結(jié)構(gòu)試驗課件

1、建筑結(jié)構(gòu)試驗建筑結(jié)構(gòu)試驗教教案案主要試驗項目 第一部分 必修試驗 必修試驗一 預應力混凝土空心板鑒定試驗 必修實驗二 簡支鋼桁架非破壞試驗 必修實驗三 鋼筋混凝土短柱偏壓破壞試驗 第二部分 選修試驗 選修實驗一 超聲回彈綜合法測混凝土強度試驗 選修實驗二 懸臂等強度鋼梁的靜力特性試驗 選修實驗三 直線連續(xù)箱梁模型試驗研究 選修實驗四 T形梁橋荷載橫向分布試驗研究必修試驗一 預應力混凝土空心板鑒定試驗一、試驗目的1.學習預應力混凝土受彎構(gòu)件產(chǎn)品鑒定性試驗的基本原理和方法。2.通過測定預應力混凝土空心板的承載力、撓度及裂縫開展情況，對其結(jié)構(gòu)受力性能進行評價。二、試驗對象及儀器設(shè)備1檢驗構(gòu)件：冷拔低

2、碳鋼絲預應力空心板(YKB3051)2加荷設(shè)備：鑄鐵砝碼。3測量設(shè)備：百分表、電阻應變片、靜態(tài)電阻應變儀等。三、結(jié)構(gòu)性能檢驗各項要求1構(gòu)件撓度檢驗要求0ssaa式中： 在正常使用短期荷載檢驗值作用下構(gòu)件跨中的短期撓度實測值（mm），可查中南標，其數(shù)值已包含板的自重 構(gòu)件短期撓度允許值（mm），其值可查中南標0sasa2構(gòu)件的抗裂檢驗要求0crk1crcrsQGQ式中： 板的抗裂檢驗系數(shù)實測值； 板出現(xiàn)裂縫時的外加荷載； 板自重標準值； 構(gòu)件的抗裂檢驗系數(shù)的允許值，可查中南標。0crcrQk1Gcr3承載力檢驗要求 板達到極限承載狀態(tài)時，其承載力檢驗系數(shù)實測值應符合下列要求： 0u0uk1uud

3、QGQ式中： 達到承載力極限狀態(tài)時的外加荷載； 承載力檢驗荷載設(shè)計值，見中南標，其數(shù) 值已包含板的自重； 承載力檢驗系數(shù)允許值，取值如下：當裂縫寬度超過1.5mm或撓度達到跨度的1/50 1.35 受壓區(qū)混凝土破壞 1.45受拉主筋拉斷 1.50斜裂縫寬達1.5mm或斜裂縫末端混凝土剪壓破壞 1.40uQdQu500503000l1=29005012(3)4501 (2 )#圖1 預應力空心板鑒定試驗裝置圖（單位：mm） 五、試驗步驟1按圖1的試驗裝置圖安裝試件和設(shè)備，粘貼應變片及連接導線。2用標準砝碼預加1級均布荷載，注意觀察儀表工作是否正常，然后卸去荷載，排除故障，儀表重新調(diào)零或記錄初讀數(shù)

4、。3正式加載試驗。每級荷載停留5分鐘后讀取荷載、撓度及應變值，記入數(shù)據(jù)原始記錄表中。4當裂縫寬度超過1.5mm或撓度超過1/50跨度（承載力檢驗標志）；或受壓區(qū)混凝土破壞（標志）；或受力主筋拉斷（標志）；或斜裂縫寬達1.5mm或斜裂縫末端混凝土剪壓破壞（標志）；或斜截面混凝土斜壓破壞或受拉主筋端部滑移超過0.2mm（標志）。即認為構(gòu)件達到承載力極限狀態(tài)。 1把原始記錄中的撓度和應變數(shù)據(jù)整理后填入相應表格中。2根據(jù)整理的數(shù)據(jù)，繪制各級荷載下跨中截面荷載撓度關(guān)系曲線，荷載應變關(guān)系曲線。3判定板出現(xiàn)裂縫時的外加荷載和達到承載力極限狀態(tài)時的外加荷載。4計算出 5對構(gòu)件性能進行評定。六、試驗報告u000

5、scra， ，必修試驗二 簡支鋼桁架非破壞試驗 一、試驗目的1.熟悉結(jié)構(gòu)靜載試驗的全部過程。熟悉測力傳感器、位移傳感器、靜態(tài)電阻應變儀的配套使用方法。2.通過桁架節(jié)點位移、桿件內(nèi)力的測量對桁架結(jié)構(gòu)的工作性能作出分析，并驗證理論計算的正確性，加深對理論知識的理解。3.學習試驗方法和試驗結(jié)果的分析整理。二、試驗對象及儀器設(shè)備1.試件：鋼桁架，跨度為4.3m，上下弦采用等邊角鋼2L505,腹桿采用等邊角鋼2L403，節(jié)點板厚為4mm。測點布置見圖1所示。2.加載設(shè)備：反力架、油壓千斤頂。3.測量儀器：百分表、磁性表座、電阻應變片、靜態(tài)電阻應變儀和測力傳感器。三、試驗步驟550550600PABCDE

6、FGHIJKLMNOP代表電阻應變片代表百分表50055055055055050043001234657815162324272819201112141322213029910252617181#23456789圖1 試驗桁架測點布置圖 1.按照圖2所示的試驗裝置圖安裝好加載和測量設(shè)備。電阻應變片已預先貼好，檢查電阻值和連接導線。2.對桁架進行預載試驗。加荷載P=8kN，熟悉各種儀表的測讀，并檢查裝置、試件、儀表等是否正常工作，然后卸載，把發(fā)現(xiàn)的問題及時排除。確認無問題后，所有儀表重新記錄初讀數(shù)或調(diào)零，作好記錄的準備。3.正式試驗。采用油壓千斤頂加載，加載點的最大荷載為48kN，分6級加載，每

7、級8kN，滿載后直接卸載至零。每次加載后停歇5分鐘后再讀取荷載、撓度和應變值，記入原始數(shù)據(jù)記錄表中。圖2 試驗裝置圖 1234567ABCDEFGHIJKLMNOP-鋼支墩；-支座；-鋼墊板；-油壓千斤頂-測力傳感器；-反力架橫梁；-桁架四、試驗結(jié)果的整理、分析和試驗報告1數(shù)據(jù)整理把原始記錄表中的撓度和應變數(shù)據(jù)整理后填入相應表格中。2桁架下弦節(jié)點撓度的整理與分析 桁架滿荷載時，比較下弦各節(jié)點撓度實測值與理論值（考慮支座剛性位移的影響修正）。并繪制滿荷載作用下，桁架下弦的實測與理論撓度曲線。 繪制桁架下弦節(jié)點K、M的實測與理論的荷載-撓度曲線3桁架桿件的內(nèi)力分析對桁架各桿件在各級荷載作用下內(nèi)力實

8、測值與理論值進行比較。一、試驗目的1通過試驗初步掌握矩形截面柱靜載試驗的一般方法。2觀察偏心受壓柱的整個破壞過程及其破壞特征。3通過試驗了解偏心受壓構(gòu)件理論計算的依據(jù)和分析方法，觀察偏心受壓柱的破壞特征及強度變化規(guī)律，進一步增強對鋼筋混凝土構(gòu)件試驗的研究和分析能力。加強學生對理論知識的理解。二、試驗對象及儀器設(shè)備1試件：矩形截面鋼筋混凝土短柱，混凝土設(shè)計強度為C30，鋼筋為I級，具體尺寸和配筋見圖1所示。2加載設(shè)備：5000kN長柱式壓力試驗機。3測量儀器：電阻應變片、靜態(tài)電阻應變儀、位移計、讀數(shù)顯微鏡和放大鏡等。必修試驗三 鋼筋混凝土短柱偏壓破壞試驗2409008050051004 1012

9、0801201202 101202 10AAA-A截面圖1 試驗構(gòu)件尺寸及配筋圖在柱子的中央截面混凝土受拉面及受壓面各布置兩個應變測點。在縱向受力鋼筋中部各布置一個應變測點。如圖2所示。在柱背面布置3個位移計，用來測量短柱的側(cè)向位移。具體位置見圖2，偏心距 =40mm。0e三、試驗方案0e24080500120801202 1 3 4e0幾何中心加載線混凝土應變測點鋼筋應變測點正面背面Pe0幾何中心30303030AAA-A截面200250200250圖2 試驗裝置與測點布置圖 測試的主要內(nèi)容有：測定每級荷載下中央截面混凝土和鋼筋的應變值。測定每級荷載下試驗柱的側(cè)向位移值。用放大鏡仔細觀察裂縫

10、的出現(xiàn)，并標記裂縫出現(xiàn)的部位及延伸長度。用讀數(shù)顯微鏡測定主要裂縫的寬度，并作詳細記錄。測定柱的開裂荷載及極限承載力。試件破壞后，繪制偏心受壓短柱的破壞形態(tài)圖。四、試驗步驟1試驗前準備對混凝土和鋼筋做材性試驗。根據(jù)實測的材料力學性能計算出預計的開裂荷載和破壞荷載。2試件就位(1) 試件就位之前，將混凝土應變測點表面清理干凈，粘貼好應變片并用導線引出。(2) 試件就位及幾何對中后，將加載點移至偏心距處，偏心距為40mm。加適量的初載，固定好試件，并安裝好位移計。3加載(1) 預加載試驗，預載值應不超過開裂荷載值，并調(diào)試儀表。(2) 加初載，各儀表調(diào)零或讀取初讀數(shù)。本試驗初載5kN，荷載分級20kN

11、，每加一級荷載，持荷5分鐘后，測讀各測點的讀數(shù)，直至破壞。同時注意觀測裂縫、觀察和記錄試件的破壞過程和破壞特征。五、試驗結(jié)果的整理、分析和試驗報告1.記錄鋼筋及混凝土的材性指標，并計算出預計的開裂荷載和破壞荷載2.把原始記錄表中的撓度和應變數(shù)據(jù)整理后填入相應表格中。3.根據(jù)試驗整理的數(shù)據(jù)，計算各級荷載下，靠近縱向力一側(cè)（正面）受力鋼筋及混凝土應變平均值和離縱向力較遠一側(cè)（背面）受力鋼筋及混凝土應變平均值，并繪出荷載混凝土平均應變關(guān)系曲線、荷載鋼筋平均應變關(guān)系曲線。4繪出偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)展開圖。5根據(jù)位移實測數(shù)據(jù)，繪制短柱實測的Pf（中截面?zhèn)认蛭灰疲┣€。6判定出實際的開裂荷載和極限荷載。

12、并與預計的開裂荷載和破壞荷載對比。六、思考題1偏心受壓構(gòu)件的破壞現(xiàn)象與哪些情況有關(guān)?2大、小偏心受壓構(gòu)件破壞形式有何特點?第二部分 選修試驗選修試驗一 超聲回彈綜合法測混凝土強度試驗一、試驗目的1學習和掌握混凝土回彈儀的使用方法。2學習和掌握非金屬超聲波檢測儀的使用方法。3掌握超聲回彈綜合法檢測及推定混凝土強度的方法。4掌握壓力試驗機檢測混凝土試塊強度的方法。二、試驗對象及儀器設(shè)備1試件：150mm的標準立方體試塊一組（3個試件）。2測試儀器：非金屬超聲波檢測儀、中型混凝土回彈儀、壓力試驗機和游標卡尺。三、試驗原理混凝土強度與超聲波在其中傳播的速度具有一定的相關(guān)性，混凝土強度越高，其傳播速度就

13、愈大。 混凝土回彈值R越大，表明混凝土表面的硬度越大。混凝土表面的硬度與混凝土強度之間存在相應關(guān)系，通常情況下，混凝土表面硬度越大，混凝土強度越高。因此，通過測量混凝土表面的硬度可間接推定混凝土強度值。 由于回彈法是根據(jù)混凝土表面硬度推定其強度值，只能反映混凝土表面質(zhì)量，當混凝土碳化深度較大時，實測出的是碳化后混凝土表面硬度情況，對混凝土內(nèi)部情況很難確定。而超聲波可穿過混凝土內(nèi)部，其縱波波速與混凝土強度有較好的相關(guān)性，受碳化深度影響不大，但是單獨應用時由于影響因素較多，測試精度較差。采用兩種方法綜合測試時，可以互相校正，消除一些不利因素的影響，提高測試精度。四、試驗步驟1整理試件。將被測試件四

14、個澆筑側(cè)面上的塵土、污物等擦拭干凈。2在試件測試面上標示超聲測點。取試塊澆筑方向的一個側(cè)面為測試面， 在測試面上畫出相對應的3個測點（圖2）。 澆筑面b1=150 37.537.537.537.537.537.537.537.5測點1測點2測點3b22 測點布置圖(單位：mm)3測量試件的超聲測距。采用游標卡尺或鋼卷尺，在超聲測試面的兩側(cè)邊緣處逐點測量兩測試面的垂直距離，精確到1mm，作為測點的超聲測距值123lll、 、4測量試件的聲時值。換能器直接耦合，校核儀器的聲時初度數(shù)to，精確至0.1s。在試件兩個測試面的對應測點位置涂抹耦合劑，將一對發(fā)射和接收換能器耦合在

15、對應測點上，并始終保持兩個換能器的軸線在同一直線上。逐點測讀聲時讀數(shù)123ttt、 、5計算聲速值。分別計算 3個測點的聲速值v ，取 3 個測點聲速的平均值作為該試件混凝土中聲速代表值v，即：31013iiilvttvilit0t式中： 試件混凝土中聲速代表值（km/s）； 第i個測點超聲測距(mm)，精確至1mm； 第i個測點混凝土中聲時讀數(shù)（s） 聲時初讀數(shù)（s）。 6測量回彈值。先將試件超聲測試面的耦合劑擦拭干凈，再置于壓力機上下承壓板之間，使另外一對側(cè)面朝向便于回彈測試的方向，然后加壓至3050kN并保持此壓力?；貜棞y試時，應始終保持回彈儀的軸線垂直于混凝土測試面，分別在試件兩個相對

16、側(cè)面上各測點回彈值（共16個測點），精確至1。回彈測點具體位置見圖2。剔除個最大值和個最小值，取余下10個有效回彈值的平均值作為該試件的回彈代表值R，計算精確至 0.1。 7抗壓強度試驗?；貜椫禍y試完畢后，卸去荷載，用游標卡尺測量回彈面的尺寸，精確到1mm。將回彈測試面放置在壓力機承壓板正中，按現(xiàn)行國家標準普通混凝土力學性能試驗方法GB/T50081的規(guī)定速度連續(xù)均勻加荷至破壞（當混凝土的強度等級低于C30時，加荷速度應為0.30.5MPa/秒）。計算抗壓強度實測值，精確至 0.1MPa。 五、試驗報告要求1按要求填寫超聲檢測、回彈檢測和壓力試驗的原始記錄, 計算平均聲速和平均回彈值。2根據(jù)平

17、均聲速和平均回彈值R，推定混凝土的強度。3把超聲回彈綜合法測得的混凝土強度與壓力機實際測得的強度進行對比，比較兩者的區(qū)別并分析原因。4試驗總結(jié)和體會。選修試驗二 懸臂等強度鋼梁的靜力特性試驗 一、試驗目的1掌握應變片的粘貼技術(shù)。2了解等強度梁的力學特性。3認識結(jié)構(gòu)靜載試驗常用的量測儀器的使用方法。4加深對課堂所學理論知識的理解，培養(yǎng)試驗研究動手能力及結(jié)構(gòu)計算分析能力。二、試驗對象及儀器設(shè)備1試件：等強度鋼懸臂梁。2加載設(shè)備及測試儀器：標準砝碼、電阻應變片、靜態(tài)電阻應變儀、位移計、鋼尺和游標卡尺等。三、試驗方案在等強度懸臂梁上粘貼電阻應變片，如圖1所示。并安裝位移計 然后在等強度梁端施加砝碼，測

18、量其在不同截面的應變及梁端撓度值。x =1001x =2002x =3003x =4004L=5001#2#4#3#6#5#8#7#P1b =802b =1203b =1604b=200h=5位移計加載點加載點b =4020圖1 懸臂鋼梁尺寸及測點布置圖(長度單位：mm) 四、試驗步驟1用游標卡尺及鋼尺量測等強度懸臂鋼梁的幾何尺寸（包括總長L，根部寬度b，平均厚度h等），詳見圖1所示，每個數(shù)據(jù)測3次，取其平均值做為幾何尺寸。2按“電阻應變片粘貼技術(shù)”要求粘貼好應變片，引出導線。在梁端加載點處安裝好位移計。3在梁端逐級施加砝碼（每級加50N）；量測懸臂梁在相應荷載作用下各相應點的應變值和撓度值，

19、共加兩級載荷，即50N、100N。4加、卸載三次（即重復步驟3共3次），得到三組讀數(shù)值，取其平均值作為該梁在相應荷載下的應變值和撓度值。1整理試驗數(shù)據(jù)。2算出梁截面 的應力及加載點(懸臂端)的撓度。五、試驗結(jié)果的整理、分析1234xxxx、 、 、六、試驗報告要求 1記錄幾何尺寸的測量值。 2寫出懸臂端撓度的推導過程。 3根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，比較應力及撓度實測值與理論計算值。 4分析實測值與理論計算值產(chǎn)生差別的原因。選修試驗三 直線連續(xù)箱梁模型試驗研究一、試驗目的1研究均布荷載作用下箱梁各控制截面應力應變橫向分布規(guī)律。2研究在均布荷載作用下的剪力滯效應問題。3加深對課堂所學理論知識的理解，培養(yǎng)試驗研

20、究動手能力及結(jié)構(gòu)計算分析能力。二、試驗對象及儀器設(shè)備1直線兩跨連續(xù)箱梁模型，具體尺寸見圖1。2儀器設(shè)備：橡膠支座墊塊、加載用標準砝碼、電阻應變片、靜態(tài)電阻應變儀、位移計10個、力傳感器、稱重顯示器。1350252750162.5237162.51919600135025AABBCC18mm橫隔板600252258082.515157.51817.881002582.580圖1 模型具體尺寸（a）平面圖（b）截面圖三、試驗方案 在每個橫隔板處用橡膠支座墊塊支撐，得到兩跨連續(xù)箱梁。每個橡膠支座處都布置力傳感器以便測得支座反力。為了研究均布荷載下箱梁各截面應力應變橫向分布規(guī)律和剪力滯效應。通過試驗測

21、定荷載作用下結(jié)構(gòu)的應變和撓度變化。利用5kg和10kg標準砝碼施加均布荷載。分4級加載：前兩級每級加12個5kg砝碼，后兩級每級加6個10kg砝碼。最大荷載為480kg。在模型兩跨跨中截面（A-A和C-C）均勻安裝位移計及粘貼應變片（圖2），在中支座截面（B-B）安裝位移計及粘貼應變片（圖3）。在端支座處安裝位移計測量支座沉降。642019181716151413121110987532164222120191817161514131211109875321123578910111213141516171819202122461235789101112131415161718192046圖2

22、A-A和C-C 截面的測點布置圖3 B-B截面的測點布置四、試驗步驟1模型準備。連續(xù)直線箱梁有機玻璃模型已經(jīng)預先制作好，應變片也已貼好。2安裝模型，安裝力傳感器、位移計等儀器，連接應變片的導線。3在箱梁頂部板上對稱地施加均布荷載；每加一級荷載，持荷5分鐘，測讀支座反力及各測點的應變和位移數(shù)據(jù)，加載到最大荷載后分兩級卸載。 五、試驗報告要求1對原始的位移、應變和支座反力數(shù)據(jù)進行整理。2繪出各級荷載下各截面的應變橫向分布曲線。3繪出箱梁腹板應變沿截面高度的分布曲線。4繪出各級荷載作用下?lián)隙确植记€（撓度值取平均撓度值）。5分析頂板和底板的剪力滯效應分布規(guī)律。6試驗總結(jié)和體會。選修試驗四 T形梁橋荷

23、載橫向分布試驗研究一、試驗目的1了解有、無中橫隔板時T形梁的荷載橫向分布變化規(guī)律。2加深對課堂所學理論知識的理解,初步培養(yǎng)試驗研究動手能力及結(jié)構(gòu)計算分析能力。3掌握試驗量測數(shù)據(jù)的整理、分析方法。二、試驗對象及儀器設(shè)備1試件為2個T形梁橋有機玻璃模型，其中一個無中橫隔板，另一個有中橫隔板，模型比例均為1:20。模型由5片T梁肋組成，如圖1、圖2所示，每個模型T梁跨中底面貼電阻應變片，每個模型T梁跨中底部布置位移計。2加荷設(shè)備：杠桿、砝碼、吊籃。3測量設(shè)備：壓力傳感器及測力顯示器（精度1N）、靜態(tài)電阻應變片及靜態(tài)電阻應變儀、位移計。應變片1#5106532.535042010243410502462#3#4#5#65656532.5555524624320102525025025025025A4465623ABBA-A半剖面6257C52.52.559B-B半剖面C大樣應變片1#2#3#4#5#56532.535065656532.555201010209961050252565623A