杨晓明建筑结构试验第三章结构静载试验.ppt

建筑工程学院建筑工程学院辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学 建筑建筑结构构试验结 构构 静静 载 试 验主讲教师：杨晓明12/12/202212/12/20221 1主要内容主要内容1 1 静静载试验的加的加载设备2 2 试验装置的支座装置的支座设计3 3 应变测试技技术4 4 静静载试验的的测试仪器器5 5 静静载试验实例例12/12/202212/12/20222 2静载试验的加载设备静载试验的加载设备v重力加重力加载v液液压加加载v机械加机械加载v气气压加加载12/12/202212/12/20223 3砝砝码、混凝土立方、混凝土立方块、水箱、水箱、铁锭、废构件、水、汽构件、水、汽车等等砂，石，砂，石，砖荷荷载稳定定荷荷载不不稳定定重物重物静载试验的加载设备静载试验的加载设备重力加载重力加载50mml/5构件构件标志志长度度l加加载重物重物试件件支座支座保保护块12/12/202212/12/20224 4静载试验的加载设备静载试验的加载设备重力加载重力加载12/12/202212/12/20225 5静载试验的加载设备静载试验的加载设备重力加载重力加载荷载传感器荷载传感器索杠杆杠杆钢梁钢梁12/12/202212/12/20226 6静载试验的加载设备静载试验的加载设备重力加载重力加载v重力加重力加载的特点：的特点：取材容易，加取材容易，加载设备简单，荷，荷载值不随不随结构构变形而形而变化；用于化；用于长期期试验和和现场试验。一般来一般来说加加载劳动强度大，安全性度大，安全性差；差；对于破坏性于破坏性试验，应采取措施降低采取措施降低重物重物块坠落距离，以防落距离，以防试件破坏件破坏时剧烈烈垮塌，出安全事故。塌，出安全事故。12/12/202212/12/20227 7静载试验的加载设备静载试验的加载设备液压加载液压加载v液液压加加载法是利用油法是利用油泵将液体将液体压力升高，力升高，通通过液液压加加载器器对结构施加作用力的一种方构施加作用力的一种方法。法。v液液压加加载法是目前法是目前结构构试验中中应用用较为普普通的一种加通的一种加载方法。它最大的方法。它最大的优点是点是输出力出力大，操作安全方便，与大，操作安全方便，与计算机算机连接可接可实现自自动控制。控制。最理想、最普遍的加最理想、最普遍的加载方式方式12/12/202212/12/20228 8静载试验的加载设备静载试验的加载设备液压加载液压加载一、液一、液压加加载器器千斤千斤顶原理：用原理：用压油油泵将具有一定将具有一定压力的液力的液压压入液入液压加加载器的工作油缸，使之推器的工作油缸，使之推动活塞，活塞，对结构施加荷构施加荷载。单向向oror双向双向活塞活塞储油缸储油缸工作油缸工作油缸油泵油缸油泵油缸油压表油压表进油阀进油阀回油阀回油阀手柄手柄(电动电动)试试 件件承力台承力台12/12/202212/12/20229 9静载试验的加载设备静载试验的加载设备液压加载液压加载12/12/202212/12/20221010静载试验的加载设备静载试验的加载设备液压加载液压加载二、液二、液压加加载系系统(同步液同步液压加加载设备)：试验台座和支座、反力架台座和支座、反力架传感器等感器等设备配套配套组成液成液压加加载系系统。承力架承力架试件试件液压加载器液压加载器操作台操作台管路系统管路系统试验台座试验台座12/12/202212/12/20221111静载试验的加载设备静载试验的加载设备液压加载液压加载v三、液三、液压试验机：机：12/12/202212/12/20221212静载试验的加载设备静载试验的加载设备液压加载液压加载v四、四、电液伺服液液伺服液压加加载系系统位移控制位移控制荷载控制荷载控制应变控制应变控制控控 制制 柜柜伺服阀伺服阀作动器作动器液压源液压源荷载传感器荷载传感器位移传感器位移传感器应变传感器应变传感器控制指令控制指令减法器减法器伺服阀控制信号伺服阀控制信号反馈信号反馈信号放大器放大器函数发生器函数发生器计算机计算机双闭环，数字化，可以输入各种复杂波形，双闭环，数字化，可以输入各种复杂波形，边计算边控制。边计算边控制。位移控制位移控制荷载控制荷载控制应变控制应变控制伺服阀伺服阀位移传感器位移传感器双向作动器双向作动器球铰球铰荷载传感器荷载传感器试件试件应变片应变片放大器放大器12/12/202212/12/20221313静载试验的加载设备静载试验的加载设备液压加载液压加载12/12/202212/12/20221414静载试验的加载设备静载试验的加载设备机械加载机械加载v吊吊链、卷、卷扬机、机、绞车、花、花篮螺螺丝等配合等配合对结构施构施加拉力，加拉力，还可以与滑可以与滑轮组联合使用改合使用改变力的作用方力的作用方向和大小。拉力的大小通常有拉力向和大小。拉力的大小通常有拉力测力力计测定，根定，根据据测力力计的量程有两种安装方式。的量程有两种安装方式。12/12/202212/12/20221515静载试验的加载设备静载试验的加载设备气压加载气压加载v由于气由于气压加加载产生的是均布荷生的是均布荷载，所以尤其适用，所以尤其适用于平板和壳体于平板和壳体试验。v气气压加加载法有两种：一种是正法有两种：一种是正压加加载，另一种是，另一种是负压加加载。v正正压加加载是用空气是用空气压缩机机对气囊充气，气囊充气，给试件加件加均匀荷均匀荷载。储气室的作用是气室的作用是储气和气和调节气囊的空气气囊的空气压力，空气力，空气压力由气力由气压计测量。量。v对于某些封于某些封闭结构，可以利用真空构，可以利用真空泵抽气的方法，抽气的方法，形成大气形成大气压力差力差对试件施加荷件施加荷载。负压加加载方法主方法主要用于模型要用于模型试验中。中。12/12/202212/12/20221616主要内容主要内容1 1 静静载试验的加的加载设备2 2 试验装置的支座装置的支座设计3 3 应变测试技技术4 4 静静载试验的的测试仪器器5 5 静静载试验实例例12/12/202212/12/20221717试验装置的支座设计试验装置的支座设计v铰支座支座12/12/202212/12/20221818试验装置的支座设计试验装置的支座设计v固定固定边界界12/12/202212/12/20221919试验装置的支座设计试验装置的支座设计试验台座和反力刚架试验台座和反力刚架v自平衡式台座自平衡式台座12/12/202212/12/20222020试验装置的支座设计试验装置的支座设计试验台座和反力刚架试验台座和反力刚架v板式板式试验台座台座12/12/202212/12/20222121试验装置的支座设计试验装置的支座设计试验台座和反力刚架试验台座和反力刚架v箱式箱式试验台座台座12/12/202212/12/20222222试验装置的支座设计试验装置的支座设计试验台座和反力刚架试验台座和反力刚架v反力反力刚架架12/12/202212/12/20222323试验装置的支座设计试验装置的支座设计试验台座和反力刚架试验台座和反力刚架v反力反力墙12/12/202212/12/20222424主要内容主要内容1 1 静静载试验的加的加载设备2 2 试验装置的支座装置的支座设计3 3 应变测试技技术4 4 静静载试验的的测试仪器器5 5 静静载试验实例例12/12/202212/12/20222525应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片电阻阻应变片工作原理片工作原理v利用利用电阻阻应变片作片作为传感元件，将感元件，将应变片片贴在被在被测物体上，会随被物体上，会随被测物体的物体的变形而拉形而拉长或收或收缩，从而改从而改变电阻阻值，反映被，反映被测物体物体应变的大小。的大小。12/12/202212/12/20222626应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片应变仪工作原理工作原理v构件的构件的应变值一般均很小，当材料一般均很小，当材料处于于弹性性阶段段时应变约为10-610-210-610-2，故，故应变片的片的电阻阻变化率化率很小很小,需用需用专门仪器器进行行测量量,测量量应变片的片的电阻阻变化率并能自化率并能自动转化化为应变的的仪器称器称为电阻阻应变仪。其基本。其基本测量量电路路为惠斯登惠斯登电桥。R3R412/12/202212/12/20222727应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片v惠斯登惠斯登电桥：当它的：当它的桥臂上的四个臂上的四个电阻阻满足足 关系关系时，其，其输出端的出端的输出出电压为零零,此此时,称称为“电桥平衡平衡”。v电阻改阻改变了了RR1 1，RR2 2，RR3 3和和RR4 4时，电桥就就有可能不平衡，其有可能不平衡，其输出端将有出端将有电压输出。当出。当电阻改阻改变量与阻量与阻值相比很小相比很小时，输出的出的电压与与电阻的改阻的改变量的关系量的关系为：12/12/202212/12/20222828应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片v实验时通常将粘通常将粘贴在构件上的四个相同在构件上的四个相同规格的格的应变片作片作为桥臂上的四个臂上的四个电阻阻“邻臂相减，对臂相加邻臂相减，对臂相加”12/12/202212/12/20222929应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片v有有时只在只在电桥的的ABAB和和BCBC端接端接应变片，而在片，而在ADAD和和DCDC端接端接应变仪内部的两个阻内部的两个阻值相等的相等的标准准电阻。阻。这种接种接线法称法称为半半桥接接线法。法。12/12/202212/12/20223030应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片v温度补偿技术温度补偿技术粘贴在试件测点上的应变计所反映的应变值，除了粘贴在试件测点上的应变计所反映的应变值，除了试件受力的变形外，还包含试件与应变计受温度试件受力的变形外，还包含试件与应变计受温度影响而产生的变形和由于试件材料与应变计的温影响而产生的变形和由于试件材料与应变计的温度线膨胀系数不同而产生的变形等。这种变形不度线膨胀系数不同而产生的变形等。这种变形不是荷载效应，一般采用温度补偿方法加以消除。是荷载效应，一般采用温度补偿方法加以消除。LLCLF12/12/202212/12/20223131应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片12/12/202212/12/20223232应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片12/12/202212/12/20223333应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片主应力方向已知的平面应力测量主应力方向未知的平面应力测量应变花贴片21212/12/202212/12/20223434应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片v应变片种片种类1 1，2 2，3 3，7 7，9.9.箔式箔式电阻阻应变片片 4.4.半半导体体应变片片5.5.丝绕式式电阻阻应变片片 6.6.短接式短接式电阻阻应变片片 8.8.焊接接电阻阻应变片片12/12/202212/12/20223535应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片应变片片选用用v工作工作环境：温度保境：温度保证、地下工程中防潮特性好、地下工程中防潮特性好v被被测物材料性物材料性质:弹模高模高,基基长小小;粗晶粒岩石混粗晶粒岩石混凝土凝土选用基用基长长v按被按被测试件受力状件受力状态和和应变性性质：应变花花v变化大化大选用基用基长小，小，变化小化小选用基用基长v按按测量精度：量精度：标距、距、电阻阻值、灵敏度、灵敏度12/12/202212/12/20223636应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片应变片粘片粘结工工艺应变片片检查：外：外观检查、电阻阻值检查表面表面处理：刮刀除理：刮刀除锈、砂布打磨、脱脂棉擦洗、砂布打磨、脱脂棉擦洗、吹吹风机烘干机烘干贴片与固化：画片与固化：画线、涂胶、用玻璃、涂胶、用玻璃纸压、调整、整、补胶胶粘粘贴质量量检查：外：外观检查、电阻阻值检查、绝缘电阻阻检查、连接接电阻阻应变仪检查连接接导线：导线固定、固定、导线焊接接防潮防潮处理：凡士林、石蜡等理：凡士林、石蜡等12/12/202212/12/20223737应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片检查应变片质量 挑选能组成温度补偿的应变片（阻值相差小于0.1)12/12/202212/12/20223838在选定贴应变片的位置划出十字线 划线深度要适中12/12/202212/12/20223939先用粗砂纸打磨结构表面 再用细砂纸精磨(45交叉纹)12/12/202212/12/20224040用棉纱或脱脂棉花沾丙酮清洁结构表面 擦洗23遍后，表面不可再用手接触！12/12/202212/12/20224141用透明胶带将应变片与构件临时固定 移动胶带位置使应变片达到正确定位12/12/202212/12/20224242在应变片反面涂上一滴胶水(大小视应变片面积而定)胶水量不宜过多12/12/202212/12/20224343将塑料薄膜盖在应变片上，用母指按压挤出多余胶水 按压时间一般1分钟，室温低时适当延长12/12/202212/12/20224444将应变片引线拉起至根部(引线如粘在构件上需小心操作!)在紧连应变片的下部用胶水粘接一片连接片(焊片)12/12/202212/12/20224545为了使胶水快速固化，可用电吹风加热处理（注意距离）用万用表测量应变片绝缘电阻值，应大于20M 12/12/202212/12/20224646将应变片引线焊接在接线片上，焊点要光滑牢固。引线需形成弧线与接线片相连 12/12/202212/12/20224747将连接应变仪的导线焊接在接线片上（注意焊接质量）把导线用绝缘胶带固定在构件上，再一次检查应变片质量12/12/202212/12/20224848在应变片周围涂上单分子硅胶或石蜡（防潮需要）涂胶或石蜡前也要清洁表面12/12/202212/12/20224949硅胶固化后应变片粘贴工作完毕 在连接应变仪前再次检查应变片的阻值和绝缘情况12/12/202212/12/20225050主要内容主要内容1 1 静静载试验的加的加载设备2 2 试验装置的支座装置的支座设计3 3 应变测试技技术4 4 静静载试验的的测试仪器器5 5 静静载试验实例例12/12/202212/12/20225151静载试验的量测仪器静载试验的量测仪器v试验仪器器仪表的主要技表的主要技术性能指性能指标精度：准确程度。精度：准确程度。量程：量量程：量测物理量范物理量范围、工作、工作频率范率范围灵敏度灵敏度:输出出变化与化与输入入变化比化比值分辨率：能分辨率：能测量的最小量的最小变化化线性度：与理想性度：与理想线性接近程度性接近程度稳定性定性(漂移漂移)12/12/202212/12/20225252静载试验的量测仪器静载试验的量测仪器v线位移传感器线位移传感器12/12/202212/12/20225353静载试验的量测仪器静载试验的量测仪器v倾角传感器倾角传感器12/12/202212/12/20225454静载试验的量测仪器静载试验的量测仪器v测力传感器测力传感器12/12/202212/12/20225555静载试验的量测仪器静载试验的量测仪器v裂缝量测仪器裂缝量测仪器电阻应变突变点；电阻应变突变点；放大镜观测法放大镜观测法12/12/202212/12/20225656主要内容主要内容1 1 静静载试验的加的加载设备2 2 试验装置的支座装置的支座设计3 3 应变测试技技术4 4 静静载试验的的测试仪器器5 5 静静载试验实例例12/12/202212/12/20225757静载试验实例静载试验实例v实例一：例一：简支支钢筋混凝土梁受弯破坏筋混凝土梁受弯破坏试验v实例二：例二：钢桁架非破坏静桁架非破坏静载试验12/12/202212/12/20225858本章小结本章小结1 1 静静载试验的加的加载设备 重力加重力加载、液、液压加加载2 2 试验装置的支座装置的支座设计 铰支座、固定支座、固定边界、台座、反力架界、台座、反力架3 3 应变测试技技术 电阻阻应变片、片、电阻阻应变仪、温度、温度补偿、应变片粘片粘结4 4 静静载试验的的测试仪器器 位移、位移、转角、力、裂角、力、裂缝5 5 静静载试验实例例12/12/202212/12/20225959