建筑结构试验

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建筑试验的任务:在试验研究对象上应用科学的手段,在荷载或其他因素作用下,通过量测与结构工作性质有关的各种参数,从强度、刚度和抗裂度以及结构实际破坏形态来判明结构的实际工作性能、估计结构的承载力和确定结构对使用要求的符合程度,并用于检验、发展结构的计算理论。

根据结构试验的目的的不同,结构试验可分为研究性试验和鉴定性试验。

研究性试验通常用来解决下面两方面的问题:

1、通过结构试验,验证结构计算理论或通过结构试验创立新的结构理论;

2、通过结构试验,制定工程技术指标。

鉴定性试验通常有直接的生产性目的和具体的工程对象,这类试验主要用于解决以下三方面的问题:

1、通过结构试验检验结构、构件或结构部件的质量;

2、通过结构试验确定已建结构的承载能力;

3、通过结构试验验证结构设计的安全度。

生产性试验解决的问题:

1、鉴定结构设计和施工质量的可靠度;

2、为工程改建或加固判断结构的实际承载力;

3、为处理工程事故提供技术依据;

4、检验结构可靠度,估算结构剩余寿命;

5、鉴定预制结构的质量。

根据结构试验中被试验的结构或构件所承受的荷载对结构试验做出分类,可分为静载试验和动载实验两大类。

静载试验可分为单调静力荷载试验、低周反复荷载试验和拟动力试验。

结构试验一般可分为试验规划与设计、试验技术准备、试验实施过程、试验数据分析与总结等四个阶段。

重力加载可分为直接重力加载和杠杆重力加载两大类。

液压加载设备和电液伺服液压试验系统一般由液压泵源、液压管路、控制装置和加载油缸组成。

常用的机械加载机具和设备有螺旋式千斤顶、弹簧、手动葫芦、绞盘、卷扬机等。

螺杆—弹簧装置主要用于长期荷载试验。

气压加载适合于对板壳结构施加均布荷载。

铰支座:物体与所需固定位置连接方式为铰接的支座。

活动铰支座:可以转动,垂直方向不能移动,可以沿水平方向移动的铰支座。

固定铰支座:可以转动,水平、垂直方向不能移动的铰支座。

应变测试方法分为机测和电测两种。

电阻应变片由覆盖层、基底、电阻丝丝栅和引出线组成。

电阻应变片的四种接法、图例及电桥电路,计算过程和结果与实际应变的关系。(略)

电阻应变片的主要性能指标有敏感栅长度、基底尺寸、应变片电阻值、使用温度、灵敏系数K和应变极限。

粘贴应变片的工艺步骤:应变片的外观、质量检查和阻值分选、 测点部位打磨并干燥处理、定位划线、固定导线以及应变片、应变片的绝缘处理、焊接引出线、贴片质量检查、涂抹底胶、用胶粘剂粘贴应变片及接线端子、应变片表面的防潮及防护处理。

测量系统基本上由传感部分、放大部分和显示部分组成。

仪器仪表的主要性能指标如下:

1、量程:仪器仪表所能测量的物理量的范围。

2、灵敏度:仪器仪表的输出量的变化Δy与相应输出量的变化Δx的比值。

3、分辨率:仪器仪表的显示装置所显示的最小变化量的测量值。

4、准确度:仪器仪表的显示值或记录值与被测物理量真实值的符合程度。

一般根据被测物理量最大值的60%~70%选择仪器的量程,一般不宜大于量程的80%。

位移测试仪表有机械式百分表和千分表、张线式位移传感器、电阻应变式位移传感器、滑动电阻式位移传感器、线性差动电感式位移传感器和磁致伸缩式位移传感器。

力传感器可分为机械式、电阻应变式、振动弦式等不同类型。

裂缝测量仪器为读数放大镜。

试验大纲的内容一般包括:概述、试件设计及制作工艺、加载方案与设备、测试方案和内容、安全技术措施、试验组织管理、附录。

单调静载试验的加载程序:试验采用分级加载制度,先分级加载到试验大纲规定的试验荷载值,满载状态停留一段时间,观测变形的发展,然后分级卸载。空载停留一段时间,在分级加载至破坏。

在混凝土结构的分级加载制度中,具体操作可按下列规定进行:

1、每级荷载加载或卸载后的持续时间不少于10min,且宜相等;

2、如果试验要求得到结构或构件的正常使用极限状态的性能指标,如变性和裂缝宽度,在使用状态短期试验荷载作用下的持续时间不少于30min。

3、对于预应力混凝土结构或构件,在开裂试验荷载计算值作用下的持续时间宜适当延长;

4、在现场对混凝土结构进行试验时,对新型结构或构件、大跨结构或其它重要结构,在使用状态短期荷载作用下的持续时间不宜少于12h。

选测点的基本原则:

1、在所选测点得到的数据能够说明结构的受力性能;

2、在满足实验目的前提下,测点宜少不宜多,以便突出测试重点;

3、为了保证测试数据的可靠性,应布置一定数量的校核性测点,防止偶然因素导致测点数据失败。

非周期性动力加载方法:模拟地震振动台、人工爆破、冲击荷载;

周期性动力加载方法:偏心激振器、电液伺服加载系统、单向周期振动台、结构疲劳试验机。

动态信号→传感器→信号放大器→滤波器→(示波器、记录仪器、数字信号处理器)

传感器:从实验对象的测点感受信号并传递给放大部分;

信号放大器:通过各种方式将传感器传来的信号放大并传递至显示部分;

滤波器:能够从输入信号的全部频率分量中,分离出某一频率范围内所需要的信号。

结构静载试验梁板四分点二集中和八分点四集中受力方法的画法。(略)

结构振动测试的目的:

1、通过振动测试,掌握结构的动力特性,为结构动力分析和结构动力设计提供实验依据;

2、通过结构振动测试,掌握作用在结构上的动荷载特性;

3、采用结构振动信号对已建结构进行损伤诊断和健康监控。

结构抗震实验分为四类:结构拟静载试验、结构拟动力试验、模拟地震振动台动载试验和原型结构动载试验。

混凝土强度检测的方法:回弹法、超声脉冲法、超声回弹综合法、钻芯法、拔出法。

根据回弹仪的测试原理,使用时应注意以下要点:

1、回弹值与混凝土表面硬度有直接关系,影响混凝土表面硬度的因素对回弹值也会产生直接影响;

2、回弹仪是依据弹击锤的回弹距离来测量混凝土的强度的,回弹仪与水平方向的夹角不同,将会影响回弹值;

3、混凝土由粗骨料、细骨料和水泥组成,表面的硬度分布不均匀,有的部位回弹值高,而有的部位回弹值低;

4、采用回弹仪测试混凝土的强度时,必须注意其限制条件;

5、采用回弹法测试混凝土的强度,必须预先知道回弹值与混凝土强度的关系。