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1、精选课件,桥梁静载试验,王军文石家庄铁道学院岩土与结构实验中心联系电话：0311-87936436，13931895860E-mail:2008年09月,精选课件,精选课件,第一讲 结构试验设计及试验荷载,结构试验的一般程序结构试验包括：结构试验设计、结构试验准备、结构试验实施和结构试验分析等主要环节。它们之间的关系如图所示。,精选课件,1. 试验设计阶段 （1）研究试验目的、了解试验任务、搜集有关资料、确定试验方法等。 （2）确定试验的性质和规模。 （3）确定试验参数、决定试件的外形及尺寸。 （4）进行试件的设计与制作。 （5）确定加载方法和设计支承系统。 （6）选定量测项目及量测方法。 （
2、7）根据具体情况写出试验大纲。,精选课件,2. 试验准备阶段 （1）试件的制作 （2）试件的尺寸与质量检查 （3）试件的安装与就位 （4）安装加载设备 （5）设备仪表的率定 （6）做辅助试验（常和正式试验穿插进行） （7）仪表的安装、连线调试 （8）记录表格的设计准备 （9）通过计算结构内力进行判断和控制加载（加载应力估计）。,精选课件,3. 试验实施阶段 这是整个试验过程的中心环节，应按照规定的加载顺序和量测顺序进行。 （1）确定基本加载方案，如：破坏与否、试验周期的长短。 （2）荷载图式的选择，如：集中荷载还是均布荷载。 （3）加载顺序的确定，如：直接加载还是分级加载，按几个循环进行。 （
3、4）观测注意点和测点布置。4. 结构试验分析阶段 (1)数据整理阶段：整理原始测试资料，进行数据分析。 (2)数据处理总和试验结论：对试验现象和规律做出解释，试验结果和理论值比较，分析产生差异的原因，并做出结论，写出试验总结报告，提出新问题和进一步研究计划。,精选课件,结构试验荷载（一）静力荷载（静荷载）1. 静荷载加载顺序：预加载阶段 标准荷载阶段 破坏荷载阶段。2. 预加载的目的： 使结构进入正常的工作状态，使结构变形与荷载关系稳定； 检验全部试验装置的可靠性； 检查全部观测仪表的工作是否正常； 起到演习的作用，可实际检查试验人员的现场工作情况。,精选课件,（二）动力荷载（动荷载） 动荷载
4、作用则是指使结构或构件产生不可忽略的加速度反应的作用。 对结构施加动荷载，主要是用于研究结构动力性能的试验，如：结构的疲劳试验，采用匀速脉动荷载，一般应使试件在试验时不产生共振，远离共振区，加载顺序根据实际情况而定。（三）结构试验对测点布置的要求满足条件的前提下，宜少不宜多；测点位置要具有代表性，以便于分析和计算；为保证量测数据的可靠性，应该布置一定数量校核性测点；测点的布置应有利于试验时操作和测读，安全和方便。安装在结构上的附着式仪表在达到正常使用荷载的1.21.5倍时应该拆除，以免结构突然破坏，而使仪表受损。,精选课件,（四）荷载图式 等效加载图式应满足以下条件： 1)等效荷载产生的控制截
5、面的主要内力应与计算内力相等； 2)等效荷载产生的主要内力图形与计算内力图形相似； 3)对等效荷载引起的变形差别应予以修正； 4)控制截面上的内力等效时次要截面上的内力应与设计值接近。,除了控制截面的某个效应与理论计算荷载相同外，该截面的其他效应和非控制截面的效应，则可能有差别，所以必须全面验算因荷载图式改变对试验结构构件的各种影响；必须特别注意结构构件是否因最大内力区域的某些变化而影响承载性能。尤其对不等强的结构，一定要细加分析和验算，采取有效的等效荷载形式。比如说：增加集中荷载个数，减小或消除影响。,精选课件,等效荷载图,精选课件,第二讲 结构试验的加载技术 目前采用的加载方法和加载设备种
6、类很多，有重物加载、气压加载、机械加载、液压加载、电液伺服加载系统等。 在选择加载方法与加载设备时应满足以下条件，即结构试验对加载方法与加载设备的要求： 选用的试验荷载的图式必须是等效荷载图式； 荷载传力方式和作用点明确，产生的荷载数值准确稳定，静荷载不随加载时间、外界环境和结构物变形而变化，保证荷载量的相对误差不超过5%； 静载试验便于分级加载和卸载，能控制加、卸载速度，荷载分级的分度值要满足试验量测的精度要求； 加载设备不参与结构工作，不影响结构的自由变形，不影响结构受力； 加载装置本身要安全可靠，不仅要满足强度要求，还需要严格控制其变形值。,精选课件,一. 重物荷载的加载设备 重物荷载加
7、载就是利用物体的本身重量加于结构上作为荷载。试验室内常用铁块、砼块、砖、水、砂石甚至废构件等。重物可直接加于试验结构或构件上，也可以通过杠杆间接加在构件上。重物加载的优缺点 （1）优点：设备简单，取材方便，荷载数值稳定，加载形式灵活，不因试验过程中结构的变形或徐变而减小，适用于长期均布荷载和静载试验，采用杠杆间接重力加载，对持久荷载试验及进行刚度和裂缝的研究尤为合适。因为荷载是否恒定，对裂缝的开展与闭合有直接影响。 （2）缺点：产生的荷载值小，操作笨重，占用面积大，用堆载法时，一旦结构物达到极限后，因荷载不随结构变形而自行卸载，容易发生安全事故。,重物直接加载,杠杆加载,精选课件,二. 气压加
8、载气压加载就是利用气体压力对结构物施加荷载。多用于模型试验。 空压机充气加载（正压加载）：利用空气压缩机对气包（囊）充气给试件加以均布荷载，压力可达180kN/m2。真空泵抽真空加载（负压加载）：用真空泵抽出试件与台座围成的封闭空间的空气，形成大气压力差，对试件加以均布荷载，最大压力可达80100kN/m2。气压加载的优点：加、卸载方便，荷载稳定、安全构件破坏时能自动卸载构件外表面便于观察与安装仪表。缺点:是内表面无法直接观察。三. 机械机具加载 索引起重机械（绞车、卷扬机，倒链葫芦），主要用于远距离或高耸结构施加荷载。 顶推机械（螺旋千斤顶、弹簧等）适用于施加长期试验荷载。产生的荷载相对比较
9、稳定。,精选课件,四. 液压加载 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。其优点是利用油压使液压器（千斤顶）产生较大的荷载，试验操作方便、安全，特别是对于大型结构构件试验，当要求荷载点数较多、吨位较大时更为合适，尤其是电液伺服加载系统得到广泛应用后，为工程结构动力试验模拟地震荷载等不同特性的动力荷载创造了有利条件 。液压加载器、液压加载系统、结构试验机、电液伺服加载系统、地震模拟震动台,精选课件,精选课件,五、电液伺服加载系统 电液伺服加载系统大多采用闭环控制，主要组成是电液伺服液压加载器、控制系统和液压源等三大部分组成。它可将荷载、应变、位移等物理量直接作为控制参数，实行自
10、动控制。液压加载系统的优缺点： 优点：加卸载方便、产生的荷载值大，设备体积小、使用方便，便于往复循环加载，如试件变形极大或破坏时，会自动卸载。采用脉动油泵还可以做动载试验。 缺点：对集中荷载较适用，当结构变形较大时，很难维持试验要求的荷载值。,精选课件,电液伺服加载系统,精选课件,精选课件,精选课件,机械力加载法,精选课件,电磁加载法,精选课件,人激振加载法,人身体有规律的运动，在共振情况下可产生较大的激振力。环境随机激振法又称为脉动法由于地面的脉动，对地上的建筑物产生脉动，再对建筑物的自振及模态进行分析。,精选课件,荷载支承机构,精选课件,荷载反力架,精选课件,支座,精选课件,精选课件,试验
11、台座,1. 板式试验台座槽式试验台座地脚螺丝式试验台座（地锚式）槽锚式试验台座2. 箱式试验台座,精选课件,槽式试验台座,精选课件,第三讲 桥梁静载试验,1、桥梁荷载试验的目的 （1）检验桥梁设计与施工的质量，说明工程的可靠度。（2）判断桥梁结构的实际承载力，为改建或者扩建桥梁工程提供数据和资料，从而有效地利用旧桥。（3）验证桥梁结构设计理论和设计方法，积累科学技术资料，充实与发展桥梁计算理论和施工技术。（4）为处理工程事故而进行试验鉴定，得到必要的技术数据。,精选课件,2、试验结构的考察,（1）搜集与试验对象有关的技术文件和资料。（2）试验对象的考察荷载试验的准备工作： 1）试验孔（或墩）的
12、选择 2）搭设观测脚手架及设置测点附属设施 3）静载试验加载位置的放样和卸载位置的安排 4）试验人员组织与分工 5）其他准备工作,精选课件,3、试验方案与实施,（1）试验荷载工况的确定 为了满足鉴定桥梁承载力的要求，荷载工况选择应反映桥梁设计的最不利受力状态，简单结构可选12个工况，复杂结构可适当多选，加载项目安排应抓住重点，不宜过多。 1）简支梁桥 跨中最大正弯矩、支点最大剪力、桥墩最大竖向反力。 2）连续梁桥 主跨跨中最大正弯矩、主跨支点负弯矩、支点最大剪力、主跨桥墩最大竖向反力、边跨最大正弯矩。,精选课件,3）悬臂梁桥（T型刚构桥） 支点最大负弯矩、锚固孔跨中最大正弯矩、支点最大剪力、挂
13、梁跨中最大正弯矩。 4）无铰拱桥 跨中最大正弯矩工况、拱脚最大负弯矩工况、拱脚最大推力工况、L/4截面最大正弯矩和最大负弯矩。 5）斜拉桥 主梁跨中最大正弯矩、主梁最大负弯矩、主塔塔顶顺桥向最大水平位移、斜拉索最大索力、主梁最大挠度、塔柱最大弯矩。 6）悬索桥 主梁控制截面最大弯矩、主梁扭转变形、主梁控制截面位移或挠度、塔顶最大水平变位、塔柱底截面最大应力、主缆和吊索最大拉力。,精选课件,（2）试验荷载的确定,1）控制荷载的确定 为了保证荷载试验的效果，必须先确定试验的控制荷载，控制桥梁设计的荷载有：汽车和人群（标准设计荷载）、挂车和履带车（标准设计荷载）以及需通行的特殊重型车辆。 分别计算以
14、上几种荷载对结构控制截面产生的内力（或变形）的最不利值，进行比较，取其中最不利者对应的荷载作为控制荷载。动载试验以汽车荷载为控制荷载（挂车和履带车不计冲击力）。,精选课件,q值可采用0.81.05，当桥梁的调查、检算工作比较完善而又受加载设备能力所限，q值可采用低限；当桥梁的调查、检算工作不充分，尤其是缺乏桥梁计算资料时，q值应采用高限；总之应根据前期工作的具体情况来确定。一般情况下q值不宜小于0.95。,2）静载试验效率 式中 Ss静载试验荷载作用下控制截面内力计算值； S控制荷载作用下控制截面最不利内力计算值； 按规范采用的冲击系数，平板车、履带车、重型车辆，取 =0。,精选课件,（3）静
15、载加载分级与控制,静荷载加载顺序：预加载阶段 标准荷载阶段 破坏荷载阶段。 1）预加载的目的 a）使结构进入正常的工作状态，特别是新结构，如钢筋混凝土桥要进行若干次加载循环后，使结构变形与荷载关系稳定。 b）检验全部试验装置的可靠性； c）检查全部观测仪表的工作是否正常； d）起到演习的作用，可实际检查试验人员的现场工作情况。通过预载所发现的问题，可以在正式加载试验前得到解决。,精选课件,(3)静载加载分级与控制,2）分级控制加载的原则 a）当加载分级较为方便时，可按最大控制截面内力均分为45级。 b）当使用载重车加载，车辆称重有困难时也可以分成3级加载。 c）当桥梁的调查和验算工作不充分，或
16、者桥梁状况比较差，应尽量增多加载分级，如限于条件加载分级较少时，应注意每级加载时，车辆荷载逐辆缓慢驶入预定加载位置，必要时可在加载车辆未到预定加载位置前分次对控制测点进行读数以确保试验安全。 d）在安排加载分级时，应注意加载过程中其他截面内力亦应逐渐增加，且最大内力不应超过控制荷载作用下的最不利内力。,精选课件,(3) 静载加载分级与控制,3）加卸载的时间选择与控制 为了减少温度变化对试验造成的影响，加载试验时间以晚上10时至凌晨6时为宜，尤其是采用重物直接加载，加卸载周期比较长的情况下只能在夜间进行试验。对于采用车辆等加卸载迅速的试验方式，如夜间试验照明等有困难时亦可安排在白天进行试验，但在晴天或多云的天气下进行加载试验时每一加卸载周期所花费的时间不宜超过20分钟。,精选课件,4、测点设置与观测,（1）测点布置 1)主要测点的布设 测点布设的原则有：（a）满足条件的前提下，各试验项目的测点数量和布置必须是充分和足够的；同时测点宜少不宜多，不要盲目设置测点，这样可以不浪费人力和仪器设备，还会使试验目的突出。（b）测点位置要具有代表性，以便于分析和计算；（c）为保证量测数据的可靠性，应该
