裂缝和挠度测定实验

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,建筑结构试验,土木工程实验室,实验三 受弯构件裂缝及挠度 和承载力的测定,一、试验目的,1,、了解适筋梁的正截面与斜截面破坏形态。,2,、掌握结构性能的评定方法,。,二、试验仪器,1,、钢筋砼简支梁试件一个（适筋梁）,2,、,YD-88,便携式超级,位移计,一台；,3,、,读数显微镜,一台；,4,、加载设备。,三、试验方案,（一）加荷方案设计,*,（,二）试验荷载计算,*,（三）加载程序设计,*,（四）观察方法设计,*,（五）承载力极限状态的判定,*,四、写出试验报告,（一）量测数据整理,53,1,、测试曲线图的绘制,2,、挠度的计算,3,、内力的计算,4,、平面应力的计算,（二）结构性能的评定,67,1、承载力评定,2、挠度评定,3、抗裂评定,4、裂缝宽度评定,位移计,位移计主要用于观测结构的挠度与变形，也可用于观测力、应变、转角、曲率和滑移变形等。,刻度值为0.001,mm,的位移计，称为,千分表；,刻度值为0.01,mm,的位移计，称为,百分表；,刻度值大于,0.01,mm,的位移计，称为,挠度计。,分 类,外形与构造简图,测杆弹簧,轴颈,测杆,顶头,表壳,齿轮,内外度盘,长针,短针,图,3-1 百分表外形、构造简图,1、,用位移计观测挠度或变位,(,1),固定位移计的,不动支架,要有足够的刚性，,位移计,测杆,上下可灵活移动。,(2)位移计测杆应与所观测的位移,方向一致,。,(3)符合观测所需的,量程,及,灵敏度,要求。,(4)张线式位移计可用于观测较大的位移量。,2、用位移计观测应变,(1)用于量测结构构件的轴向应变，不宜用于受荷载后发生曲率变化的构件。如图示：,图3-2 位移计应变测量装置,金属夹头,顶杆,位移计,试件,(,2)手持应变仪可以观测多点应变，但量测精度会因人而异。,图3-3 手持应变仪量测装置,薄钢片,粘结剂,脚标,钢性金属杆,插足,位移计,（,3,）对于长期观测或温度变化较大时，应考虑温度变化的影响。,3,、用位移计观测转角,图,3-4,用位移计测定梁支座截面转角,观测点处转角,:,4、用位移计观测曲率,*,图3-5 曲率量测装置,读数显微镜,用于观测裂缝宽度，是由物镜、目镜、刻度分划板组成的光学系统。,水准仪,和,经纬仪,可以用来量测较大位移，并能作多点和远距离的量测。,读数显微镜,1、读数显微镜量测裂缝宽度,*,目镜,物镜,测微螺丝,裂缝,分划板弹簧,上下分划板,上下分划板,（一）、试验加荷图式,是指试验荷载在试件上的布置形式，包括荷载类型和分布情况。,采用等效荷载的原则,控制截面的内力值相等；等效荷载产生的主要内力图形与理论计算相近；变形的差别应考虑。,三、试验方案,(a),(b),(c),(d),等效荷载示意图,*,三、试验方案,（二）、试验荷载计算,承载力极限状态，检验荷载,设计值,：,：,永久荷载分项系数，一般取,1.2；,：,可变荷载分项系数，一般取,1.4；,：,永久荷载标准值（,kN/m,2,)；,：,可变荷载标准值（,kN/m,2,)；,检验值,=,-,承载力检验指标。,三、试验方案,正常使用极限状态，检验荷载值为：,短期荷载：,长期荷载：,荷载计算,：,可变荷载的准永久值系数。,抗裂,检验荷载：,检验指标。,三分点,加载的检验荷载：,四分,点,加载的检验荷载：,荷载计算,剪跨,a,对称加载时的检验荷载：,*,；,（三）加载程序设计,加载程序：,是指对试验进行的加载级距、加载卸载循环次数、级间间歇时间等的有序安排。,静载试验加载一般分为,预加载,、,正常使用极限状态,、,承载力极限状态,三个阶段。,三、试验方案,静载试验加荷程序图,*,加载程序,结构自重,承载力,极限状态检测,正常使用,极限状态检测,预载,级间间歇,1015,分钟,满载时间,30,分钟,开裂荷载,正常极限荷载,承载极限荷载,空载时间,45,分钟,荷载分级,（四）观测方案设计,内容包括：,确定观测项目、选定观测区域、布置测点、选择量测仪表和设备及确定测试方法。,三、试验方案,1、选择测点的基本原则,(1),测点位置具有代表性，满足量测目的的需要；,(2),测点数量宜少不宜多，使测试工作的重点突出；,(3),有一定数量的校核性测点；,(4),使测读安全、方便，所选用的各类量测仪表的量程应大于最大测值的,1.25,倍。,2、整体变形（位移、挠度）测点的布置,1,、梁、单向板、桁架等受弯构件,2,、双向板等双向受力结构,3,、柱、框架或足尺房屋结构等，一般沿与主要轴向力成正交的两个方向布置位移量测仪表。,4,、对于高层或高耸结构，可以使用激光经纬仪测量顶部位移。,梁、单向板,L6m,整体变形位移计布置,B,3、局部变形（应变）测点的布置,单向应变的测定,平面应变的测定,结构的应变测定,砼开裂应变的测定,各种受力截面上的测点布置,局部应变测点,局部应变测点,节点应变测点,(a),(c),(b),(,a),截面受压区高度测点布置,(,c),框架固端弯矩测定,应变片检测裂缝,箍筋、弯起钢筋应变点,主应力、剪应力,局部应变测点,偏压柱试验测点布置图,1-,试件；,2-,铰支座；,3-,应变计,4-,应变仪测点；,5-,挠度计,4、裂缝的观测,*,确定开裂荷载,一般把结构出现第一批裂缝宽度不大于,0.05,mm,时的荷载，定为开裂荷载。,量测裂缝宽度,可以使用刻度放大镜、读数显微镜或设置应变测点。,三、试验方案,（五）承载力极限状态的判定,1,、混凝土构件,(1),在荷载不再增加时,，,受拉主筋的,拉应变达到,10,4,；,(2),跨中挠度达到跨度的,1/50,，悬臂结构的挠度达到悬臂长的,1/25,；,(3),受拉主筋处的,垂直裂缝宽度,达到,1.5,mm,；,三、试验方案,(4),受剪斜裂缝宽度达到,1.5,mm,，,或斜裂缝末端受压区混凝土剪压破坏，或斜压破坏；,(5),受拉主筋在端部滑脱达,0.2,mm,，,或其它锚固破坏；,(6),受拉主筋,拉断,；,(7),受压构件的,混凝土被压坏,。,*,（五）承载力极限状态的判定,三、试验方案,1、测试曲线图的绘制,荷载,变形曲线,1-,弹性曲线；,2-,弹塑性曲,线；,3-,异常曲线,；,（一）量测数据整理,四、写出试验报告,荷载,应变曲线,四、写出试验报告,钢筋混凝土梁截面的荷载,应变曲线,（3）截面应变图,曲线绘制,钢筋混凝土梁的截面应变图,裂缝展开图,钢筋混凝土梁的裂缝分布图,曲线绘制,2、挠度的计算,支座沉降影响的修正,跨,中：,L,0,四、写出试验报告,结构自重影响的修正,挠度计算,自重产生的挠度：,跨中实测挠度：,自重荷载产生的弯距；,裂缝出现前试验荷载产生的弯距；,在 作用下，消除支座沉降影响后的实测跨中挠度,（3）等效荷载图式影响的修正,挠度计算,C,h,=0.91,C,h,=1.00,跨中,实测挠度值：,等效荷载影响系数,C,h：,支座测点偏移影响的修正,挠度计算,若,偏移距离为,a，,则跨中实测挠度,U,S4,：,U,S4,=C,a,U,S3,徐变影响的修正,增大系数；,、,分别为荷载长、短期效应组合计算的弯距标准值。,3、应力的计算,单向应力：,测点处的主应力方向已知,平面应力：,四、写出试验报告,应力计算,测点处的主应力方向未知,常见的应变花,丝式应变花,箔式应变花,4、内力的计算,轴向受力构件,四、写出试验报告,内力计算,受弯构件截面内力的计算,纯,弯构件：,或,压弯或拉弯构件：,*,内力计算,（,二）结构性能的评定,承载力评定,挠度评定,抗裂评定,裂缝宽度评定,四、写出试验报告,1、承载力评定,（1）、当按砼结构设计规范的允许值进行检验时，应满足下式要求：,或,结构构件的重要性系数，按表,4-1,采用；,构件承载力检验系数允许值，按表,4-2,采用；,构件的承载力检验系数实测值,=,、,承载力荷载效应实测值、设计值；,表4-1,结构重要性系数,表4-2,承载力检验指标,值,（2）、当按构件实配钢筋的承载力进行检验时，应满足下式要求：,承载力评定,构件承载力检验系数，,结构构件的作用效应；,按实配,钢筋面积,A,0,S,确定的承载力计算值。,或,2、挠度评定,（1）、当按砼结构设计规范规定的挠度允许值检验时，应满足下式要求：,或,、,在正常使用短检荷载下，构件短期挠度的实测值和允许值；,、,按荷载效应短长期组合计算的弯矩值；,、,荷载短、长期效应组合值；,荷载长期效应组合对挠度增大的影响系数；,构件的挠度允许值。,（2）、当按实配钢筋进行检验，或仅作刚度、抗裂或裂缝宽度检验的构件，应满足下式：,在正常使用的短检荷载下，按实配钢筋确定的构件短期挠度计算值。,；,且,挠度评定,3、抗裂评定,对不允许出现裂缝的构件，应符合下式要求：,构件抗裂检验系数实测值；,构件抗裂检验系数允许值；,受压区砼塑性影响系数；,荷载短效下，抗裂验算截面边缘的,砼的法向应力；,检验时在抗裂验算边缘的砼预压应,力计算值。,检验时砼抗拉强度标准值。,4、裂缝宽度评定,允许出现裂缝的构件，其宽度应满足下式的要求：,在短检荷载下，受拉主筋处最大裂,缝宽度的实测值；,构件检验的最大裂缝宽度允许值。,