时间人员人员场地场地20试件数量设计要求试件数量设计要求v试件数量要少而精，以质取胜，切忌盲试件数量要少而精，以质取胜，切忌盲目追求数量目追求数量v尽可能一件多用，以最少试件、最少人尽可能一件多用，以最少试件、最少人力、经费，获得最丰富的资料数据力、经费，获得最丰富的资料数据v由规定的试件数得到预期效果，反映研由规定的试件数得到预期效果，反映研究问题的规律究问题的规律 21未加固砼砌块砌体的对比试验22砼砌块砌体纤维布加固试验23上海共和新路双层高架桥墩结构拟动力试验v缩尺比缩尺比1:5v预预应应力力钢钢绞绞线线加加载载模模拟拟竖竖向向荷载荷载v试验技术研究试验技术研究v项项 目目 获获 2002年年上上海海市市科科技技进步三等奖进步三等奖24vv新型结构新型结构沿沿竖向耗能钢筋混竖向耗能钢筋混凝土核心筒伪静凝土核心筒伪静力试验力试验vv规范背景研究规范背景研究课题课题252.2.4 结构试验对试件设计要求结构试验对试件设计要求v考考虑虑试试件件制制作作、运运输输、安安装装及及加加载载需需要要的的构构造造措施，这对科研性试验尤为重要措施，这对科研性试验尤为重要v为为保保证证试试件件在在预预期期部部位位破破坏坏，获获得得必必要要的的测测试试数据必须对其他部位事先进行局部加强数据必须对其他部位事先进行局部加强v采采取取必必要要的的构构造造措措施施，满满足足试试验验量量测测与与传传感感器器的安装要求的安装要求v各各项项要要求求和和具具体体做做法法等等必必须须在在试试件件设设计计图图中中注注明，并现场参与、监督、指导试件施工制作。明，并现场参与、监督、指导试件施工制作。262.4 结构试验加载设计结构试验加载设计2.4.1 试验加载图式设计原则：试验加载图式设计原则：1）试试验验时时的的荷荷载载应应使使结结构构处处于于某某种种实实际际可可能的最不利情况能的最不利情况2）试试验验时时荷荷载载图图式式要要与与结结构构设设计计计计算算的的荷荷载图式一致载图式一致2728292.4 结构试验加载设计结构试验加载设计v试验时也可采用不同于设计的荷载图式试验时也可采用不同于设计的荷载图式 1）对对设设计计采采用用的的荷荷载载图图式式的的合合理理性性有有怀怀疑疑时时，可可采采用用某某种种更更接接近近于于结结构构实实际际受受力情况的荷载布置方式。力情况的荷载布置方式。2）由由于于受受试试验验条条件件的的限限制制和和为为了了加加载载的的方方便便，可可改改变变加加载载图图式式。但但要要求求不不影影响响结结构构的的工工作作和和试试验验结结果果，采采用用等等效效荷荷载载进行加载。进行加载。30等效荷载等效荷载v等效荷载等效荷载满足结构等效条件而换算满足结构等效条件而换算得到的试验荷载。得到的试验荷载。1）截面应力等效）截面应力等效2）构件变形等效）构件变形等效3）荷载总值等效）荷载总值等效4）作用效果等效（短期与长期作用）作用效果等效（短期与长期作用）31截面应力等效荷载截面应力等效荷载(集中集中 均布均布:P=0.5ql)qPll按截面应力等效按截面应力等效32qPll按构件变形等效按构件变形等效构件变形等效荷载构件变形等效荷载(集中集中 均布均布:P=5/8ql)33等效荷载的问题等效荷载的问题v上上述述示示例例表表明明，截截面面应应力力等等效效：荷荷载载减减少少50；挠度等效：荷载减少；挠度等效：荷载减少37.5问题：问题：1）梁跨中等效，其他截面如何？）梁跨中等效，其他截面如何？2）M等效时等效时,Q是否等效？是否等效？3）截截面面应应力力与与构构件件变变形形不不能能同同时时等等效效，当当截面应力等效时，如何进行截面应力等效时，如何进行挠度修正挠度修正？34截面应力等效时的挠度修正v采用多点集中荷载更接近均布荷载采用多点集中荷载更接近均布荷载352.4.2 试验加载装置设计试验加载装置设计v试试验验装装置置必必须须专专门门设设计计，对对于于现现有有装装置置必必须须按试验要求进行强度、刚度校核按试验要求进行强度、刚度校核1）强强度度满满足足试试验验最最大大荷荷载载要要求求，并并有有足足够够的的强强度度储储备备。注注意意：受受载载后后构构件件强强度度的的提提高高、制制作作误误差差和和理理论论计计算算的的偏偏差差，必必须须事事先先提高荷载装置的强度与承载力。提高荷载装置的强度与承载力。2）刚刚度度满满足足刚刚度度要要求求，防防止止有有过过大大的的变变形，影响试件达到极限荷载后的性能。形，影响试件达到极限荷载后的性能。3637上海和广州地铁隧道衬砌整环试验38392.4.2 试验加载装置设计试验加载装置设计v边边界界条条件件和和变变形形条条件件满满足足受受力力条条件件，能能模模拟拟结结构构的的边边界界条条件件和和变变形形条条件件(特特别别是超静定结构是超静定结构)保证受力的真实性保证受力的真实性v要要注注意意和和防防止止加加载载装装置置由由于于加加载载而而对对试试件产生约束件产生约束402.4.3 结构试验的加载制度结构试验的加载制度v试试验验加加载载制制度度主主要要是是控控制制荷荷载载和和加加载载时时间的关系间的关系v加加载载速速度度的的快快慢慢，加加载载时时间间间间歇歇的的长长短短，荷荷载载分分级级的的大大小小，加加载载、卸卸载载的的循循环环次次数数，恒恒载和空载的时间载和空载的时间静力单调加载静力单调加载静力低周反复加载静力低周反复加载拟动力试验加载拟动力试验加载周期性动力加载周期性动力加载非周期性动力加载非周期性动力加载412.5 结构试验观测设计结构试验观测设计v试验观测设计要求解决的问题试验观测设计要求解决的问题 1）按试验目的要求，确定观测项目）按试验目的要求，确定观测项目 2）按确定量测项目要求选择与布置测点）按确定量测项目要求选择与布置测点(量测参数的部位量测参数的部位)3）选择仪器与量测方法）选择仪器与量测方法422.5 结构试验观测设计结构试验观测设计v按结构受力状态和各部位的变形按结构受力状态和各部位的变形-选择合适的仪器仪表和传感元件选择合适的仪器仪表和传感元件v确确定定仪仪表表和和传传感感元元件件在在试试验验结结构构上上布布置置的位置，方向和数量的位置，方向和数量v量量测测结结构构在在荷荷载载作作用用下下的的反反应应和和实实际际工工作状态作状态(弹性开裂、屈服、破坏弹性、开裂、屈服、破坏)432.5.1 观测项目的确定观测项目的确定v整体变形整体变形反映结构整体工作状况反映结构整体工作状况 挠度，位移，转角，曲率挠度，位移，转角，曲率v局部变形局部变形反映结构局部工作状况反映结构局部工作状况 应变，裂缝，钢筋滑移应变，裂缝，钢筋滑移v广义变形广义变形结构延性结构延性 442.5.2 测点的选择与布置测点的选择与布置v测点宜少不宜多：突出重点、逐步逼近测点宜少不宜多：突出重点、逐步逼近v具具有有代代表表性性：反反映映结结构构工工作作性性能能与与工工作作状态状态v避开缺陷位置避开缺陷位置v布置校核测点布置校核测点v良好的观测条件：减少误差、保证安全良好的观测条件：减少误差、保证安全。45上海音乐厅平移顶升全过程监测462.5.3 仪器的选择与测读原则仪器的选择与测读原则v切切忌忌盲盲目目追追求求仪仪器器精精度度：相相对对误误差差不不超超过过5v仪仪器器量量程程应应满满足足最最大大被被测测值值的的要要求求：宜宜在仪表满量程的在仪表满量程的20%80%范围范围v多点和远距离量测宜选用电测仪器多点和远距离量测宜选用电测仪器v计算机数据采集和数据处理计算机数据采集和数据处理v动动测测试试验验的的仪仪表表，尤尤须须注注意意仪仪器器的的线线性性，频响和相位特性的选择频响和相位特性的选择472.7 结构试验大纲结构试验大纲v试验各过程文件试验各过程文件1）试件施工图及制作要求说明）试件施工图及制作要求说明2）加载装置及仪器布置图）加载装置及仪器布置图3）试验原始记录）试验原始记录4）数据分析处理）数据分析处理5）试验报告）试验报告结构研究试验结构研究试验的重要步骤的重要步骤5W+1H48结构试验大纲结构试验大纲v整个试验的指导性文件整个试验的指导性文件v主要内容主要内容1）目的）目的2）试件设计制作）试件设计制作3）辅助试验）辅助试验4）试件安装）试件安装5）加载方法）加载方法6）量测方法）量测方法7）安全措施）安全措施8）进度计划）进度计划9）附件及其他）附件及其他