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 建筑结构试验建筑结构试验结结 构构 静静 载载 试试 验验主讲教师：杨晓明9/17/20249/17/20241 1主要内容主要内容1 1 静载试验的加载设备静载试验的加载设备2 2 试验装置的支座设计试验装置的支座设计3 3 应变测试技术应变测试技术4 4 静载试验的测试仪器静载试验的测试仪器5 5 静载试验实例静载试验实例9/17/20249/17/20242 2静载试验的加载设备静载试验的加载设备v重力加载重力加载v液压加载液压加载v机械加载机械加载v气压加载气压加载9/17/20249/17/20243 3砝码、混凝土立方块、砝码、混凝土立方块、水箱、铁锭、废构件、水、汽水箱、铁锭、废构件、水、汽车等车等砂，石，砖砂，石，砖荷载稳定荷载稳定荷载不稳定荷载不稳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构件标志长度构件标志长度l加载重物加载重物试件试件支座支座保护块保护块9/17/20249/17/20244 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9/17/20249/17/20245 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9/17/20249/17/20246 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重力加载的特点：重力加载的特点： 取材容易，加载设备简单，荷载值取材容易，加载设备简单，荷载值不随结构变形而变化；用于长期试验和不随结构变形而变化；用于长期试验和现场试验。现场试验。 一般来说加载劳动强度大，安全性一般来说加载劳动强度大，安全性差；对于破坏性试验，应采取措施降低差；对于破坏性试验，应采取措施降低重物块坠落距离，以防试件破坏时剧烈重物块坠落距离，以防试件破坏时剧烈垮塌，出安全事故。垮塌，出安全事故。9/17/20249/17/20247 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液压加载法是利用油泵将液体压力升高，液压加载法是利用油泵将液体压力升高，通过液压加载器对结构施加作用力的一种方通过液压加载器对结构施加作用力的一种方法。法。v液压加载法是目前结构试验中应用较为普液压加载法是目前结构试验中应用较为普通的一种加载方法。它最大的优点是输出力通的一种加载方法。它最大的优点是输出力大，操作安全方便，与计算机连接可实现自大，操作安全方便，与计算机连接可实现自动控制。动控制。 最理想、最普遍的加载方式最理想、最普遍的加载方式9/17/20249/17/20248 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、液压加载器一、液压加载器千斤顶千斤顶原理：用压油泵将具有一定压力的液压压入液压加原理：用压油泵将具有一定压力的液压压入液压加载器的工作油缸，使之推动活塞，对结构施加荷载。载器的工作油缸，使之推动活塞，对结构施加荷载。单向单向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9/17/20249/17/20249 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9/17/20249/17/20241010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、液压加载系统二、液压加载系统( (同步液压加载设备同步液压加载设备) )：试验台座和支座、反力架传感器等设备配套组成液试验台座和支座、反力架传感器等设备配套组成液压加载系统。压加载系统。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9/17/20249/17/20241111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、液压试验机：三、液压试验机：9/17/20249/17/20241212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、电液伺服液压加载系统四、电液伺服液压加载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9/17/20249/17/20241313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9/17/20249/17/20241414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吊链、卷扬机、绞车、花篮螺丝等配合对结构施吊链、卷扬机、绞车、花篮螺丝等配合对结构施加拉力，还可以与滑轮组联合使用改变力的作用方加拉力，还可以与滑轮组联合使用改变力的作用方向和大小。拉力的大小通常有拉力测力计测定，根向和大小。拉力的大小通常有拉力测力计测定，根据测力计的量程有两种安装方式。据测力计的量程有两种安装方式。9/17/20249/17/20241515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由于气压加载产生的是均布荷载，所以尤其适用由于气压加载产生的是均布荷载，所以尤其适用于平板和壳体试验。于平板和壳体试验。v气压加载法有两种：一种是正压加载，另一种是气压加载法有两种：一种是正压加载，另一种是负压加载。负压加载。v正压加载是用空气压缩机对气囊充气，给试件加正压加载是用空气压缩机对气囊充气，给试件加均匀荷载。储气室的作用是储气和调节气囊的空气均匀荷载。储气室的作用是储气和调节气囊的空气压力，空气压力由气压计测量。压力，空气压力由气压计测量。v对于某些封闭结构，可以利用真空泵抽气的方法，对于某些封闭结构，可以利用真空泵抽气的方法，形成大气压力差对试件施加荷载。负压加载方法主形成大气压力差对试件施加荷载。负压加载方法主要用于模型试验中。要用于模型试验中。9/17/20249/17/20241616主要内容主要内容1 1 静载试验的加载设备静载试验的加载设备2 2 试验装置的支座设计试验装置的支座设计3 3 应变测试技术应变测试技术4 4 静载试验的测试仪器静载试验的测试仪器5 5 静载试验实例静载试验实例9/17/20249/17/20241717试验装置的支座设计试验装置的支座设计v铰支座铰支座9/17/20249/17/20241818试验装置的支座设计试验装置的支座设计v固定边界固定边界9/17/20249/17/20241919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9/17/20249/17/20242020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板式试验台座板式试验台座9/17/20249/17/20242121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箱式试验台座箱式试验台座9/17/20249/17/20242222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反力刚架反力刚架9/17/20249/17/20242323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反力墙反力墙9/17/20249/17/20242424主要内容主要内容1 1 静载试验的加载设备静载试验的加载设备2 2 试验装置的支座设计试验装置的支座设计3 3 应变测试技术应变测试技术4 4 静载试验的测试仪器静载试验的测试仪器5 5 静载试验实例静载试验实例9/17/20249/17/20242525应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片电阻应变片工作原理电阻应变片工作原理v利用电阻应变片作为传感元件，将应变片贴在被利用电阻应变片作为传感元件，将应变片贴在被测物体上，会随被测物体的变形而拉长或收缩，测物体上，会随被测物体的变形而拉长或收缩，从而改变电阻值，反映被测物体应变的大小。从而改变电阻值，反映被测物体应变的大小。9/17/20249/17/20242626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应变仪工作原理v构件的应变值一般均很小，当材料处于弹性阶段构件的应变值一般均很小，当材料处于弹性阶段时应变约为时应变约为10-610-210-610-2，故应变片的电阻变化率，故应变片的电阻变化率很小很小, ,需用专门仪器进行测量需用专门仪器进行测量, ,测量应变片的电阻测量应变片的电阻变化率并能自动转化为应变的仪器称为电阻应变变化率并能自动转化为应变的仪器称为电阻应变仪。其基本测量电路为惠斯登电桥。仪。其基本测量电路为惠斯登电桥。R3R49/17/20249/17/20242727应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片v惠斯登电桥：当它的桥臂上的四个电阻满足惠斯登电桥：当它的桥臂上的四个电阻满足 关系时，其输出端的输出电压为零关系时，其输出端的输出电压为零, ,此时此时, , 称为称为“电桥平衡电桥平衡”。v电阻改变了电阻改变了RR1 1，RR2 2，RR3 3和和RR4 4时，电桥就时，电桥就有可能不平衡，其输出端将有电压输出。当电有可能不平衡，其输出端将有电压输出。当电阻改变量与阻值相比很小时，输出的电压与电阻改变量与阻值相比很小时，输出的电压与电阻的改变量的关系为：阻的改变量的关系为：9/17/20249/17/20242828应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片v实验时通常将粘贴在构件上的四个相同规格的实验时通常将粘贴在构件上的四个相同规格的应变片作为桥臂上的四个电阻应变片作为桥臂上的四个电阻“邻臂相减，对臂相加邻臂相减，对臂相加”9/17/20249/17/20242929应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片v有时只在电桥的有时只在电桥的ABAB和和BCBC端接应变片，而在端接应变片，而在ADAD和和DCDC端接应变仪内部的两个阻值相等的标准电阻。这端接应变仪内部的两个阻值相等的标准电阻。这种接线法称为半桥接线法。种接线法称为半桥接线法。 9/17/20249/17/20243030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。LLCLF9/17/20249/17/20243131应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片9/17/20249/17/20243232应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片9/17/20249/17/20243333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2129/17/20249/17/20243434应变测试技术应变测试技术电阻应变片电阻应变片v应变片种类应变片种类1 1，2 2，3 3，7 7，9.9.箔式电阻应变片箔式电阻应变片 4. 4.半导体应变片半导体应变片5.5.丝绕式电阻应变片丝绕式电阻应变片 6. 6.短接式电阻应变片短接式电阻应变片 8.8.焊接电阻应变片焊接电阻应变片9/17/20249/17/20243535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选用应变片选用v工作环境：温度保证、地下工程中防潮特性好工作环境：温度保证、地下工程中防潮特性好v被测物材料性质被测物材料性质: :弹模高弹模高, ,基长小基长小; ;粗晶粒岩石混粗晶粒岩石混凝土选用基长长凝土选用基长长v按被测试件受力状态和应变性质：应变花按被测试件受力状态和应变性质：应变花v变化大选用基长小，变化小选用基长变化大选用基长小，变化小选用基长v按测量精度：标距、电阻值、灵敏度按测量精度：标距、电阻值、灵敏度9/17/20249/17/20243636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结工艺应变片粘结工艺应变片检查：外观检查、电阻值检查应变片检查：外观检查、电阻值检查表面处理：刮刀除锈、砂布打磨、脱脂棉擦洗、表面处理：刮刀除锈、砂布打磨、脱脂棉擦洗、吹风机烘干吹风机烘干贴片与固化：画线、涂胶、用玻璃纸压、调整、贴片与固化：画线、涂胶、用玻璃纸压、调整、补胶补胶粘贴质量检查：外观检查、电阻值检查、绝缘电粘贴质量检查：外观检查、电阻值检查、绝缘电阻检查、连接电阻应变仪检查阻检查、连接电阻应变仪检查连接导线：导线固定、导线焊接连接导线：导线固定、导线焊接防潮处理：凡士林、石蜡等防潮处理：凡士林、石蜡等9/17/20249/17/20243737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) 9/17/20249/17/20243838在选定贴应变片的位置划出十字线 划线深度要适中9/17/20249/17/20243939先用粗砂纸打磨结构表面 再用细砂纸精磨(45交叉纹)9/17/20249/17/20244040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！9/17/20249/17/20244141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9/17/20249/17/20244242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9/17/20249/17/20244343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9/17/20249/17/20244444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)9/17/20249/17/20244545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 9/17/20249/17/20244646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 9/17/20249/17/20244747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9/17/20249/17/20244848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9/17/20249/17/20244949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9/17/20249/17/20245050主要内容主要内容1 1 静载试验的加载设备静载试验的加载设备2 2 试验装置的支座设计试验装置的支座设计3 3 应变测试技术应变测试技术4 4 静载试验的测试仪器静载试验的测试仪器5 5 静载试验实例静载试验实例9/17/20249/17/20245151静载试验的量测仪器静载试验的量测仪器v试验仪器仪表的主要技术性能指标试验仪器仪表的主要技术性能指标精度：准确程度。精度：准确程度。量程：量测物理量范围、工作频率范围量程：量测物理量范围、工作频率范围灵敏度灵敏度: :输出变化与输入变化比值输出变化与输入变化比值分辨率：能测量的最小变化分辨率：能测量的最小变化线性度：与理想线性接近程度线性度：与理想线性接近程度稳定性稳定性( (漂移漂移) )9/17/20249/17/20245252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9/17/20249/17/20245353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9/17/20249/17/20245454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9/17/20249/17/20245555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9/17/20249/17/20245656主要内容主要内容1 1 静载试验的加载设备静载试验的加载设备2 2 试验装置的支座设计试验装置的支座设计3 3 应变测试技术应变测试技术4 4 静载试验的测试仪器静载试验的测试仪器5 5 静载试验实例静载试验实例9/17/20249/17/20245757静载试验实例静载试验实例v实例一：简支钢筋混凝土梁受弯破坏试验实例一：简支钢筋混凝土梁受弯破坏试验v实例二：钢桁架非破坏静载试验实例二：钢桁架非破坏静载试验9/17/20249/17/20245858本章小结本章小结1 1 静载试验的加载设备静载试验的加载设备 重力加载、液压加载重力加载、液压加载2 2 试验装置的支座设计试验装置的支座设计 铰支座、固定边界、台座、反力架铰支座、固定边界、台座、反力架3 3 应变测试技术应变测试技术 电阻应变片、电阻应变仪、温度补偿、应变片粘结电阻应变片、电阻应变仪、温度补偿、应变片粘结4 4 静载试验的测试仪器静载试验的测试仪器 位移、转角、力、裂缝位移、转角、力、裂缝5 5 静载试验实例静载试验实例9/17/20249/17/20245959