公路水运工程试验检测第三章.ppt
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1、第三章 结构构件单调加载静力试验,3.1 概述3.2 结构单调加载静力试验的加载制度3.3 基本构件的单调加载静力试验,3.1 概述,单调加载静力试验是指在短时期内对试验对象进行平稳地一次连续施加荷载,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。,单调加载静力试验用于,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。混凝土构件还有荷载与开裂的相关关系和反映结构构件变形与时间关系的徐变问题。钢结构构件则有比之其他构件更为突出的局部或整体失稳问题。,3.2 结构单调加载静力试验的加载制度,
2、试验加载制度指的是试验进行期间荷载与时间的关系。正确制订试验的加载制度和加载程序,才能够正确了解结构的承载能力和变形性质,才能够将试验的结果相互进行比较。,3.2 结构单调加载静力试验的加载制度,在试验结构构件的刚度和裂缝宽度时,要确定正常使用极限状态试验荷载值在试验结构构件抗裂性时,要确定开裂试验荷载值;在试验结构构件承载力时,要确定承载能力极限状态试验荷载值。,3.2 结构单调加载静力试验的加载制度,结构静力试验一般包括:预加载标准荷载破坏荷载三个阶段的一次单调静力加载。,3.2 结构单调加载静力试验的加载制度,图31是一个典型的单调静力试验的加载程序。即先分级加载到试验需要相应的试验荷载
3、值,然后在满载情况下停留足够长的时间,观测变形的发展再作分级卸载,卸完后给以一定的空载时间最后再分级逐步加载至结构破坏。,3.2 结构单调加载静力试验的加载制度,分级加载级间间歇时间的长短取决于结构变形发展情况,即要求在试验分级加载的时间间歇内结构的变形基本上能充分地反映出来。如果间歇时间过短,结构的变形未能充分反映,就会得到偏小的变形数值,在进行破坏试验时,就会得到偏高的极限荷载实测值,影响试验结果的正确性。,3.2 结构单调加载静力试验的加载制度,混凝土结构试验时从加载结束到下一级开始加载,每级荷载的间歇时间不应少于10min,在上述间歇时间内同时进行结构反应的量测。钢结构试验时,间歇时间
4、可少于10min。,3.2 结构单调加载静力试验的加载制度,混凝土结构为了检验结构的刚度和抗裂性能,设计要求按正常使用极限状态对变形和裂缝宽度进行验算。对于要求试验变形和裂缝宽度的构件,要求在使用状态短期试验荷载作用下进行恒载试验,恒载持续时间不应少于30min。,3.2 结构单调加载静力试验的加载制度,科研性试验要求在开裂试验荷载计算值作用下恒载持续30min;生产鉴定性试验应不少于10min,如果在施加开裂试验荷载前已经出现裂缝,则可不必进行恒载。,3.2 结构单调加载静力试验的加载制度,为了使卸载后结构变形的充分恢复,试验要求有一定的空载持续时间一般为恒载时间的1.5倍对于一般混凝土构件
5、为45min,3.2 结构单调加载静力试验的加载制度,在结构进行正式加载试验前,一般均需要对结构进行预载试验。预载的目的首先是使结构进入正常的工作状态,特别是对尚未负载的新结构构件如木结构在制造时节点与结合部分难免存在缝隙,经过预载可使其进一步密实,3.2 结构单调加载静力试验的加载制度,通过预载可以检查现场的试验组织工作和人员工作情况,检查全部试验装置和荷载设备的可靠性,对整个试验起演习作用。通过预载试验发现的问题,都必须逐一认真加以解决。,3.2 结构单调加载静力试验的加载制度,预载试验所用的荷载一般是分级荷载的12级。由于混凝土结构构件抗裂试验的结果离散性较大,因此预载值应严格控制不使结
6、构开裂,预载时的加载值不宜超过该试件开裂试验荷载计算值的70。,3.2 结构单调加载静力试验的加载制度,最后在整个试验加载过程中尚应注意考虑结构自重的影响,应作为试验荷载的一部分。作用在结构上的加载设备的重力,应在施加的荷载中扣除,且不宜大于使用状态试验荷载的20。,3.2 结构单调加载静力试验的加载制度,试验加载制度是指结构试验进行期间控制载与加载时间关系包括:加载速度的快慢加载时间间歇的长短分级荷载的大小加载循环的次数,3.3 基本构件的单调加载静力试验,3.3.1 受弯构件的试验,一、试件的安装和加载方法,预制板和梁等受弯构件一般都是简支的在试验安装时都采用正位试验其一端采用铰支承,另一
7、端采用滚动支承。,一、试件的安装和加载方法,板一般是承受均布荷载,试验加载时应将荷载施加均匀。当用重力直接加载时,应在板面上划分区格,表示出荷载安放的位置并堆放成垛,每垛之间应留有间隙,避免因构件受载弯曲后由于荷载间相互作用产生起拱作用,以致改变试件受载后的工作状态。,一、试件的安装和加载方法,梁所受的荷载较大当施加集中荷载时可以用杠杆重力加载更方便的常用液压加载器通过分配梁予以分散或用液压加载系统控制多台加载器直接加载。,一、试件的安装和加载方法,当试验荷载的布置图式不能完全实际情况相符时,或者为了试验加载的方便时,可以采用等效的原则进行换算使试验构件的内力图形与设计或实际的内力图形相等或接
8、近使两者最大受力截面的内力值相等,在这条件下求得试验等效荷载。,一、试件的安装和加载方法,图32(b)所示采用在跨度四分点加两个集中荷载的方式来代替均布荷载,并取试验梁的跨中弯矩等于设计弯矩时的荷载作为梁的试验荷载,这时支座截面的最大剪力也可以达到均布荷载梁的剪力设计数值。采用四个等距集中荷载来进行加载试验时,则将可得到更为满意的结果。见图32(c)所示。,一、试件的安装和加载方法,图32 简支梁试验等效荷载加载图式,一、试件的安装和加载方法,采用等效荷载能较好地满足M与V值的等效,但试件的变形(刚度)不一定满足等效条件,按同样原则也可求得变形相等的等效荷载。吊车梁试验时的加载图式要按抗弯抗剪
9、最不利的组合来决定集中荷载的作用位置分别进行试验。,二、试验项目和测点布置,生产性试验一般不测量应力。科学研究性试验,除了强度、抗裂度、挠度和裂缝观测外,还测量构件某些部位的应力。,1挠度的测量,对于梁式结构最主要的是测定跨中最大挠度值及弹性挠度曲线。,1挠度的测量,为了求得梁的真正挠度,试验者必须注意支座沉陷的影响。最少要布置三个测点。对于图33(a)所示的梁。在试验时由于荷载的作用,其两个端点处支座常常会有沉陷,以致使梁产生刚性位移,因此,如果跨中的挠度是相对地面进行测定的话,则同时还必须测定梁两端支承面相对同一地面的沉陷值,图33 梁的挠度测点布置,1挠度的测量,支座下的巨大作用力可能或
10、多或少地引起周围地基的局部沉陷,因此,安装仪器的表架必须离开支座墩子有一定距离。只有在永久性的钢筋混凝土台座上进行试验时,上述地基沉陷才可以不予考虑。,1挠度的测量,跨度较大的梁,为了保证量测结果的可靠性,并求得梁在变形后的弹性挠度曲线,则相应的要增加至57个测点,并沿梁的跨间对称布置,图33(b)。对于宽度较大的梁,必要时应考虑在截面的两侧布置测点,所需仪器的数量也就需要增加一倍此时各截面的挠度取两侧仪器读数之平均值。,图33 梁的挠度测点布置,1挠度的测量,由于宽度较大的单向板,一般均需在板宽的两侧布点,当有纵肋的情况下,挠度测点可按测量梁的挠度的原则布置于肋下。对于肋形板的局部挠曲,则可
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