建筑结构试验.ppt
《建筑结构试验.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《建筑结构试验.ppt(197页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、,1,建筑结构试验,建 筑 结 构 试 验,任课教师:薛伟辰,2,建筑结构试验,建筑结构试验课程介绍,建筑结构试验是以实验技术为手段,测量能反映结 构或构件实际工作性能的有关参数,为判断结构的承载 能力和安全储备提供重要根据。,建筑结构试验是工业与民用建筑专业的一门专业技 术课程。本课程的任务是使学生获得建筑结构试验方面 的基础知识和基本技能,能够进行一般建筑结构试验的 设计与实施。,3,建筑结构试验 结构试验设计,试件设计,加载方案 荷载设备,测试方案 数据采集和测 量仪器,4,建筑结构试验 课 时 安 排,第一章 结构试验概论 第三章 结构试验的荷载设备,(2课时) (2课时),第四章 结
2、构试验的数据采集和测量仪器 (2课时),第二章 结构试验设计 第五章 结构单调加载静力试验 第六章 结构低周反复静力加载试验 第九章 结构试验现场检测技术 第十章 结构试验的数据处理,(4课时) (2课时) (2课时) (2课时) (2课时),5,建筑结构试验,第一章,结构试验概论,6,建筑结构试验,结构试验与理论分析的关系:,作为一门试验科学,目的是对结构物的受力性能作 出评价,并为验证和发展计算理论提供依据; 当计算理论比较完善,足以分析结构物的受力特性 时,则无须进行结构试验;,当计算理论有待完善或分析对象为新材料、新工艺 或新型结构时,则需要进行结构试验。,如结构的弹性内力计算与塑性承
3、载力设计方法、长期性能、耐 久性等,7,建筑结构试验,简支受弯梁试验:(著名的路标试验),研究简支受弯梁截面应力分布。,8,建筑结构试验,简支受弯梁试验:(路标试验),17世纪初,伽利略提出截面应力均匀分布; 17世纪中,有人将其修正为三角形分布;,1713年,巴朗(法国)提出正确的应力分布型式, 但未能进行试验验证;,1767年,容格密理(法国)提出路标试验;,1821年,拿维叶(法国科学院院士)推导了受弯构 件应力分布的计算公式;,1850年,阿莫历思(法国科学院院士)完成了试验 验证。,9,建筑结构试验,结构试验在我国的发展历史:,解放前,结构试验在我国几乎是空白;,1953年,长春市2
4、5.3m输电塔原型检验性试验; 1957年,武汉长江大桥静载和动载试验;,1959年,北京火车站35m35m双曲薄壳静力试验; 70年代后,上海体育馆、南京五台山体育馆网架模型,试验;,1977年,“建筑结构测试技术的研究”八年规划; 上世纪80年代以来,随着大型高精度试验装置和数采,系统的应用,标志着我国结构试验达到一个新水平。,10,建筑结构试验,结构试验的发展趋势:,大型化、体系化;,精密性,包括试件设计、加载、测试; 计算机联机试验。,我校的结构试验建设情况:,共有六个试验室;,静力、拟动力、振动台、抗火、风洞、耐久性。,建筑结构试验 结构试验的任务: 定义:课本P12,P,P 应变片
5、,P曲线(构件) M关系(截面) 承载力、挠度、裂缝 平截面假定验证 11,12,建筑结构试验,结构试验的目的:,生产性试验(又称鉴定性试验或检验性试验),科研性试验,13,建筑结构试验 生产性试验: 特点:非探索性、有比较成熟的计算理论、针对实际结 构或构件 应用场合:, ,检验结构设计和施工质量; 检验已有建筑物的可靠性,推断剩余寿命; 鉴定加固,改造工程的实际受力性能; 为工程事故鉴定处理提供技术依据; 检验结构构件或部位的受力性能。,14,建筑结构试验 科研性试验: 特点:具有研究、探索、开发的性质,针对试件而不一 定是具体结构。 应用场合:, ,验证结构计算理论及有关假定、推断等;
6、为编制有关设计规范提供依据; 推广应用新结构、新材料、新工艺。,15,建筑结构试验,建筑结构试验的分类:,按试验对象:真型试验、模型试验; 按荷载性质:静力试验、动力试验;,按试验时间:短期荷载试验、长期荷载试验; 按试验场合:试验室试验、现场试验;,按破坏程度:破坏性试验与非破坏性试验。,16,建筑结构试验 真型试验与模型试验: 真型试验, ,试验对象:实际结构或按比例复制的结构、构件 优点:完全反映真实结构受力特性,试验结论可靠 缺点:费用高,加载难度大,试验周期长,模型试验, ,试验对象:缩尺试件 优点:实施方便,费用低,多参数、多试件 缺点:严格相似条件难实现,尺寸效应,17,建筑结构
7、试验 静力试验与动力试验: 静力试验, ,单调静力试验、低周反复静力试验等 优点:加载设备简单,试验观测方便 缺点:不能反映结构动力性能,动力试验, ,振动台试验、疲劳试验、风载试验等 优点:能真实反映结构的动力特性和动力响应 缺点:加载设备和测试手段复杂,18,建筑结构试验 短期荷载试验与长期荷载试验: 短期荷载试验,一般试验全过程持续几分钟到几天,长期荷载试验, ,试验全过程持续几个月、几年到数十年 主要研究与时间有关的结构特性(如:混凝土的收 缩、徐变,预应力筋的松弛,结构的耐久性能 等),19,建筑结构试验 试验室试验与现场试验: 试验室试验, ,适用于科研性试验 是今后结构试验的主要
8、发展方向,现场试验,试件或结构的工作条件、结构型式等完全反映工程 实际情况,20,建筑结构试验,破坏性试验与非破坏性试验:,现场试验和长期荷载试验多为非破坏性试验,试验室试验与短期荷载试验多为破坏性试验,21,建筑结构试验,思考题:,1、简述结构试验的任务。,2、按试验目的的不同,结构试验可分为哪两类? 3、简述生产性试验的目的。 4、简述科研性试验的目的。,5、试对比真型试验与模型试验。,6、简述静力试验与动力试验的不同。 7、阐述短期试验与长期试验的区分。 8、说明试验室试验与现场试验的不同。,22,建筑结构试验,第三章,结构试验的荷载设备,23,建筑结构试验 结构试验中的加载方法:,重力
9、加载法; 液压加载法; 惯性力加载法; 机械力加载法;,气压加载法; 电磁加载法; 人激振动加载法; 环境随机振动激振法。,24,建筑结构试验,重力加载法:,包括重力直接加载法和杠杆加载法。,直接加载法,应注意避免因荷重 块产生拱作用而改 变荷载分布。,杠杆加载法,结构变形后荷载不 改变,但无法自行 卸载。,25,建筑结构试验,重力加载法:,预应力钢混凝土组合梁长期荷载试验,建筑结构试验 液压加载法: 目前结构试验中最常用的加载方法; 可适用于静、动载试验,吨位可大、可小; 液压加载方法 液压加载系统和试验台座; 结构试验机系统。 液压加载装置, 液压加载器; 结构试验机;, 地震模拟振动台。
10、 26, 液压加载系统; 电液伺服液压系统;,27,建筑结构试验 液压加载器:,液压千斤顶,电动泵,28,建筑结构试验,液压加载系统:,组成部分, 液压加载器 液压控制台 反力架 台座,适用于各类结构的静载试验(包括拟静力试验),29,建筑结构试验,液压加载系统:,5M钢桁架结构 静力分析试验,液压千斤顶,手动油泵,竖向反力架,支墩,10000kN垂 向加载油缸,建筑结构试验 结构试验机: 水平伺服跟,动装置 球铰及微动,横梁缩紧机 构,探测装置 垂向伺服跟 动装置 3000kN水 平加载装置 横梁升降机 构 1500kN水 平加载装置 10000kN大型多功能试验机系统(同济大学建筑结构试验
11、室) 30,31,建筑结构试验,地震模拟振动台:,同济大学土木工程防,灾国家重点试验室,美国MTS公司三向六自由 度维模拟地震振动台, 台面尺寸4m4m,最大 试件质量25t。,32,建筑结构试验,惯性力加载法:,利用运动物体质量的惯性施加动力荷载; 冲击力加载法, 初位移加载法; 初速度加载法; 反冲激振法。 离心力加载法, 优点:结构简单,容易产生较大振幅和激振力; 缺点:频率低,振幅调节难,只能产生简谐荷载。,直线位移惯性力加载法, 激振力大,但频率较小( 1HZ),且设备笨重。,33,建筑结构试验,惯性力加载法:,初位移加载法,初速度加载法,34,建筑结构试验,机械力加载法:,常用机具
12、包括:吊链(葫芦)、卷扬机、花篮螺 丝、螺旋千斤顶、弹簧等; 适用于施加水平荷载;,优点:设备简单,集中力的方向便于控制; 缺点:荷载较小,加卸载速度慢,荷载作用点的 变形会引起荷载值的较大改变。,35,建筑结构试验,气压加载法:,利用压缩空气加载,利用抽真空产生负压加载; 适用于平板、壳体等平面结构施加均布荷载; 优点:加、卸载方便,荷载稳定、安全,结构破 坏时能够自动卸载;,缺点:加载面无法观测。,36,建筑结构试验,电磁加载法:,可进行静、动载试验; 电磁式激振器, 优点:频率范围宽、重量轻、控制方便、可按给定,信号产生多个波形的激振力;, 缺点:激振力不大、适用于小型结构试验。,电磁振
13、动台, 优点:频率范围宽、振动稳定、波形失真小、振幅,和频率的调节较为方便、容易实现自动控制; 缺点:激振力小、适用于小型结构试验。,37,建筑结构试验,人激振动加载法:,人身体有规律的运动,在共振情况下可产生较大 的激振力(有阻尼自由振动)。,环境随机振动激振法:,又称脉动法;,由地面脉动产生建筑物脉动,再对其进行模态参 数识别。,38,建筑结构试验,荷载支承设备和试验台座:,支座;,荷载支承机构;,结构试验台座;,现场试验荷载装置。,39,建筑结构试验,支座:,支墩:简易支座,钢或钢筋砼制作,现场试验多 为砖砌体;,支座作用形式:滚动铰支座、固定铰支座、球铰 支座;,对铰支座的基本要求(课
14、本P5859) 必须保证结构在支座处能自由转动; 必须保证结构在支座处力的传递;, 构件支座处铰的上下垫板要有一定刚度; 滚轴长度,一般取为试件支承处截面宽度; 滚轴直径,可按表选用,并进行强度验算。,40,建筑结构试验,支座:,41,建筑结构试验,荷载支承机构:,又称反力架或荷载架; 试验室试验, 反力架(由横梁立柱组成);, 抗弯大梁或空间桁架式台座(适用于中小型构件),、试验台座。,现场试验, 反力支架(包括平衡重、锚固桩头、现浇地梁和箍,架等)。,建筑结构试验,荷载支承机构: 试验台座(槽式),竖向反力架 42,立柱,横梁,43,建筑结构试验,荷载支承机构:,水平反力架,44,建筑结构
15、试验,结构试验台座:,抗弯大梁式台座和空间桁架式台座, 适用于中小型构件试验,跨度短、荷载小; 特点:自平衡式,对支座和支承条件无要求。,空间桁架式台座,抗弯大梁式台座,45,建筑结构试验 结构试验台座:(试验台座) 板式试验台座 RC板或PC板(厚板),由结构自重和刚度来平衡所 施加的荷载。 槽式试验台座:加载点可沿台座纵向移动,但由于 地脚螺丝较松,不适用于动力荷载试验。 地脚螺丝式试验台座:可适用于静力试验和动力试 验,但试件就位灵活性差,螺丝受损后修复困难。 箱式试验台座 特点:承载力高、刚度大、台座空间利用率高,但,安装和移动设备困难。,46,建筑结构试验,结构试验台座:(试验台座)
16、,抗侧力试验台座, 作用:通过拉压千斤顶或电液伺服加载系统对试件,施加模拟地震作用的低周反复荷载,进行拟动力和 拟静力试验。, 试验台座采用RC或PC的实体墙或箱形墙,有L型、U,型等。,47,建筑结构试验,槽式试验台座:,槽式试验台座,高出地面500mm(同济大学建筑结构试验室),48,建筑结构试验,现场试验荷载装置:,关键问题:如何提供支座反力。 解决方法, 平衡重式, 压桩作为地锚 成对试验加载,49,建筑结构试验,思考题:,1、简述重力加载法的特点。,2、如何避免重力加载法中的拱效应? 3、液压加载器有哪几种?,4、电液伺服加载系统的主要功能有哪些? 5、阐述机械力加载法的常用机具及其
17、特点。 6、简述气压加载法的优点和缺点。 7、支座有哪几种基本形式?,8、结构试验台座的分类及其特点。,50,建筑结构试验,第四章,结构试验的数据采集和测量仪器,51,建筑结构试验,主要内容,4.1 概述,4.2 传感器 4.3 记录器,4.4 数据采集系统,52,建筑结构试验,4.1 概述,数据采集:用多种仪器和装置测量结构试验中的输入 (作用)和输出(效应、响应)数据。 结构试验数据采集的发展过程: 人工测量、人工记录:直尺、秤等 仪器测量、人工记录:YJ-5应变仪等, 仪器测量、仪器记录:传感器 + X-Y记录仪等 数据采集系统:输力强数据采集系统等,建筑结构试验,传感器 感受部分 显示
18、、记录部分,放大器 放大部分 分析仪器,显示器 记录器 数据采集系统 53,54,建筑结构试验,结构静力试验:主要测量局部纤维应变和整体变形, 多使用复合式仪表。,结构动力试验:量测结构动力特征和动态反应,使用 动态模拟仪器。,数据采集的仪器设备(按功能与使用情况分):传感 器、放大器、显示器、记录器、分析仪器等。,4.1 概述(续),55,建筑结构试验,测量仪器设备的主要技术性能指标:, 刻度值(最小分度值):指示或显示装置所能指示的最,小量测值。, 量程:仪器可以测量的最大范围。, 灵敏度:仪器对被测物理量变化的反应能力。 分辨率:测量被测物理量最小变化值的能力。, 线性度:仪器校准曲线对
19、理想拟合直线的接近程度。 稳定性:规定时间内保持示值与特性参数不变的能力。 重复性:重复测试同一数值时保持示值一致的能力。 频率响应:动测仪器输出信号随输入信号变化的特性。,4.1 概述(续),56,建筑结构试验,结构试验对仪器设备的使用要求, 自重轻、尺寸小,不影响结构工作与受力; 合适的灵敏度和量程;, 安装使用方便,稳定性和重复性好;, 价廉耐用,可重复使用,安全可靠,维修容易; 多功能,多用途,适应多方面需要。 数据采集应遵循同时性和客观性原则。,为确定仪器设备的灵敏度和精确度、确定试验数据的 误差,应在试验前后对仪器设备进行标定。,4.1 概述(续),57,建筑结构试验,4.2 传感
20、器,(一)基本原理:(教材P70-71),机械式传感器:利用机械原理进行工作,包括感受机 构、转换机械、显示装置和附属装置四部分。,电测传感器:利用某种特殊材料的电学性能、或某种 装置的电学原理,把所需测量的非电物理量变化转换 成电量变化,主要包括感受部分、转换部分、传输部 分和附属装置四部分。,其他传感器:包括红外线传感器、激光传感器、光纤 传感器和超声波传感器等。,建筑结构试验 (二)电阻应变计 工作原理:利用某种金属丝导体的“应变电阻效应”。,构造组成: 引出线 覆盖层 电阻栅 基底材料 58,dR R,= K,K:灵敏系数 :应变,单位应变引起的 相对电阻变化,59,建筑结构试验,(二
21、)电阻应变计(续),电阻应变计的特点:灵敏度高,应变片尺寸小(应力 集中区密集贴片),质量轻,粘贴牢固,适用于高、 低温环境(-50100)。 主要技术指标, 电阻值 R:120。, 标距 l:即电阻栅的有效长度。钢筋片21、32等,,砼片804、1005等(大于4倍最大粗骨料粒径, 还与应变梯度有关)。, 灵敏度系数 K:即单位应变引起应变计的电阻变化。,应与应变仪的灵敏度系数设置相协调。,建筑结构试验 (二)电阻应变计(续) 电阻应变仪的分类 按电阻栅的种类分:丝绕式、 短接式、箔式、半导体式、焊 接式; 按电阻栅的形状分:单向应变 片、应变花(双向、三向);, 按基底材料分:纸基、胶基;
22、, 按使用极限温度分:低温、常 温、高温。 60,三向应变花,61,建筑结构试验 电阻应变计的粘贴方法:,顺,序,工作内容,方法,要求,外观检,借助放大镜肉眼检查,应变片应无气泡、霉变、锈点、,1,应变片检查 分选择,查 阻值检 查 测点检,查,用万用表检查 用单臂电桥测量电阻值并分 组 检查测点处表面状况,栅级应平直、整齐均匀 应无短路或断路 同一测区应用阻值基本一致的应 变计,相差不大于 0.5% 测点应平整、无缺陷、无裂缝,打磨,用砂布或磨光机,平整、无浮浆、并不使断面减少,用丙酮或酒精清洗,清洗 打底,棉花干擦是无污染 胶层厚度 0.05-0.1mm 左右,硬后 用砂布打磨,2,测点处
23、理,测线定 位,上胶,用镊子夹应变计引出线,在,纵线与应变方向一致 测点上十字中心与应变计上的标,挤压,背面上一层薄胶,测点也涂 上薄胶,将片对准放上 在应变计上盖一小片玻璃,挤出多余胶水,志对准 胶层应尽量薄,并注意应变计位,纸,用手指沿一个方向滚压,置不滑动。,3,应变计粘贴,加压,快干胶粘贴,用手指轻压 1-2,分钟,其它胶则适当方法加 压 1-2 小时,胶层应尽量薄,并注意应变计位,置不滑动。,62,建筑结构试验,电阻应变计的粘贴方法(续):,63,建筑结构试验,(三)应变测量,电阻应变计测量应变, 采用惠斯登电桥(1/4电桥接法、半桥接法、全桥接,法),将电阻变化转换为电压或电流的变
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 建筑结构 试验
链接地址:https://www.31doc.com/p-2985197.html