【文章內(nèi)容簡介】 頁 共 25 頁 物理相似：模型與原型的各相應點的應力和應變，剛度和變形間的關(guān)系相似。 時間相似：模型和原型 在對應的時刻要求對應的時間成比例。 邊界條件相似：模型和原型在與外界接觸的區(qū)域內(nèi)的各種條件保持相似。 初始條件相似：初始狀態(tài)下的初始幾何位置、質(zhì)點的位移、速度和加速度相似。 （ 2）模型設(shè)計相似條件 四 、結(jié)構(gòu)試驗的荷載設(shè)計 結(jié)構(gòu)試驗的荷載設(shè)計主要取決于試驗的目的要求、試驗對象的結(jié)構(gòu)形式、試件承受荷載的類型和性質(zhì)以及實驗室或現(xiàn)場所具有的加載條件等因素。它要求研究和考慮的問題有試驗設(shè)備和加載方法的選擇、試件就位與加載方案的確定、試驗荷載圖式的設(shè)計、試驗荷載裝置的設(shè)計以及試驗荷載值的計算和加載制度的設(shè)計等。 （ 1）試件就位與加載方案 正位試驗：試驗結(jié)構(gòu)構(gòu)件與實際工作狀態(tài)相一致的情況下進行，是結(jié)構(gòu)試驗中最常見的型式。 異位試驗： 結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝位置與實際工作狀態(tài)不一致的情況下進行的試驗 ① 反位試驗：與正位試驗 在空間位置上 相差 180度，構(gòu)件受拉區(qū)在上部，受壓區(qū)在下部。 ② 臥位試驗：與正位試驗在空間位置上相差 90 度試驗時構(gòu)件平臥，平行于地面 原位試驗：檢驗已建結(jié)構(gòu)性能進行現(xiàn)場荷載試驗唯一使用的方法，他在生產(chǎn)或施工現(xiàn)場處于實際工作的位置，它的支承情況，邊界條件和實際工作狀態(tài)完全一致。 （ 2）試驗荷載圖式的選擇與設(shè)計 試驗時常常采用不同于設(shè)計計算所規(guī)定的荷載圖式，其原因是： （ a）對設(shè)計計算時采用的荷載圖式的合理性有所懷疑，因而在試驗時采用某種更接近于結(jié)構(gòu)實際受力情況的荷載 布置方式。 （ b）在不影響結(jié)構(gòu)的工作和試驗成果分析的前提下，由于受試驗條件的限制和為了加載的方便，要求改變加載的 圖式，即允許采用與計算的荷載圖式不同的等效荷載圖式。 等效荷載：指結(jié)構(gòu)構(gòu)件的控制截面和控制部位上能產(chǎn)生與原來荷載作用時相同的某一作用效應的荷載。 （ 3）試驗荷載裝置設(shè)計 試驗荷載裝置設(shè)計的要求： （ a）試驗荷載裝置要有足夠的強度儲備。 （ b）試驗荷載裝置要滿足剛度要求。 （ c）試驗荷載裝置要滿足試件的邊界條件和受力變形的真實狀態(tài)。 （ 4）試驗荷載值計算和加載制度的設(shè)計 試驗加載制度的定義和內(nèi)容： 定義：結(jié)構(gòu)試驗進行期間荷載與加載時間的關(guān)系。 內(nèi)容：加載速度的快慢、加載時間間歇的長短、分級荷載的大小、加載卸載循環(huán)的次數(shù)。 加載圖式：試驗中荷載的空間布置。 五 、結(jié)構(gòu)試驗的觀測設(shè)計 在結(jié)構(gòu)試驗設(shè)計時，必須擬定測試方案。 測試方案通常包括： A按整個試驗的目的要求，確定試驗測試的項目。 B按確定的量測項目的要求，選擇測點位置。 C選擇測試儀器和數(shù)據(jù)采集方法。 （ 1）觀測項目的確定 結(jié)構(gòu)靜力試驗的觀測項目： 結(jié)構(gòu)低周反復加載靜力試驗和結(jié)構(gòu)擬動力試驗的觀測項目： 結(jié)構(gòu)動力試驗和抗震動力試驗的觀測項目： 第 10 頁 共 25 頁 （ 2）測點的選擇與布置 （ 3）儀器的選擇與數(shù)據(jù)采集 （ a） 測試儀器的選擇 （ b） 儀表測讀和數(shù)據(jù)采集 靜力試驗中應注意 事項： ① 結(jié)構(gòu)在試驗加載前，應在沒有外荷載的條件下測讀儀表的初始讀數(shù)。 ② 試驗時，在分級荷載作用下在規(guī)定的荷載持續(xù)時間結(jié)束時量測結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形。結(jié)構(gòu)各部位測點的測度程序在整個試驗過程中宜保持一致，測度時間間隔不宜過長。最好是所有的儀器度數(shù)都在同一時間段內(nèi)進行。 ③觀測時間一般選在荷載過程中的加載間歇時間內(nèi)，最好在每次加載完畢后的某一時間開始按程序測讀一次，到加下一級荷載前在觀測一次讀數(shù)。 ④當荷載維持較長時間不變時應該按規(guī)定時間 ，以后每隔 3~6 小時記錄讀數(shù)一次，當結(jié)構(gòu)卸載完畢時，也按規(guī)定時間 記錄結(jié)構(gòu)變形的恢復情況。 ⑤每次記錄儀器讀數(shù)時，應該同時記錄周圍環(huán)境的溫度。 六 、結(jié)構(gòu)試驗的誤差控制 在試驗設(shè)計工作中必須對各個環(huán)節(jié)可能產(chǎn)生的誤差加以控制，使之提高測試精度，保證試驗質(zhì) 量。 需要控制的誤差有：試件制作誤差、材料性能誤差、試件按照誤差、試驗裝置和試驗加載誤差、儀器使用和測試方法誤差等。 七、結(jié)構(gòu)試驗的安全與防護措施 對結(jié)構(gòu)試驗安全與防護的基本要求是 ： 試驗工作中必須采取切實有效的措施，貫徹“安全第一”和“預防為主”的方針。在試驗前對試驗人員進行安全教育，請有經(jīng)驗和熟悉試驗工作的人員負責安全檢查工作，這對于大型結(jié)構(gòu)試驗和抗震動力破壞試驗等尤為重要。答：試驗工作中必須采取切實有效的措施，貫徹“安全第一”和“預防為主”的方針。在試驗前對試驗人員進行安全教育，請有經(jīng)驗和熟悉試驗工作的人員負責安全檢查工作，這對于大型結(jié)構(gòu)試驗和抗震動力破壞試驗等尤為重要。 （ 1）結(jié)構(gòu)靜力試驗的安全與防護 （ 2）結(jié)構(gòu)動力試驗的安全與防護 二、本章難點 模型的相似要求和相似常數(shù) 模型需和原型結(jié)構(gòu)滿足相似要求，才能按相似條件由模型試驗推算出原型結(jié)構(gòu)的相應數(shù)據(jù)和試驗結(jié)果。模型的相似要求有：幾何相似、質(zhì)量相似、荷載相似、物理相似、時間相似、邊界條件相似和初始條件相似。應熟記靜力、動力試驗模型的相似常數(shù)之間的關(guān)系。 試件就位型式的分類 按照結(jié)構(gòu)試驗時結(jié)構(gòu)構(gòu)件在空間就位型式的不同，可以有正位、異位和原位試驗等幾種方案。正位試驗指試驗結(jié)構(gòu)構(gòu)件是在實際工作狀態(tài)相一致的情況下進行的試驗。異位試驗是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝位置與實際工作狀態(tài)不一致的情況下進行的試驗，可分為反位試驗和臥位試驗。原位試驗 是為檢驗已建結(jié)構(gòu)性能進行現(xiàn)場荷載試驗唯一使用的方法，試驗的結(jié)構(gòu)構(gòu)件在生產(chǎn)或施工現(xiàn)場處于實際工作的位置，它的支承情況、邊界條件和實際工作狀態(tài)完全一致。 測點的選擇與布置 在滿足試驗目的的前提下，測點宜少不宜多。任何一個測點的布置都應該是有目的的，服從于結(jié)構(gòu)分析的需要。測點的位置必須有代表性。在最大值出現(xiàn)的部位上必須布置控制測點。為了保證測量數(shù)據(jù)的可信度，還應該布置一定數(shù)量的校核性測點。測點的布置應有利于試驗時操作和測讀。 三、名詞解釋 控制測點：結(jié)構(gòu)物的最大繞度和最大應力等數(shù)據(jù)，通常是設(shè)計和試驗工 作者最感興趣的數(shù)據(jù)，因此在這些最大值出現(xiàn)的部位上必須布置測量點位，稱之為控制測點。 四、簡答題 第 11 頁 共 25 頁 在采集等效荷載加載時有哪些注意事項？ 答：采用等效荷載時，必須全面驗算由于荷載圖式的改變對結(jié)構(gòu)造成的各種影響，必要時應對結(jié)構(gòu)構(gòu)件作局部加強，或?qū)δ承﹨?shù)進行修正。取彎矩等效時，需驗算剪力對構(gòu)件的影響，同時要把采用等效荷載的試驗結(jié)果所產(chǎn)生的誤差控制在試驗允許的范圍以內(nèi)。 結(jié)構(gòu)試驗中，對測試儀器的選擇有哪些要求？ 答： A在選擇儀器時，必須從試驗實際需要出發(fā)，使所用儀器能很好地符合所需的精度要求，要防止盲目選用 高準確度和高靈敏度的精密儀器。 B儀器的量程應滿足最大變形和各種被測量的需要。 C如果測點的數(shù)量很多而且測點又位于很高很遠的部位，應采用電測儀表進行多點測量或遠距離測量。 D選擇儀器必須考慮測讀的方便、快速、省時，必要時需采用巡回檢測和自動記錄裝置。 E量測儀器的型號規(guī)格應盡可能選用一樣的，種類愈少愈好。 F動測試驗使用的儀表的線性范圍、頻響特性和相位特性要滿足試驗量測的要求。 采用什么方法可以減少混凝土試件制作誤差產(chǎn)生的影響？ 答：為減少試件制作誤差產(chǎn)生的影響，試驗前必須量測試件主要受力區(qū)的實際外形尺寸，試驗后 打開混凝土實測主筋位置和保護層厚度。 結(jié)構(gòu)試驗中，測點的布置應該注意哪些問題？ 答： A 測點的位置必須有代表性。 B為了保證測量數(shù)據(jù)的可信度，還應布置一定數(shù)量的校核性測點。 C測點的布置應有利于試驗時操作和測讀。 D結(jié)構(gòu)動力試驗中測點應布置在要求結(jié)構(gòu)反應的最大部位。 E結(jié)構(gòu)地震模擬振動臺整體結(jié)構(gòu)模型試驗時，一般在結(jié)構(gòu)各樓層的樓面和屋面處布置加速度傳感器。 結(jié)構(gòu)試驗中，儀表測讀應注意哪些問題？ 答： A結(jié)構(gòu)在試驗加載前，應在沒有外加荷載的條件下測讀儀表的初始讀數(shù)。 B試驗時，在每級荷載作用下，應在規(guī)定的荷載持續(xù)時間 結(jié)束時量測結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形。 C觀測時間一般選在載荷過程中的加載間歇時間內(nèi)，最好在每次加載完畢后的某一時間開始按程序測讀一次，到加下一級荷載前，再觀測一次讀數(shù)。 D當荷載維持較長時間不變時，應該按規(guī)定時間以后每隔 3— 6小時記錄讀數(shù)一次。 E每次記錄儀器讀數(shù)時，應該同時記錄周圍環(huán)境的溫度。 第五章結(jié)構(gòu)靜力試驗 一、概述 結(jié)構(gòu)靜力試驗 靜力試驗一般是指在不長的時間內(nèi)對試驗對象進行平穩(wěn)的連續(xù)加載，荷載從零開始一直加到結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞或達到預定荷載，或是在短時間內(nèi)平穩(wěn)地施加若干次預定的重復荷載后，再連續(xù)增加荷載直到結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞。 單調(diào)加載：荷載從零開始，一直加到結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的一次性連續(xù)加載方法。 二、結(jié)構(gòu)靜力試驗的加載設(shè)計 結(jié)構(gòu)靜力試驗的加載設(shè)計主要包括：加載制度、加載圖式兩方面設(shè)計。 （ 1） 加載制度 試驗加載制度指的是試驗進行期間荷載的大小和方向與時間的關(guān)系。采用分級加載一方面可控制加載速度，另一方面便于觀測結(jié)構(gòu)變形隨荷載變化的規(guī)律，了解結(jié)構(gòu)各 個階段的工作性能。荷載分級大小和分級的多少，可根據(jù)試驗的目的、試驗期間和結(jié)構(gòu)類型來確定。 結(jié)構(gòu)靜力試驗時，采用分級加卸載的好處： 采用分級加載一方面可以控制加載速度，另一方面便于觀測結(jié)構(gòu)變形隨荷載變化規(guī)律，了解結(jié)構(gòu)各個階段的工作性能。從操作上看，分級加載也為加載和觀測提供了方便的條件。 （ 2）加載圖式 三、 受彎構(gòu)件的試驗 （ 1）時間安裝和加載方法 （ 2）試驗項目和測點布置 第 12 頁 共 25 頁 A撓度的測量 梁的撓度值是試驗數(shù)據(jù)中最能反映其總體工作性能的一項指標，因為梁的任何部位的異常變形或局部破壞都將通過撓度或在撓度曲線中反映出來。對于受彎構(gòu)件，最主要的是測定跨中最大撓度值及撓度曲線。 B 應變的測量 （彎曲應力測量、剪切應力測量、鋼箍和彎筋應力測量、翼緣與孔邊應力的測量、校核測點） 試驗時，通過測量由于彎曲產(chǎn)生的應變，進而得到應力。一般在梁承受正負彎矩最大的截面或彎矩有特變的截面上布置測點；對于變截面的梁，則應在抗彎控制截面上布置測點。有時，也需要在截面急驟變化的位置上設(shè)計測點。 C 裂縫的測量 裂縫測 量包括確定開裂的位置和時間、描述裂縫的發(fā)展和發(fā)布及測量裂縫的寬度和深度。在鋼筋混凝土梁試驗時，經(jīng)常需要測定其抗裂性能，由此在要估計裂縫可能出現(xiàn)的截面或區(qū)域內(nèi)，沿裂縫的垂直方向連續(xù)地或交替地布置測點，以便準確地測量開裂的發(fā)生，確定梁的抗裂性能。 D 轉(zhuǎn)角和取率的測量 轉(zhuǎn)角和取率是反映梁工作性能的重要指標。試驗中常常要測量某些截面的轉(zhuǎn)角和曲率，如簡支梁支座處的轉(zhuǎn)角、彎矩最大處的曲率等。 四、受壓構(gòu)件的試驗 （ 1）試件安裝和加載方法 （ 2）試驗項目和測點布置 對于常用的各種預應力鋼筋混凝土屋架一般的試驗項目有 : （ 1）屋架的整體變形和桿件局部變形、撓度、轉(zhuǎn)角。 （ 2）屋架的抗烈度及承載力 （ 3）屋架主要桿件內(nèi)力。 （ 4）屋架節(jié)點的變形及節(jié)點剛度對屋架桿件的次應力影響。 （ 5）屋架端節(jié)點的應力分布。 （ 6）預應力鋼筋張拉應力和對有關(guān)部位混凝土的預壓應力。 （ 7）屋架下弦預應力鋼筋對屋架的反拱作用。 （ 8）預應力錨頭工作性能。 五、屋架的試驗 （ 1）試件安裝和加載方法 （ 2）試驗項目和測點布置 （ A）屋架的整體變形和桿件局部變形、撓度、轉(zhuǎn)角。（ B）屋架的抗烈度及 承載力 （ C）屋架主要桿件內(nèi)力。 （ D）屋架節(jié)點的變形及節(jié)點剛度對屋架桿件的次應力影響。 （ E）屋架端節(jié)點的應力分布。 （ F）預應力鋼筋張拉應力和對有關(guān)部位混凝土的預壓應力。 （ G）屋架下弦預應力鋼筋對屋架的反拱作用。 （ H）預應力錨頭工作性能。 六、薄殼和網(wǎng)架試驗 （ 1） 試件 安裝和加載方法 薄殼結(jié)構(gòu)：實際支承形式類似雙向板，有四角支承和四邊支承，試驗支承可以用固定鉸、活動鉸及滾軸。 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)：實際支承在框架或柱頂，試驗時支承在剛性較大的型鋼圈梁上。邊支座一般受壓，角支座及其附近支座可能受拉。 加載方法： 重物直接堆載、水池加載或通過吊籃加載。也可用氣壓加載，需要較大荷載時常使用液壓加載器和分配梁加載。 （ 2）試驗項目和測點布置 ： 1）觀測項目：主要測量位移和應變。 2）測點布置：常利用對稱性減少測點數(shù)量。同時布置一些校核測點。 網(wǎng)架測點布置：（ 1）利用對稱性分區(qū)（ 2）位移下弦節(jié)點，應力布置在桿件上（桿件中間或節(jié)點附近） （ 3）校核測點。 七、整體結(jié)構(gòu)靜力試驗 整體結(jié)構(gòu)靜力試驗是指對已經(jīng)建成的建筑物進行結(jié)構(gòu)試驗，試驗范圍可以是整體結(jié)構(gòu)、部分結(jié)構(gòu)。整體結(jié)構(gòu)試驗一般都在現(xiàn)場進行，由于試驗條件較差，難度較大，整體結(jié)構(gòu)試驗往往規(guī)模很大，組織工作復雜，要花費大量的人力第 13 頁 共 25 頁 物力。 （ 1）鋼筋混凝土平面樓蓋試驗 ：由樓板、次梁、主梁組成。施工工藝有整體現(xiàn)澆、裝配式。 （ a）試驗荷載布置①樓板的試驗 ②次梁的試驗 ③ 主梁的試驗 ④柱的試驗 （ b）試驗觀測：平面樓蓋整體試驗通常是非破壞性