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结构实验技术讲稿静力部分第1页/共43页第2页/共43页第一章 结构静载试验 §1.1 概述 建筑结构上的作用分为直接作用与间接作用。直接作用主要是荷载作用，包含结构自重与施加在结构上的外力；其它引起结构外加变形和约束变形的原因,如温度变化、地基不均匀下沉和结构内部物理、化学作用等为间接作用。第3页/共43页第一章 结构静载试验 §1.1 概述 直接作用又分为静荷载作用和动荷载作用两类，静荷载作用是指对结构或构件不引起加速度或加速度可以忽略不计的直接作用。 第4页/共43页第一章 结构静载试验 §1.1 概述 建筑结构的主要职能是承受直接作用的，因此，研究结构承受直接作用的状况是结构试验与分析的主要目的，在结构的直接作用中，经常起主导作用的是静荷载，于是静载试验也就被置于经常的常规试验中。 静载试验主要讨论原型结构、缩尺结构、构件的静载试验原理、内容和方法。第5页/共43页§1.2 静载试验的加载设备 结构静载试验，除少数在实际荷载下实测之外，绝大多数是在模拟荷载作用下进行。尽管试验目的不同，对加载设备的要求不一样，产生模拟荷载的方法可以很多，但无论采用何种方法，加载设备必须满足以下基本要求：第6页/共43页§1.2 静载试验的加载设备试验荷载的作用应符合实验荷载作用的传递方式，能使被试验结构，构件再现其实际工作状态的边界条件。产生的荷载值应当明确，满足试验的准确度，除模拟动力作用之外，荷载值应能保持相对稳定，不会随时间、环境条件的改变和结构的变形而变化，保证荷载量的相对误差不超过5%。 第7页/共43页§1.2 静载试验的加载设备加载设备本身应有足够的强度和刚度，并有足够的储备，避免发生意外事故。 加载设备不应参与结构工作，以致改变结构的受力状态或使结构产生次应力。能分级加载和卸载，以便控制加载或卸载速度。尽采用先进技术，满足自动化的要求，减轻劳动强度，方便加载，提高试验效率和质量。 第8页/共43页§1.2 静载试验的加载设备 加载设备种类： 有重物、液压、气压、机械和电液伺服加载系统以及和它们相配合的各种试验装置等。第9页/共43页一、重物加载法及设备 是利用物体的重量作为静荷载加于结构上的加载方法。 主要设备有： 荷重块（铁块、混凝土块、砖、水、沙石等）、荷重盘、杠杆等。 第10页/共43页1 . 荷重块加载 可以有规则地放置于结构上，作为均布荷载如图1-1所示第11页/共43页 荷重块: 在试验室，常用具有标准重量的铸铁块，为了减少加载时的冲击力，荷重块重不宜大于25kg。 在工地现场，可以就地取材，用砖、袋装砂，石料作为荷重，要求密度大（比重大），形状规整，以便堆放加载和累计加载量。 第12页/共43页 保证加载精度和分级精度： 随机抽取20块检查，若每块误差不超过平均重的±5%时，荷载值可按平均重计算。 第13页/共43页 保证均匀分布： 重物排列于结构上作为均布荷载时，应分垛堆放，垛间距5～15cm且每垛的边长 ，对于跨度不大于4m的构件，每堆长度不应大于构件跨度的1/4。 上述要求的目的在于避免荷重物在结构变形时，因彼此挤碰产生内拱，而引起局部卸荷（避免荷载起拱而参与结构工作）。第14页/共43页 水直接用作均布荷载时，可用水的高度计算控制荷载值，当结构变形过大时，应注意水荷载的不均匀性所产生的影响。 第15页/共43页 2.荷重盘加载 荷重盘是承荷重的吊盘，用于施加集中荷载。 如下图所示，荷重盘一般用钢筋和角钢焊接而成，其平面尺寸根据测试的需要决定其强度必须是足够保证安全。吊杆与荷重盘的自重应计入第一级荷载。 第16页/共43页 3 杠杆加载 杠杆加载也属于重力加载的一种。当利用重物作为集中荷载时，经常会受到荷载量的限制，利用杠杆的放大作用，可以减小荷重块的用量。重物杠杆加载如下图所示。 第17页/共43页 杠杆加载荷载值稳定不变，当结构有变形时，荷载可以保持恒定，对应做持久荷载试验尤为适合。杠杆加载的放大率，常用放大率为3～5倍，过大的放大率会使杠杆在测试后期倾斜较大，对结构产生较大的水平推力，杠杆除须满足强度，稳定要求外，还必须具有足够的刚度，否则加载后期变形过大，也会对结构产生较大的水平推力，引起不良后果。第18页/共43页 用杆杆加载之初，应使杠杆施力点比支点稍高，以使满载时杠杆的斜度接近水平，减小因杠杆倾斜而产生的水平推力。荷重盘的下面，杠杆法码盘的下面和堆放荷重物加载的试件的下面，都应放置垫物，与垫物之间的间隙在整个测试过程中保持5cm左右，以免结构达到极限承载能力后被突然压塌或引起杠杆倾覆，造成观测仪器损坏和人员伤亡的事故。第19页/共43页二、液压加载法及设备 液压加载是目前结构试验中应用比较理想的一种加载方法，也是结构试验中最常用的加载方法，它的最大优点是利用油压使液压加载器产