建筑结构试验第一章 结构试验概论1.1 结构试验的任务为了进行合理的设计，必须掌握结构在各种作用下的实际的实际反应、应力分布和所处的工作状态，了解结构构件的刚度、抗裂性能以及实际所具有的承载力和安全储备建筑结构试验的任务： 就是在结构物或试验对象上，以仪器设备为工具，利用各种实验技术为手段，在荷载或其他因素作用下，通过测试与结构工作性能有关的各种参数，从强度、刚度、抗裂性以及结构的破坏形态等各个方面来判断结构的实际工作性能，估计结构的承载能力，确定结构对使用要求的符合程度，并用以检验和发展结构的计算理论建筑结构试验是以实验方式测试有关数据，反映结构或构件的工作性能、承载能力以及相应的可靠度，为结构的安全使用和设计理论的建立提供重要的依据1.2结构试验的目的 根据不同的试验目的，结构试验可以归纳为生产性试验和科研性试验两大类1.2.1 生产性试验 这类试验经常具有直接的生产目的，它以实际建筑物或结构构件为试验鉴定的对象，经过试验对具体结构构件作出正确的技术结论，一般常用来解决以下有关问题（简答）： 1综合鉴定重要工程和建筑物的设计与施工质量 2鉴定预制构件的产品质量 3已建结构可靠性检验，推断和估计结构的剩余寿命 。
4工程改建或加固，通过试验判断具体结构的实际承载能力 5处理受灾结构和工程质量事故，通过试验鉴定提供技术依据1.2.2 科研性试验 科学研究性试验的目的如下（简答）： 1验证结构计算理论的假定 2为制定设计规范提供依据 3为发展推广新结构、新材料及新工艺提供理论依据与实践经验1.3结构试验的分类 结构试验按对象的尺寸、荷载的性质、时间的长短、所在的场地和试验是否破坏等因素进行分类1.3.1按试验对象的尺寸分类 1 原型试验 原型试验的对象是实际结构或者是实际的结构构件 2模型试验 分三种如下：1）相似模型试验：按照相似理论进行模型设计、制作与试验这类模型要求比较严格的相似条件，即要求满足几何相似，力学相似和材料相似2）缩尺模型试验：实质是原型结构缩小几何比例尺寸的试验代表物它不须遵循严格的相似条件，可选用与原型结构相同的材料，并按一般的设计规范进行设计和制造3）足尺模型试验1.3.2按试验荷载的性质分类 1结构静力试验 静力加载试验的加载过是指荷载从零开始逐步递增一直加到试验某一预定目标或结构破坏为止，也就是在一个不长的时间段内完成试验加载的全过程。
静力试验的最大优点：是加载设备相对来说比较简单，荷载可以逐步施加，还可以停下来仔细观测结构变形的发展，给人们以最明确和清晰的破坏概念 2结构动力试验 就是研究结构在不同的性质动力作用下结构动力特性和动力反应的试验分为三种如下：1）结构动力特性试验 指结构受动力荷载激励时，在结构自由振动或强迫振动情况下量测自身所固有的动力性能的试验2）结构动力反应试验 指结构在动力荷载作用下，量测结构或其特定部位动力参数和动态反应的试验3）结构疲劳试验 指结构构件在等幅稳定、多次重复荷载的作用下，为测试结构疲劳而进行的动力试验量测疲劳性能参数的有疲劳强度和疲劳寿命3结构抗震试验 是在地震或模拟地震荷载作用下研究结构构件抗震性能和抗震能力的专门试验分为三种如下： 1）低周反复加载静力试验 是一种以控制结构变形或控制施加荷载，由小到大对结构构件进行多次低周期反复作用的结构抗震静力试验由于加载周期远大于结构构件的自振周期，所以它是属于静力试验范畴的一种加载方法，亦有称之为伪静力试验、周期性抗震静力试验或结构恢复力特性试验2）拟动力试验 是利用计算机和电液伺服加载器联机系统进行结构抗震的又一种试验方法。
亦有称之为伪动力试验、非周期性抗震静力试验或计算机-加载器联机试验3）地震模拟振动台试验 指在地震模拟振动台上进行的结构抗震动力试验这种试验的最大优点是可按人们的意图和要求，再现各种形式的地面运动加速度记录，模拟结构受地震作用从弹性到弹塑性到破坏倒塌的受力过程和结构物的破坏现象，是评价结构抗震能力的一种有效的试验方法1.3.3 按试验时间长短分类 1短期荷载试验 是指结构试验时限与试验条件、试验时间或其他各种因素和基于及时解决问题的需要，经常对实际承受长期荷载作用的结构构件，在试验时将荷载从零开始到最后结构破坏或某个阶段进行卸载，整个试验的过程和时间总和仅一个较短时间段内完成的结构试验 2长期荷载试验 是打结构在长期荷载作用下研究结构变形随时间变化规律的试验1.3.4 按试验所在场地分类 1实验室结构试验 2现场结构试验 是指在生产或施工现场进行的实际结构的试验1.3.5 按试验是否破坏分类 1 结构破坏试验 2结构非破坏试验刚度检验法：是以30%-60%的设计荷载进行加载，测得结构的变形和材料的应变与理论计算对比，如果符合得较好，可以承认试验结构和材料的可靠性。
承载力检验法：一般加载到小于极限荷载的某一预定荷载值，检测结构受力后的反应第二章 结构试验的加载设备和试验装置2.1 概述 正确地选择试验所用的加载设备和试验装置，对顺利完成试验和保证试验的质量，有着很大的作用为此，在选择试验荷载加载方法时，应满足下列要求： 1选用的试验加载设备和试验装置应满足结构设计计算荷载图式的要求 2荷载传递方式和作用点要明确，产生的荷载数值要稳定，特别是静力荷载应不随加载时间、外界环境和结构的变化而变化 3荷载分级的分度值要满足试验量测的精度要求，加载设备要有足够的强度的强度储备 4加载装置本身要安全可靠，不仅要满足强度要求，还必须按变形条形来控制加载装置的设计，即应满足刚度要求，但不能影响结构的自由变形，防止结试件产生卸荷作用而减轻结构实际承担的荷载 5加载设备要操作方便，便于加载和卸载，并能控制加载速度，还能适应同步加载、先后加载和恒载等不同要求 6试验加载方法要力求采用现代化先进技术，减少体力劳动，提高试验质量，保证安全2.2 重力加载法重力加载 就是将物体本身的重力施加于结构上作为荷载2.2.1重力直接加载 重物荷载可直接堆放于结构表面，形成均布荷载，或置于荷载盘上通过吊杆挂于结构上形成集中荷载。
若采用型体较为规则的块状材料加载，如砖石、铸铁、钢锭等，刚要求叠放整齐，每堆重物的宽度≤l/6（l为试验结构的跨度），堆与堆之间应有一定的间隔（约50-100mm）如果利用铁块钢锭作为载重，为了加载的方便与操作安全，要求每块重量不大于20公斤 这种加载方法的优点是试验用的重物容易取得，但加载过程需要较大的劳动力缺点：利用砂石、砖块等材料作为荷载，它们的容得常随大气温度、湿度改变而发生变化，即由于其含水率的变化，以致荷载不易恒定，使荷载值产生误差2.2.2 杠杆加载 （间接加载）杠杆加载适合做持久荷载试验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，经常会受到荷载的限制，因此，利用杠杆原理，可将荷重放大作用于结构上杠杆加载的关健是要有牢固稳妥的支承力装置按荷载量的不同，杠杆可以采用单梁式、组合式或桁架等不同的钢结构构件2.3液压加载法 液压加载是目前结构试验中应用比较普遍和理想的一种加载方法它的最大优点是利用油压使液压加载器产生较大的荷载，试验操作安全方便2.3.1液压加载器加载 液压加载器俗称千斤顶，是液压加载设备中的一个主要部件其主要工作原理是高压没泵将具有一定压力的液压油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。
1液压加载器的类型：有如下四种 1）手动液压加载器 2）单向作用液压加载哭：为了配合结构试验同步液压加载的需要而专门设计单向作用液压加载器的特点：储油缸、油泵、阀门等不附在加载器上，构造比较简单，只由活塞和工作缸两部分组成 3）双向作用的液压加载器的特点：是油缸的两端各有一个进油孔，设置油管接头，可通过油泵与换向阀交替进行供油，油活塞对结构产生拉压双向作用施加反复荷载 4）电液伺服系统液压加载器（也称液压促动器），其工作原理与静力试验用的液压加载器基本相同 2 液压加载器静力试验加载装置 在结构试验中利用普通手动液压加载器配合荷载承力架和静力试验台座使用最常用的一种加载方法 3 液压加载器荷载值的测定 液压加载器荷载值可由安装在加载器和荷载支承装置间的测力计直接测读确定目前较多采用荷载专感器将力值信号输入电子仪表显示，或用记录哭直接记录为提高液压加载器的加载精度和准确性，应优先采用荷载传感器量测荷载值这时选用荷载传感器的精度不应低于C级，指示仪表的最小分度值不宜大于被测力值总量的1.0%，示值误差应为±1.0%（F.S） 4液压加载器的标定 液压加载器标定时，一般是将加载器安置在荷载支承装置内，用力值量测仪表测定加载器的作用力。
力值量测表采用精度较高的环箍式压力测力计当采用试验机标定液压加载器时，按照加载器使用时的实际情况，必须采用加载器的活塞顶升试验机的主动加载方式 2.3.2 液压加载系统加载 液压加载系统主要由储油箱、高压油泵、测力装置和各类阀门组成的操纵台，通过高压油管同时并联连接若干个液压加载器组成，由操纵台控制，满足多点同步施加荷载的要求液压加载试验系统尤其对大吨位、大跨度、大挠度的结构更为适用，它不受加载点的距离和高度的限制，并能适应均布和非均布、对称和非对称加载的需要2.3.3 结构试验加载1 大型结构试验机 大型结构试验机本身就是一种比较完美的液压加载系统由液压操纵台、大吨位的液压加载器和试验机架三部分组成 大型结构试验机的精度不应低于2级2结构疲劳试验机 结构疲劳试验机主要用于对各种结构构件进行单向负荷的压力及弯曲疲劳试验在一定范围内产生周期性的单向脉动荷载，实现正弦波的动态疲劳试验该试验机由液压脉动器、控制系统和液压脉动加载器三部分组成液压脉动器是疲劳试验机的核心部分，是产生脉动负荷的主要机构液压控制系统是试验机的操纵控制中心，装有高低负荷表，分别显示脉动负荷的上下限荷载值脉动频率在100—500次/分范围内任意调节。
脉动加载器是施加负荷的执行机构结构疲劳试验应满足2级试验机的精度要求，测力示值相对误差应为±2.0%.试验机脉冲量应大于液压脉冲加载器的活塞面积与振幅的乘积2.3.4 电液伺服液压系统加载电液伺服液压加载系统可以较为精确地模拟试件所受的实际荷载，产生真实的受力状态特别是可用来进行抗震结构的静力或动力试验，因而受到人们的重视而被广泛应用工作原理：是利用自动控制和液压技术相结合的电液伺服闭环控制试验加载系统主要由电液伺服液压加载器、控制系统和液压源等三大部分组成电液伺服阀是电液伺服液压加载系统的心脏部分，指令发生器发出的信号经放大后输入伺服阀，转换成大功率的液压信号，将来自液压源的液压油输入加载器，使加载器按输入信号的变化规律对结构施加荷载电液伺服阀能根据输入电流的极性控制液压油的流向，根据输入电流的大小控制液压油的流量，且其流量与输入电流基本上成比例地变化2.3.5 地震模拟振动台加载 该设备是再现各种地震波对结构进行动力试验的一种先进试验设备其特点：是具有自动控制和数据采集及处理系统，采用了电子计算机和闭环伺服液压控制技术，并配合先进的振动测量仪器，可以在实验室内进行结构物的地震模拟试验，。