建筑結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)

5建筑結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)

靜載作用是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不引起加速度或加速度可以忽略的直接作用。結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)中最常見的是單調(diào)加載靜力試驗(yàn)。

單調(diào)加載是指在短期內(nèi)對(duì)試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行平穩(wěn)地一次連續(xù)施加荷載，荷載從零開始一直到結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞或達(dá)到預(yù)定荷載或是在短時(shí)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。5.1概述加載程序：試驗(yàn)期間荷載與時(shí)間的關(guān)系。一般靜載試驗(yàn)加載程序分為預(yù)載、標(biāo)準(zhǔn)荷載、破壞荷載三個(gè)階段。分級(jí)加（卸）載目的：

1）控制加載速度

2）觀察和分析結(jié)構(gòu)變形

3）統(tǒng)一各點(diǎn)加載步調(diào)5.2受彎構(gòu)件的靜力試驗(yàn)正位試驗(yàn)，一端采用鉸支座，另一端采用滾動(dòng)支座，支座下面用支墩安置在地面上，要求牢固和穩(wěn)定。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：梁：常用液壓加載器和分配梁，或用液壓同步加載器。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。吊車梁：采用液壓加載，試驗(yàn)時(shí)的加載圖式要按最布利荷載布置決定集中荷載的作用位置。1.試件的安裝和加載方法

構(gòu)件試驗(yàn)的荷載圖式應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定和結(jié)構(gòu)實(shí)際受載情況，有時(shí)也可以采用等效的原則進(jìn)行換算，即使試驗(yàn)構(gòu)件的內(nèi)力圖形與設(shè)計(jì)或?qū)嶋H的內(nèi)力圖形相等或接近，并使兩者最大受力面的內(nèi)力值相等。為保證變形相等，也可按同樣原則求得變形相等的等效荷載。

ql2/8ql/2ql2/8ql2/8ql/2ql/2PP=ql/2PPPP=ql/4例：某梁設(shè)計(jì)跨度為5m，設(shè)計(jì)荷載為均布荷載100KN/m，實(shí)驗(yàn)時(shí)，只有一臺(tái)液壓加載器，最大加載壓力為600KN，采用四個(gè)集中力的形式模擬均布荷載，分配梁不限，試確定加載圖式。解：（1）計(jì)算該設(shè)計(jì)梁的內(nèi)力并繪制內(nèi)力圖形

Mmax=ql2/8=312.5KNmQmax=ql/2=250KN內(nèi)力圖形如圖。

（2）設(shè)計(jì)加載圖式荷載總值=100*5=500KN四個(gè)集中力大小=500/4=125KN作用點(diǎn)的位置：第一個(gè)距支座L/8=625mm其它荷載相距L/4=1250mm分配梁：單跨，上下兩層，上層支座在下層分配梁跨中。（3）計(jì)算該實(shí)驗(yàn)梁的內(nèi)力并繪制內(nèi)力圖形試驗(yàn)項(xiàng)目和測(cè)點(diǎn)布置試驗(yàn)項(xiàng)目:

鑒定性試驗(yàn)：承載力、抗裂度和各級(jí)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(cè)外，還測(cè)量構(gòu)件某些部位的應(yīng)力。測(cè)點(diǎn)布置：（1）撓度測(cè)量：

撓度是梁性能當(dāng)中很重要的一個(gè)性質(zhì)。它能反映梁的整體變形。同時(shí)通過撓度的變化，也能看出梁局部出現(xiàn)破壞的情況。撓度測(cè)量時(shí)必須考慮支座沉陷的問題，如果跨中的撓度是相對(duì)于地面的話，最少應(yīng)該布置三個(gè)測(cè)點(diǎn),如圖。對(duì)跨中：對(duì)其它點(diǎn)：由于支座承受的巨大作作用力，可能使地地面沉陷，因此儀儀器架子應(yīng)離支座座遠(yuǎn)一些。跨度較大的梁測(cè)點(diǎn)數(shù)量量應(yīng)增至5~7個(gè)，且對(duì)稱布置。撓度測(cè)量后應(yīng)繪制荷載—撓度曲線和各級(jí)荷載作用下下的撓度曲線（叫梁的撓度曲線線，最少5個(gè)測(cè)點(diǎn)），根據(jù)需需要有時(shí)還需要繪繪制撓度—時(shí)間曲線。（2）應(yīng)變的測(cè)量應(yīng)變是反應(yīng)梁局部變形形的一個(gè)量，所以以測(cè)出來就是某一一個(gè)截面的應(yīng)變，，一般選擇如下部部位：首先，要選擇在彎彎矩或者剪力最大大的地方。第二，彎矩和剪力力均比較大的截面面。第三，截面面積突突變的地方。第四，抗彎或者抗抗剪控制截面。對(duì)于一般的做研究性試試驗(yàn)的梁，大多采采用如下加荷模式式。中間是一個(gè)純純彎段，便于研究究正載面的強(qiáng)度，，沒有剪力的影響響。而在兩端主要要是剪力的影響，，彎矩就逐漸減小小了。ql2/8ql/2PP=ql/2純彎區(qū)段應(yīng)變的測(cè)測(cè)量純彎區(qū)段應(yīng)變的測(cè)量主要包包括：最大應(yīng)變的的測(cè)量，應(yīng)變的分分布測(cè)量，受壓區(qū)區(qū)高度測(cè)量和受拉拉主筋的應(yīng)變測(cè)量量。研究最大應(yīng)變時(shí)，可只只在梁的上下兩個(gè)個(gè)表面貼應(yīng)變片。。為減少誤差，上上下應(yīng)變片應(yīng)設(shè)在在梁截面的對(duì)稱軸軸上，或在對(duì)稱軸軸兩側(cè)各設(shè)一個(gè)（（共4個(gè)），以求平均均值。純彎區(qū)段應(yīng)變的測(cè)測(cè)量研究某截面上應(yīng)變的分分布情況和中和軸軸的位置（即受壓壓區(qū)高度的變化）），要在這個(gè)截面面上貼應(yīng)變片。一一般應(yīng)變片不少于于五片。當(dāng)梁截面面高度較大時(shí)，還還可以增加?？梢砸缘染嗖贾?，也可可外密里疏。有有時(shí)也可以用手持持式應(yīng)變儀來測(cè)量量。純彎區(qū)段應(yīng)變的測(cè)測(cè)量研究受拉主筋的應(yīng)力情情況一般是在主筋筋上預(yù)先貼好應(yīng)變變片，或預(yù)留孔洞洞，后貼應(yīng)變片。。彎矩與剪力共同作作用區(qū)段的測(cè)量應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，應(yīng)貼應(yīng)變花花。箍筋和彎起鋼筋的的應(yīng)變測(cè)量為研究抗剪強(qiáng)度和受受拉混凝土開裂后后，鋼筋的應(yīng)力變變化問題，應(yīng)測(cè)箍箍筋和彎起鋼筋的的應(yīng)變。測(cè)點(diǎn)布置置如圖：可采用預(yù)預(yù)埋式或預(yù)留孔洞洞式。翼緣與孔邊邊應(yīng)力測(cè)量量翼緣較寬的的T形梁，如現(xiàn)現(xiàn)澆肋型樓樓蓋，翼緣緣應(yīng)力分布布不均勻。。構(gòu)件開洞后后，易產(chǎn)生生應(yīng)力集中中。校核測(cè)點(diǎn)的的布置為了能夠正確的的掌握測(cè)量量的正確性性，一般要要設(shè)置校核核測(cè)點(diǎn)。。即應(yīng)力已已知的點(diǎn)，，比如梁邊邊緣凸緣處處，應(yīng)力為為零。（3）裂縫測(cè)量量主要包括測(cè)測(cè)定開裂荷荷載、位置置、裂縫的的發(fā)展和分分布、裂縫縫的寬度和和深度。測(cè)定鋼筋混混凝土梁的的抗裂性能能。垂直裂縫測(cè)定：一般產(chǎn)生在在彎矩最大大受拉區(qū)段段，在該區(qū)區(qū)段連續(xù)或交替布置測(cè)點(diǎn)。。有垂直裂縫縫和斜裂縫縫斜截面上的的主拉應(yīng)力力裂縫，經(jīng)經(jīng)常出現(xiàn)在在剪力較大大的區(qū)域內(nèi)內(nèi)，箱型截截面或工字字形截面，，腹板的中中和軸或腹腹板與翼緣緣相交接的的腹板常是是主拉應(yīng)力力較大的部部位。斜截面裂縫縫測(cè)定裂縫寬度的的測(cè)量一般是用0.01mm和0.05mm的讀數(shù)放大大鏡肉眼觀觀測(cè)，并記記錄。每一構(gòu)件中中測(cè)定裂縫縫寬度的裂裂縫數(shù)量不不少于3條，包括第第一條及開開裂最大的的一條。裂縫的標(biāo)注注和描繪試驗(yàn)過程中中隨著裂縫縫的出現(xiàn)和和開展，應(yīng)應(yīng)該將裂縫縫的發(fā)展情情況標(biāo)注在在試驗(yàn)構(gòu)件件上，最后后根據(jù)裂縫縫的標(biāo)注在在紙上繪制制裂縫的展展開圖。試件上的標(biāo)標(biāo)注方法：：在每條裂裂縫邊上1~3mm處平行畫出出裂縫的走走向，并標(biāo)標(biāo)明裂縫的的編號(hào)、每每一級(jí)荷載載下裂縫的的開展位置置（用小橫橫線表示））、裂縫的的寬度等。。裂縫的標(biāo)注注和描繪500KN,0.01mm1000KN,0.015mm1500KN,0.025mm5.3受壓構(gòu)件的的試驗(yàn)包括軸心受受壓和偏心心受壓柱。。試件安裝和和加載方法法：正位和和臥位。對(duì)軸壓構(gòu)件件，一般應(yīng)應(yīng)先進(jìn)行幾幾何對(duì)中，，即將構(gòu)件件軸線對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)作用力的的中心線。。然后進(jìn)行行物理對(duì)中中，即加載載達(dá)20%~40%時(shí)，測(cè)中央央截面兩側(cè)側(cè)或四個(gè)面面的應(yīng)變，，并調(diào)整作作用力軸線線，使各點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)變均勻勻，之后才才可以繼續(xù)續(xù)試驗(yàn)。偏壓構(gòu)件在在物理對(duì)中中后，沿加加力線量出出偏心距，，加載點(diǎn)移移至偏心距距處，才可可以試驗(yàn)。。試驗(yàn)項(xiàng)目和和測(cè)點(diǎn)布置置應(yīng)觀測(cè)破壞荷荷載、各級(jí)級(jí)荷載下的的側(cè)向撓度度及變形曲曲線、控制制截面的應(yīng)應(yīng)力變化規(guī)規(guī)律及裂縫縫的開展情情況。破壞荷載：：力傳感器器撓度：百分分表或位移傳感器器或正位實(shí)實(shí)驗(yàn)用經(jīng)緯儀曲率：曲率率計(jì)受壓區(qū)砼應(yīng)變：應(yīng)變變片+應(yīng)變儀，應(yīng)變片后貼，且對(duì)對(duì)稱軸線或或沿軸線布布置。鋼筋應(yīng)變：：應(yīng)變片+應(yīng)變儀，應(yīng)應(yīng)變片預(yù)埋埋5.4量測(cè)數(shù)據(jù)的的整理簡支試件的的撓度修正正：由于支座沉沉降、試件件自重和加加載設(shè)備重重、加載圖圖式及預(yù)應(yīng)應(yīng)力反拱的的影響，撓撓度計(jì)所測(cè)測(cè)撓度數(shù)據(jù)據(jù)并非試件件本身的絕絕對(duì)撓度，，故應(yīng)對(duì)其其修正。as,p0=(aq0+ag0-ap)φaq0--消除支座沉沉降后的撓撓度實(shí)測(cè)值值；當(dāng)支座座反力作用用線上不能能安裝儀表表時(shí)，還應(yīng)應(yīng)考慮支座座測(cè)點(diǎn)偏移移系數(shù)；ag0--試件自重和和加載設(shè)備備重引起的的撓度；ag0=(Mg/Mb)*ab0Mg---是試件自重重和加載設(shè)設(shè)備重產(chǎn)生生的彎距。。Mb、ab0---分別是試件件出現(xiàn)裂縫縫前一級(jí)荷荷載產(chǎn)生的的彎距和撓撓度實(shí)測(cè)值值。ap----預(yù)應(yīng)力鋼筋筋的預(yù)壓作作用使構(gòu)件件產(chǎn)生反拱拱；對(duì)研究究性試驗(yàn)取取實(shí)測(cè)值，，對(duì)鑒定性性試驗(yàn)取計(jì)計(jì)算值；φ----因加載圖式式變化產(chǎn)生生的修正系系數(shù)。見表表5.1采用等效荷荷載圖式加加載試驗(yàn)時(shí)時(shí)，由于等等效時(shí)僅考考慮了控制制內(nèi)力相等等的原則等等效，故應(yīng)應(yīng)對(duì)測(cè)量的的撓度進(jìn)行行修正。均布荷載1.0，四四分點(diǎn)等效效乘0.91,三三分點(diǎn)等效效乘0.98，四集集中力八分分點(diǎn)等效乘乘0.99，八集中中力十六分分點(diǎn)1.00。懸臂試件的撓度度修正懸臂構(gòu)件在在自由端的的撓度要考考慮固定端端的沉降和和轉(zhuǎn)角以及及試件自重重和加載設(shè)設(shè)備重的影影響。修正如下：：其中：----消除支座沉沉降和轉(zhuǎn)角角后的自由由端撓度值值。、----自重重和加載設(shè)設(shè)備重產(chǎn)生生的撓度值值和固端彎彎距。、----出出現(xiàn)裂縫前前一級(jí)荷載載撓度實(shí)測(cè)測(cè)值和固端端彎距。φca----加載圖式修修正系數(shù)截面內(nèi)力的確定定應(yīng)變值確定后即即可求出截截面上的應(yīng)應(yīng)力和內(nèi)力力。軸心受力構(gòu)件的的內(nèi)力：：n個(gè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)變變的平均值值壓彎與拉彎試件件的內(nèi)力壓彎與拉彎彎試件的內(nèi)內(nèi)力有軸向向力N和平面內(nèi)彎彎距M。應(yīng)變計(jì)數(shù)數(shù)量應(yīng)不少少于所求內(nèi)內(nèi)力數(shù)。內(nèi)力計(jì)算公公式為：y1y2ε1ε2=+當(dāng)時(shí)時(shí)：雙向彎曲試件的的內(nèi)力x1x2y1y2ε2ε1ε3ε4abcd雙向彎曲的的內(nèi)力有N、Mx、My，測(cè)點(diǎn)對(duì)稱稱布置在邊邊緣纖維處處，角點(diǎn)纖纖維處的應(yīng)應(yīng)變?chǔ)臿、εb、εc、εd可用外插法法計(jì)算。5.5結(jié)構(gòu)性能的的評(píng)定應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)結(jié)果和國家家規(guī)范有關(guān)關(guān)要求對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)的某項(xiàng)項(xiàng)性能作出出評(píng)定。評(píng)評(píng)定結(jié)果為為合格和不不合格兩種種。結(jié)構(gòu)的承載載力檢驗(yàn)：：兩種檢驗(yàn)方方法：按允允許值檢驗(yàn)驗(yàn)和按實(shí)際際承載力檢檢驗(yàn)。1、按允許許值檢驗(yàn)：：即承載力力試驗(yàn)荷載載值應(yīng)不超超過規(guī)范規(guī)規(guī)定的允許許值。按下下式計(jì)算：：為構(gòu)件的承承載力檢驗(yàn)驗(yàn)系數(shù)實(shí)測(cè)測(cè)值，即承承載力檢驗(yàn)驗(yàn)荷載實(shí)測(cè)測(cè)值與承載載力檢驗(yàn)荷荷載設(shè)計(jì)值值的比值。。承載力荷載載效應(yīng)實(shí)測(cè)測(cè)值s承載力檢驗(yàn)驗(yàn)荷載效應(yīng)應(yīng)設(shè)計(jì)值。。結(jié)構(gòu)重要性性系數(shù)，根根據(jù)安全等等級(jí)有1.1,1.0,0.9。為構(gòu)件承載載力檢驗(yàn)系系數(shù)允許值值，見表5.6承載力檢驗(yàn)驗(yàn)標(biāo)志及檢檢驗(yàn)系數(shù)受力情況受拉（軸拉、偏拉、受彎、大偏壓）受壓受剪標(biāo)志編號(hào)B1B2B3B4B5B6承載力檢驗(yàn)標(biāo)志裂縫>1.5mm,撓度>1/50受壓砼壓壞受力主筋拉斷砼壓壞斜裂縫>1.5mm或斜裂縫末端砼剪壓破壞斜壓破壞或主筋端部滑脫1-3級(jí)鋼冷拉1-2級(jí)冷拉3-4級(jí)熱處理鋼筋、鋼絲、鋼絞線1-3級(jí)鋼、冷拉1-2級(jí)冷拉3-4級(jí)熱處理鋼筋、鋼絲、鋼絞線檢驗(yàn)系數(shù)1.21.251.451.251.301.401.501.451.351.502、按承載力力檢驗(yàn)其中：：按按實(shí)配鋼筋筋面積計(jì)算算的承載力力值與承載載力荷載效效應(yīng)設(shè)計(jì)值值的比值。。承載力極限限狀態(tài)的標(biāo)標(biāo)志對(duì)軸心受拉拉、偏心受受拉、受彎彎、大偏心心受壓構(gòu)件件，承載力力極限狀態(tài)態(tài)的標(biāo)志有有下述幾方方面：當(dāng)正常配筋筋時(shí)，通常常是受拉主主筋先屈服服，進(jìn)而受受拉主筋處處的裂縫寬寬度達(dá)到1.5mm或撓度達(dá)到到跨度的1/50倍。對(duì)于超筋構(gòu)構(gòu)件，受壓壓區(qū)砼一般般先破壞（（裂縫寬度度和撓度沒沒達(dá)到上述述值）。對(duì)于少筋構(gòu)構(gòu)