木结构试验方法14桁架试验方法.docx

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木结构试验方法14桁架试验方法

木结构试验方法14桁架试验方法

14桁架试验方法

14．1一般规定

14．1．1桁架试验方法适用于普通木桁架、胶合木桁架、钢木桁架以及轻型木桁架的短期静力试验。

14．1．2试验的桁架应按下列要求进行验算，并应核定其设计荷载：

1对木构件及其连接，应按国家现行标准《木结构设计规范》GB50005或《轻型木桁架技术规范》JGJ/T265的有关要求进行验算。

2除桁架的保险螺栓、系紧螺栓以及轻型木桁架的齿板连接节点外，桁架中的其他钢材部分应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的有关要求进行验算。

3对破坏性试验的桁架，其加载点处木材的局部承压应力应按能承受3倍以上设计荷载进行验算。

14．1．3当专门检验桁架中木构件及其连接的破坏强度时，桁架中的钢拉杆及其连接应进行加强设计以保证能承受3倍以上设计荷载；加强设计的钢拉杆及其连接，不应损伤节点部位的木材，其构造应便于安装。

14．2试验桁架的选料及制作

14．2．1验证性试验桁架的选料应符合下列要求：

1桁架中各类木构件的材质等级应符合国家现行标准《木结构设计规范》GB50005或《轻型木桁架技术规范》JGJ/T265的有关规定，不得采用其他等级的木材代替。

木材的强度应按现行国家标准《木结构设计规范》GB50005的有关规定进行强度等级检验。

2轻型木桁架中使用的齿板及连接件应符合国家现行标准《轻型木桁架技术规范》JGJ/T265的有关规定。

3桁架中所用钢材，除应有出厂检验合格证明外，尚应在使用前抽样测定其抗拉强度、屈服强度、伸长率，对圆钢还应进行冷弯试验。

14．2．2验证性试验桁架的制作质量应符合国家现行标准《木结构设计规范》GB50005、《木结构工程施工质量验收规范》GB50206及《轻型木桁架技术规范》JGJ/T265的有关要求。

14．2．3检验性试验桁架应从一批被检验的桁架中按检验目的选取，或按送来的原样进行试验。

被试验的桁架应按现行国家标准《木结构工程施工质量验收规范》GB50206的有关要求评定其质量。

14．3试验设备

14．3．1桁架试验的加载系统应符合下列要求：

1加载装置应经设计验算。

2传力装置应保证力的大小和作用位置的准确。

3不应因桁架变形较大而导致加载系统失效。

4应保证加载系统在桁架破坏时的安全。

14．3．2试验时支承桁架用的支座应符合下列要求：

1桁架的两个支座中，一个应为固定铰座，另一个应为活动铰座，支座上的垫板及其他配件应按能承受3．5倍以上的设计荷载进行设计。

2在静力台上进行试验时，桁架的支座宜采用可调整高度和对中的工具式活动钢支座。

3若无静力台或在现场进行试验，支墩及其基础应经验算，不得有明显的不均匀沉降或侧倾，两个支墩之间的距离应等于桁架的跨度，允许偏差应为±10mm，两支墩高度的相对偏差不应大于5mm。

14．3．3试验桁架应根据试验目的设置上弦侧向支撑，侧向支撑的构造应牢固，但不得妨碍桁架在荷载平面内的自由移动，也不得对桁架工作起卸载作用。

14．4试验准备工作

14．4．1桁架试验宜在实验室内进行。

若为现场检验性试验，应搭设能防雨的试验棚，若遇大风天气，试验应延期。

14．4．2试验桁架安装前，应对各构件的木材天然缺陷进行测量，并作出记录或绘制木材缺陷分布图。

14．4．3轻型木桁架试验前，应记录齿板的安装位置、齿板尺寸及节点处杆件之间的安装缝隙。

14．4．4试验桁架安装就位后，其安装偏差不应超出现行国家标准《木结构工程施工质量验收规范》GB50206规定的允许偏差；轻型木桁架的安装偏差不应超出现行行业标准《轻型木桁架技术规范》JGJ/T265规定的允许偏差。

14．4．5试验仪表的安装应符合试验设计的要求，应有防止意外触动和损坏的保护措施，并应保证测读的方便和安全。

14．5桁架试验

14．5．1试验桁架的加载点应符合桁架实际工作情况，当无专门要求时，可仅在上弦加载。

14．5．2加载前，应记录力传感器及位移传感器读数或进行调零操作。

14．5．3桁架试验可采用分级加载制度（图14．5．3a）或连续加载制度（图14．5．3b），试验的加载程序（图14．5．3）应分为三个加载阶段：

预加载阶段（T1）、标准荷载加载阶段（T2）、破坏性加载阶段（T3）。

14．5．4当采用分级加载制度（图14．5．3a）时，加载阶段T1的加载程序应符合下列规定：

1按照每级荷载0．2Pk加载至0．6Pk，每级加载的时间间隔宜为30min，加载至0．6Pk后持荷30min。

（a）分级加载制度

（b）连续加载制度

图14．5．3桁架试验加载程序

注：

标准荷载Pk＝1．0恒载＋1．0活载。

2分两级卸载，每级卸载的时间间隔宜为30min，空载30min后测读残余变形。

14．5．5当采用连续加载制度（图14．5．3b）时，加载阶段T1的加载程序应符合下列规定：

1采用恒定速率加载至0．6Pk，加载时间宜为60min，加载至0．6Pk后持荷30min。

2按照恒定速率卸载，卸载时间宜为30min，空载30min后测读残余变形。

14．5．6当采用分级加载制度（图14．5．3a）时，加载阶段T2的加载程序应符合下列规定：

1应在每级加载及每级卸载完成后每隔10min测读一次数据。

2按每级荷载0．2Pk加载至Pk，每级加载的时间间隔宜为30min，加载至Pk后持荷60min。

3持荷完成后分两级卸载，时间间隔宜为30min，卸载完成后，空载30min。

4再次按每级荷载0．2Pk加载至Pk，每级加载的时间间隔宜为30min，加载至Pk后持荷24h，持荷期间每60min测读一次数据。

对变形收敛较慢的桁架，持荷时间应适当延长。

5持荷完成后，分两级卸载，时间间隔为30min，空载30min后按本标准第14．5．8条进行破坏性加载。

14．5．7当采用连续加载制度（图14．5．3b）时，加载阶段T2的加载程序应符合下列规定：

1应在加载及卸载期间每隔10min测读一次数据。

2采用恒定速率加载至Pk，加载时间宜为120min，加载至Pk后，持荷60min。

3按照恒定速率卸载，卸载时间宜为30min，卸载完成后空载30min。

4按照恒定速率加载至Pk，加载时间宜为120min，加载至Pk后持荷24h，持荷期间每60min测读一次数据。

对变形收敛较慢的桁架，持荷时间应适当延长。

5按照恒定速率卸载，卸载时间宜为30min，空载30min后按本标准第14．5．9条进行破坏性加载。

14．5．8当采用分级加载制度（图14．5．3a）时，加载阶段T3应按每级荷载0．2Pk加载至Pk，每级加载的时间间隔宜为30min，加至Pk后持荷60min；应在每级加载完成后及持荷期间每隔10min测读一次数据，持荷完成后应分别按下列三种情况继续加载：

1对桁架中钢拉杆及其连接未按本标准第14．1．3条规定进行加强设计的桁架，应按每级荷载0．1Pk加载至桁架破坏，每级加载的时间间隔为10min，每级加载完成后应立即测读数据。

2对桁架中钢拉杆及其连接已按本标准第14．1．3条规定进行加强设计的桁架，应按每级荷载0．2Pk加载至2．0Pk，每级加载的时间间隔为10min，然后按每级荷载0．1Pk加载至桁架破坏，每级加载的时间间隔为10min。

每级加载完成后应立即测读数据。

3对轻型木桁架，应按每级0．2Pk进行加载，每级加载的时间间隔为10min，加载过程中观察杆件及节点状况，若齿板连接节点出现可见滑移或者板齿拔出，按每级荷载0．1Pk加载至桁架破坏，每级加载的时间间隔为10min。

每级加载完成后应立即测读数据。

14．5．9当采用连续加载制度（图14．5．3b）时，加载阶段T3应采用恒定速率加载至Pk，加载时间宜为120min，加载至Pk后，持荷60min；应在加载及持荷期间每10min测读一次数据，持荷完成后应分别按下列三种情况继续加载：

1对桁架中钢拉杆及其连接未按本标准第14．1．3条规定进行加强设计的桁架，应按0．010Pk/min的加载速率加载至桁架破坏，每10min测读一次数据。

2对桁架中钢拉杆及其连接已按本标准第14．1．3条规定进行加强设计的桁架，应按0．020Pk/min的加载速率加载至2．0Pk，然后按0．010Pk/min的加载速率加载至桁架破坏，每10min测读一次数据。

3对轻型木桁架，应按0．020Pk/min的加载速率加载，加载过程中观察杆件及节点状况，若齿板连接节点出现可见滑移或者板齿拔出，应按0．010Pk/min的加载速率加载至桁架破坏，每10min测读一次数据。

14．5．10对破坏性试验的桁架，凡桁架出现下列破坏情况之一时，应终止试验：

1桁架中任一杆件或连接失去其承载能力。

2桁架的挠度突然急剧增大，在图14．5．10中其挠度差Δω出现转折点。

3桁架中任一节点连接处的木材发生劈裂或连接的变形超过下列数值：

节点连接的承压变形8mm；

螺栓连接的下弦拉力接头的相对滑移20mm。

4对轻型木桁架，加载中出现齿板连接破坏或者荷载降至峰值荷载的80％以下。

图14．5．10破坏试验时P-ω图

14．5．11当桁架濒临破坏时，应以文字描述和绘图或拍照等方式记录其破坏全过程的实况；荷载超过2．0Pk后，严禁非指定观察人员接近现场。

14．5．12桁架破坏后，应立即在破坏处附近锯取小试件，并应符合下列要求：

1木材含水率试件：

沿构件长度方向取厚度15mm的整截面试片一片，立即进行第一次称量。

2标准小试件：

1）若桁架为上弦压弯破坏，取顺纹受压及抗弯强度试件各5个；

2）若桁架为端部剪切破坏，取顺纹受压和顺纹受剪试件各5个；

3）在测定杆件应变附近部位取5个抗弯弹性模量试件，并立即测定该部位的木材含水率。

14．6试验结果及整理

14．6．1试验结束后，应按下列要求对试验记录进行整理：

1绘制上、下弦节点的荷载-位移图。

2绘制主要连接节点的荷载-变形（结合缝或齿板连接节点的相对滑移）关系曲线。

3绘制主要杆件的荷载-应变关系曲线。

4绘制桁架在破坏试验过程中的荷载-位移曲线。

5描述桁架的破坏模式，记录最大破坏荷载。

6其他需要描述的项目。

14．6．2在试验数据整理的基础上，应重点做好下列分析工作，并提出试验报告或鉴定书：

1通过预加载后测得的残余变形对桁架的制作质量作出评估。

2利用在标准荷载作用下测得的杆件应力或其他各种测读值，检验桁架的工作是否与计算相符。

3桁架在半跨标准活荷载作用下的受力性能。

4桁架在全跨荷载作用下的受力性能，其破坏荷载与该桁架标准荷载的比值应按下式计算：

（14．6．2）

式中：

Pu——桁架节点荷载的破坏值；

pk——桁架节点荷载的标准值。

5桁架破坏的原因，寻求桁架的最薄弱环节，评价桁架的形式、连接和构造的合理性。

14．6．3桁架可靠性评定应符合下列规定：

1桁架在预加载时的初始挠度（图14．6．3-1）或松弛变形，对桁架的正常工作和外观应无不良影响。

图14．6．3-1预加载的P-ω图

ω0——初始挠度；ω1——预加载的残余挠度（即第一次残余挠度）

2轻型木桁架在标准荷载作用下的杆件变形及节点挠度应小于现行行业标准《轻型木桁架技术规范》JGJ/T265规定的变形限值；其他桁架在标准荷载作用下的相对挠度ω/l（图14．6．3-2）不应大于1/500。

3桁架在标准荷载下主要连接节点的变形（连接缝的相对滑移），不应大于下列数值：

1）直接抵承连接0．5mm；

2）齿连接1．0mm；

3）螺栓连接2．0mm。

4桁架最大破坏荷载与标准荷载之比值k：

对于一般木桁架，当木构件部分破坏时，不应小于2．5；对新结构，不应小于3．0。

图14．6．3-2全跨荷载试验时桁架P-ω图

ω——全跨标准荷载作用下的最大挠度；ω1——全跨标准荷载作用下持续期间的挠度增量；

ω2——全跨标准荷载试验时的残余挠度（第二次残余挠度）