第四章工程结构静载试验

主 要 内 容 试验前的准备

加载与量测方案设计 常见结构构件静载试验 量测数据整理 结构性能的检验与评定

4.1 概述结构静载试验是用物理力学方法，测定和研究结构在静 荷载作用下的反应，分析、判定结构的工作状态与受力 情况。 静载试验方法不仅能为结构静力分析提供依据，同时也 可为某些动力分析提供间接依据。 结构静载试验中最常用的单调加载静力试验。主要用于 研究承受静载作用下构件的承载力、刚度、抗裂性等基 本性能和破坏机制。 《混凝土结构试验方法标准》既统一了量大面广的生产 检验性试验方法，又对一般性科研试验方法提出了基本 要求，对生产和科研有广泛的实用性。

4.2 试验前的准备试验前的准备包括试验规划和准备两个方面，主要内容：

1、调查研究、收集资料 (1)鉴定性试验中，主要向有关设计、施工和使用单位 和人员收集资料。 (2)科研性试验中，主要向有关科研单位和情报检索部 门及必要的设计、施工单位，收集与本试验有关的历史、现 状和将来的发展要求。

2、试验大纲的制定

(1)概述：试验的依据及试验的目的意义与要求等。(2)试件的设计及制作要求：设计的依据及理论分析和 计算，试件的规格和数量，制作施工图等。

(3)试件的安装与就位：包括就位的形式、支承装置、 边界条件模拟、保证侧向稳定的措施和安装就位的方法和机 具等。(4)加载方法与设备：包括荷载种类及数量、加载设备 装置、荷载图式及加载制度等。 (5)量测方法和内容：主要说明观测项目、测点布置和 量测仪表的选择、标定、安装方法及编号图、量测顺序规定 和补偿仪表的设置等。

(6)辅助试验。

(7)安全措施：包括人身和设备、仪表等方面的安全 防护措施。 (8)试验进度计划。 (9)试验组织管理：包括技术档案资料、原始记录管 理、人员组织和分工、任务落实、工作检查等。

(10)附录：包括所需器材、仪表、设备及经费清单， 观测记录表格，加载设备、量测仪表的率定结果报告和其 他必要的文件规定等。 3、试件准备试件准备包括试件的设计、制作、验收及有关测点的 处理等。

4、材料物理力学性能测定测定项目通常有强度、变形性能、弹性模量、泊松比、 应力应变关系等。

测定方法有直接测定法和间接测定法。直接测定法：在制作结构和构件时留下小试件，按有关 标准方法在材料试验机上测定。 间接测定法：通常采用非破损试验法，即用专门仪器对 结构和构件进行试验，测定与材料有关的物理量，进而推 算材料性质参数，而不破坏结构、构

件。 5、试验设备与试验场地的准备 加载设备和量测仪表，试验之前应进行检查、修整和必 要的率定。试件进场前，场地也应进行清理和安排。

6、试件安装就位 按试验大纲的规定和试件设计要求，将试件安装就位。 7、加载设备和量测仪表安装 加载设备根据其特点按照大纲设计要求进行安装。 仪表安装按观测设计确定。

8、试验控制特征值的计算根据材性试验数据和设计计算图式，计算出各个荷载 阶段的荷载值和各特征部位的内力、变形值等，作为试验 时控制与比较的依据。

4.3 加载与测量方案的设计一、加载方案 加载方案：根据试件的结构形式、荷载的作用形式、加载

设备的类型、加载制度的技术要求、场地的大小、以及试 验经费等确定。 加载程序：试验期间荷载与时间的关系。一般静载试验

加载程序分为预载、标准荷载、破坏荷载三个阶段。 分级加(卸)载目的：

1)控制加载速度

2)观察和分析结构变形3)统一各点加载步调

1、预载1)目的： (1)使试件各部接触良好 (2)检验试验装置的可靠性 (3)检验观测仪表的工作是否正常

(4)检查现场组织工作及人员工作情况2)解决问题： (1)确定预载值：标准荷载的60% (2)确定分级数及其加(卸)载值：加载分3级(每级 加载值为标准荷载的20%);卸载分2~3级。

(3)确定级间停歇时间：10 min

2、正式加载 1)荷载分级 标准荷载之前，每级荷载值为标准荷载的20%。

标准荷载之后，每级不宜大于标准荷载的10%。荷载加至计算破坏荷载的90%后，每级荷载不宜大于标 准荷载的5%。 抗裂检测结构，荷载加至计算开裂荷载的90%后，每级 荷载不宜大于标准荷载的5%。 级间停留时间：钢结构≥10min;钢筋混凝土和木结构 ≥15min。 试验结构同时还须施加水平荷载时，按规定比例同步施 加竖向和水平荷载。

2)满载时间

对需要进行变形和裂缝宽度试验的结构，在标准荷载 作用下的持续时间：钢结构和钢筋混凝土≥30min

木结构≥60min拱或砌体结构≥180min 预应力混凝土结构：满载30min后加致开裂，开裂荷载 下再持续30min。 对于采用新材料、新工艺、新结构形式的结构构件， 跨度较大(大于12m)的屋架、桁架等结构构件，要求在 使用状态短期试验荷载作用下的持续时间≥12h。

3)空载时间受载结构卸载后到下一次重新开始受载之间的间歇时 间。

钢筋混凝土：45min钢结构：30min 较重要的结构构件和跨度大于12m的结构：18h 3、卸载 一般可按加载级距，也可放大1倍或分两次卸完。

二、量测方案1、确定观测项目1)整体变形 如梁的最大挠度及整体

挠曲曲线；拱式结构和框架结 构的最大垂直和水平位移及整体变形曲线；杆塔结构的整 体水平位移及基础转角等。 结构任何部位的异常变形或局部破坏都能在整体变形 中得到反映。 2)局部变形量测 如局部纤维变形、裂缝及局部挤压变形等。

量测结果可直接说明结构(钢混)的抗裂性能、推断 结构应力状态或验证设计与计算方法等。

2、测点的选择与布置原则 1)在满足试验目的的前提下，测点宜少不宜多； 2)测点位置必须具有代表性；

3)应布置一定的校核性测点；4)对试验工作安全和方便。 3、仪器选择与测读原则 1)选择原则： (1)必须满足试验所需的精度与量程要求；

(2)现场试验时，由于条件和环境复杂，选择仪表时 应作具体分析和技术比较；(3)测读方便、省时； (4)型号、规格尽可能一致，种类愈少愈好。

2)测读原则 (1)按一定的时间间隔进行； (2)测读时间选择在恒载间歇时间内；

(3)恒载时间较长时，应测取恒载下变形随时间的变 化。空载时，应测取变形随时间的恢复情况；(4)记录仪表读数时，应该同时记下周围的气象资料 如温度和湿度等。 (5)对重要数据，应将结果随时与预计理论值进行比 较。

国家规范

工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测。

为设计提供依据的试验桩，应加载至破坏；当桩的承载力以桩身强度控 制时，可按设计要求的加载量进行。 对工程桩抽样检测时，加载量不应小于设计要求的单桩承载力特征值的 2.0倍。

试验加载宜采用油压千斤顶。当采用两台及两台以上千斤顶加载时应并 联同步工作，且应符合下列规定：1 采用的千斤顶型号、规格应相同。2 千斤顶的合力中心应与桩轴线重合。加载反力装置可根据现场条件选择锚桩横梁反力装置、压重平台反力装 置、锚桩压重联合反力装置、地锚反力装置。

为设计提供依据的竖向抗压静载试验应采用慢速维持荷载法。慢速维持荷载法试验步骤应符合下列规定： 1、每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每 隔30min测读一次。 2、试桩沉降相对稳定标准：每一小时内的桩顶沉降量不超过0.1mm,并 连续出现两次(从分级荷载施加后第30min开始，按1.5h连续三次每30min 的沉降观测值计算)。 3、当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载。 4、卸载时，每级荷载维持1h,按第15、30、60min测读桩顶沉降量后， 即可卸下一级荷载。卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为 3h,测读时间为第15、30min,以后每隔30min测读一次。 确定单桩竖向抗压承载力时，应绘制竖向荷载-沉降(Q-

s)、沉降-时间对 数(s-lgt)曲线，需要时也可绘制其他辅助分析所需曲线。

4.4 常见结构构件的静载试验一、受弯构件的试验 典型受弯构件：单向板、梁。

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