混凝土结构试验方法标准 GB5015292.docx

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混凝土结构试验方法标准GB5015292

混凝土结构试验方法标准GB50152—92

第一章　总则

主编部门：

中华人民共和国原城乡建设环境保护部

　　批准部门：

中华人民共和国建设部

　　施行日期：

1992年7月1日

　　关于发布国家标准《混凝土结构试验方法标准》的通知

　　建标［1992］29号

　　根据原国家计委计综［1986］2630号文的要求，由中国建筑科学研究院会同有关单位共同编制的《混凝土结构试验方法标准》，已经有关部门会审。

现批准《混凝土结构试验方法标准》GB50152—92为国家标准，自1992年7月1日起施行。

　　本标准由建设部负责管理，由中国建筑科学研究院负责解释。

出版发行由建设部标准定额研究所负责组织。

　　中华人民共和国建设部

　　1992年1月7日

　　编制说明

　　本标准是根据原国家计委计综［1986］2630号文的要求，由中国建筑科学研究院会同有关单位共同编制而成。

　　在本标准的编制过程中，标准编制组进行了广泛的调查研究，认真总结我国建国以来的科研成果和试验工作的实践经验，参考了有关国际标准和国外先进标准，针对主要试验技术问题开展了科学研究与试验验证工作，并广泛征求了全国有关单位的意见，最后，由我部会同有关部门审查定稿。

　　鉴于本标准系初次编制，在执行过程中，希望各单位结合混凝土结构试验工作实践和科学研究，认真总结经验，注意积累资料，如发现需要修改和补充之处，请将意见和有关资料寄交我部中国建筑科学研究院结构所（北京安外小黄庄），以供今后修订时参考。

　　中华人民共和国建设部

　　1991年10月

　　第一章　总则

　　第1.0.1条为确保混凝土结构试验的质量，正确评价混凝土结构的基本性能，统一混凝土结构的试验方法，特制定本标准。

　　第1.0.2条本标准适用于工业与民用建筑和一般构筑物的钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构的荷载试验。

不适用于有特殊要求的研究性试验，以及处于高温、负温、侵蚀性介质等环境条件下的结构试验。

　　第1.0.3条在执行本标准时,还应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ10—89、《建筑结构荷载规范》GBJ9—87以及其它有关标准、规范的规定。

第二章　试验结构构件的制作及材料基本力学性能

　　第2.0.1条试验结构构件的材料、截面几何尺寸和施工质量应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》、《预制混凝土构件质量检验评定标准》及有关标准、规范的要求。

　　制作研究性试验结构构件时，应保证量测仪表用预埋件和预留孔洞的正确位置和减少截面的削弱，并应采取措施防止施工中损坏预埋传感元件。

在构件承受较大集中荷载的部位应采取钢筋网片或钢板等局部加强。

　　第2.0.2条试验结构构件的钢筋应取试件作屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯等力学性能试验。

钢筋试件的拉力试验应符合现行国家标准《金属拉力试验法》的要求。

当需要确定构件的钢筋应力时，应测定钢筋的弹性模量，并绘制应力—应变曲线。

　　第2.0.3条对研究性试验，在制作试验结构构件时应采用同批拌合物制作混凝土立方体试件，并与试验结构构件同条件养护。

　　当需要测定混凝土的应力、弹性模量或轴心抗压强度时，应制作棱柱体试件，并宜绘制混凝土的应力—应变曲线。

当进行抗裂性试验研究时，应同时制作用来测定抗拉强度的混凝土立方体试件。

　　立方体试件和棱柱体试件的制作、养护和试验应符合现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》的要求。

　　第2.0.4条当采用新品种的钢筋或水泥制作试验结构构件时，材料的质量应符合国家现行有关标准、规范的要求。

　　第2.0.5条对成批生产的预制构件的抽样检验，其试验构件的钢筋和混凝土的力学性能指标，试验前应由送检单位提供。

　　第2.0.6条当需要进一步确定试验结构构件的材料实际强度时，可在构件试验完成后，从构件受力较小部位截取试件进行材料力学性能试验。

第三章　量测仪表、加载设备及试验装置

　　第一节　量测仪表

　　第3.1.1条混凝土结构试验用的量测仪表，应符合本节精度等级的规定，并应有主管计量部门定期检验的合格证书。

　　第3.1.2条各种位移量测仪表的精度、误差等应符合下列规定：

　　一、钢直尺、千分表、百分表和大量程百分表的误差允许值应符合表3.1.2的规定；钢直尺、百分表、千分表、大量程百分表误差允许值表　3.1.2

名　称

任意段示值误差（μm）

示值总误差值（μm）

回程误差（μm）

示　值

分　段（mm）

量　程（mm）

量　程（mm）

变动值

0.1

0.2

1.0

10.0

1.5×

3×

5×

10×

3×

5×

10×

（μm）

钢直尺

±50

±80

±100

±100

±150

±200

0.3

千

分

表

新制的

3

5

2

已使用的

4

6

2.5

0.5

百

分

表

新制的

9

12

22

5

3

已使用的

-

18

30

-

5

大量程

百分表

15

50

7　8　10

5

　　注：

①表中n系指数，千分表n＝－1，百分表n＝0，大量程百分表n＝1，钢直尺n＝2；

　　　　②表中所列百分表的误差允许值是百分表的准确度等级为1级时的误差允许值。

　　二、水准仪和经纬仪的精度分别不应低于3级精度（DS3）和2级精度（DS2）；

　　三、位移传感器的准确度不应低于1.0级;位移传感器的指示仪表的最小分度值不宜大于所测总位移的1.0%,示值误差应为±1.0%F·S·；

　　四、倾角仪的最小分度值不宜大于5″；电子倾角计的示值误差应为±1.0%F·S·。

　　注：

F·S·表示量测仪表的满量程。

　　第3.1.3条各种应变量测仪表的精度、误差等应分别满足下列规定：

　　一、由符合本标准第3.1.2条规定的千分表、百分表和位移传感器等构成的应变量测装置，其标距误差应为±1.0%,最小分度值不宜大于被测总应变的1.0%；

　　二、双杠杆应变计的示值误差和标距误差均应为±1.0%，最小分度值不宜大于被测总应变的2.0%；

　　三、静态电阻应变仪的精度不应低于B级，最小分度值不宜大于10×

；

　　动态电阻应变仪的精度不应低于B级，基准量程不宜小于200×

，输出灵敏度不宜低于0.1mA/

或0.1mV/

，载波频率不宜低于10倍被测应变的频率；

　　电阻应变计的精度不应低于C级；对于疲劳试验精度不应低于B级。

　　第3.1.4条观测裂缝宽度的仪表，其最小分度值不宜大于0.05mm。

　　第3.1.5条各种力值量测仪表的精度、误差等应分别满足下列规定：

　　一、弹簧式拉力、压力测力计的最小分度值不应大于2.0%F·S·，示值误差应为±1.5%；

　　二、负荷传感器的精度不应低于C级，对于长期试验，精度不应低于B级，负荷传感器的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·。

　　第3.1.6条各种记录仪表精度、误差等应分别满足下列规定：

　　一、X－Y函数记录仪的准确度不应低于1.0级；

　　二、光线示波器应符合现行标准《光线示波器》的规定；

　　三、笔式记录器的准确度不应低于1.0级；

　　四、磁带记录器的信噪比不应小于35dB，带速误差应为±0.7%，线性误差不应大于0.5%。

第二节　加载设备

　　第3.2.1条混凝土结构试验用的各种试验机应满足本标准第3.2.7条规定的精度等级要求,并应有主管计量部门定期检验的合格证书。

经修理的试验机应重新检验，领取新的合格证书。

当使用其它加载设备对试验结构构件施加荷载时，加载量误差应为±3.0%，对于现场试验的误差应为±5.0%。

　　第3.2.2条采用各种重物产生的重力作试验荷载时，称量重物的衡器示值误差应为±1.0%，重物应满足下列规定：

　　一、对于吸水性重物，使用过程中应有防止这些重物含水量变化的措施，并应在试验结束后立即抽样复查加载量的准确性；

　　二、铁块、混凝土块等块状重物应逐块或逐级分堆称量，最大块重应满足加载分级的需要，并不宜大于25kg；

　　三、红砖等小型块状材料，宜逐级分堆称量；对于块体大小均匀，含水量一致又经抽样核实块重确系均匀的小型块材，可按平均块重计算加载量；

　　四、散粒状材料应装袋或装入放在试验构件表面上的无底箱中，并逐级称量。

　　第3.2.3条采用静水压力作均布试验荷载时，水中不应含有泥砂等杂物，可采用水柱高度或精度不低于1.0级水表计算加载量。

　　第3.2.4条采用气压作均布试验荷载时，充气胶囊不宜伸出试验结构构件的外边缘。

确定加载量时，应考虑充气囊与结构表面接触的实际作用面积，按气囊中的气压值计算确定。

　　第3.2.5条采用千斤顶加载，宜按本标准第3.1.5条规定的力值量测仪表直接测定它的加载量。

　　当条件受到限制而需用油压表测定油压千斤顶的加载量时，油压表精度不应低于1.5级，并应对配套的千斤顶进行标定，绘出标定曲线，曲线的重复性误差应为±5%。

　　当采用相互并联的数个同规格液压加载器施加静荷载时，可只在一个加载器上测定作用力，并计算总的加载量。

此时，各加载器的实测摩阻系数与平均值的偏差应为±2.0%，各加载器间的高差不应大于5m。

　　第3.2.6条采用卷扬机、倒链等机具加载时，应采用串联在绳索中的力值量测仪表直接测定加载量，当绳索需通过导向轮或滑轮组对结构加载时，力值量测仪表宜串联在靠近试验结构一端的绳索中。

　　第3.2.7条加载用的各种试验机精度、误差等应分别满足下列规定：

　　一、万能试验机、拉力试验机、压力试验机的精度不应低于2级；

　　二、结构疲劳试验机静态测力误差应为±2%。

　　三、电液伺服结构试验系统的荷载、位移量测误差应为±1.5%F·S·。

第三节　试验装置

　　第3.3.1条试验装置的设计和配置应满足下列要求：

　　一、试验结构构件的跨度、支承方式、支撑等条件和受力状态应符合设计计算简图，且在整个试验过程中保持不变；

　　二、试验装置不应分担试验结构构件承受的试验荷载，且不应阻碍结构构件的变形自由发展；

　　三、试验装置应有足够刚度，最大试验荷载作用下应有足够承载力（包括疲劳强度）和稳定性。

　　第3.3.2条试验结构构件的支座应分别按下列规定设置：

　　一、单跨简支结构构件和连续梁的支座除一端支座应为固定铰支座外，其它支座应为滚动铰支座；安装时，各支座轴线应彼此平行并垂直于试验结构构件的纵轴线，各支座轴线间的距离取为结构构件的试验跨度；

　　滚动铰支座和固定铰支座的构造分别如图3.3.2-1和图3.3.2-2所示；铰支座的长度不应小于试验结构构件在支承处的宽度，上垫板宽度c宜与试验结构构件的设计支承长度一致，厚度不应小于c/6。

钢滚轴直径宜按表3.3.2取用；

　　钢滚轴直径表　　　　　　　表　3.3.2

滚轴茶载（kN/mm）

钢滚直径（mm）

<2.0

50

2.0～4.0

60～80

4.0～6.0

80～100

　　二、悬臂梁的嵌固端支座宜按图3.3.2-3设置。

上支座中心线和下支座中心线至梁端的距离应分别为设计嵌固长度c的1/6和6/5，拉杆应有足够强度和刚度；

　　三、四角支承和四边简支支承双向板的支座应分别按图3.3.2-4和图3.3.2-5的形式设置。

四边支承板的滚珠间距宜取板在支承处厚度h的3～5倍；

四、轴心受压和偏心受压试验结构构件两端应分别设置刀口式支座（图3.3.2-6）,刀口的长度不应小于试验结构构件截面宽度；安装时上下刀口应在同一平面内，刀口的中心线应垂直于试验结构构件发生纵向弯曲的所在平面，并应与试验机或荷载架的中心线重合；刀口中心线与试验结构构件截面形心间的距离应取为加载偏心距eo；

　　当在压力试验机上作短柱轴心受压强度试验时，若试验机上、下压板之一已有球铰，短柱两端可不再设置刀口式支座；

　　对于双向偏心受压试验结构构件,两端应分别设置球型支座或双层正交刀口;球铰中心应与加载点重合,双层刀口的交点应落在加载点上；

　　五、当采用偏心距加载方法进行受扭结构构件试验时，试验结构构件应架设在两个自由转动的支座上，转动支座的转动中心应与试验结构构件的转动中心重合（图3.3.2-7）；安装时，两支座的转动平面应彼此平行，并应垂直于试验结构构件的扭转轴。

　　第3.3.3条各种传递试验荷载的方法和装置应分别遵守下列规定：

　　一、采用重物的重力作均布试验荷载时，重物在单向试验结构构件受荷面上应分堆堆放，沿试验结构构件的跨度方向的每堆长度不应大于试验结构构件跨度的1/6；对于跨度为4m和4m以下的试验结构构件,每堆长度不应大于构件跨度的1/4；堆间宜留50～150mm的间隙（见本标准附录一附图1.1）；

　　对于双向受力板的试验，堆放重物在两个跨度方向上的每堆长度和间隙均应满足上述要求；

　　当采用装有散粒材料的无底箱子加载时，沿试验结构构件跨度方向放置的箱数不应少于两个；

　　二、集中试验荷载作用点下的试验结构构件表面上，应设置足够厚度的钢垫板，钢垫板的面积应由混凝土局部受压承载力验算决定；对于柱等试验构件，必要时还可增设钢柱帽，防止柱端局部压坏；

　　三、对于梁、桁架等简支试验结构构件，当采用千斤顶等施加集中荷载时，加载设备不应影响试验结构构件跨度方向的自由变形（见本标准附录一附图1.4）；

　　四、采用分配梁传递试验荷载时，分配比例不宜大于4∶1；分配梁应为单跨简支，其支座构造应和简支试验结构构件的支座构造相同；

　　五、当采用卧梁将集中力分散为沿混凝土墙板的端截面长度方向的均布线荷载时，卧梁应有足够刚度。

对于混凝土强度等级为C20或C20以下的试验结构构件，工字形或箱形截面的钢制卧梁，截面高度不应小于1.2a；当在同一个卧梁上作用一个以上相同的集中力时，集中力间距宜取3a，且不宜大于2m；当需要几种不同的线荷载时，卧梁应分段设置；

　　六、采用杠杆施加试验荷载时，杠杆的三支点应明确，并应在一直线上，杠杆的放大比不宜大于5。

　　注：

a为最外边一个集中力作用点距试件端部的距离。

　　（见本标准附录一附图1.9）。

　　第3.3.4条当试验V形折板等开口薄壁构件时，应设置专门的卡具。

　　第3.3.5条在试验平面外稳定性较差的屋架、桁架、薄腹梁等结构时,应按结构的实际工作条件设置平面外支撑（图3.3.5）。

平面外支撑应有足够的刚度和承载力，且应可靠地锚固，并不应阻碍试验结构构件在平面内的变形发展。

　　第3.3.6条试验结构构件支座下的支墩和地基应分别符合下列规定：

　　一、支墩和地基应有足够刚度，在试验荷载作用下的总压缩变形不宜超过试验结构构件挠度的1/10；对于连续梁，四角支承和四边支承双向板等结构试验需要两个以上支/时，各支墩的刚度应相同；

　　二、单向简支试验结构构件的两个铰支座的高差应符合结构构件支座设计高差的要求,其偏差不宜大于试验结构构件跨度的1/200；双向板支墩在两个跨度方向的高差和偏差均应满足上述要求；连续梁各中间支墩应采用可调式支墩，并宜安装力值量测仪表，按支座反力的大小调节支/高度。

第四章　试验荷载和加载方法

　　第一节　加载图式和加载方案

　　第4.1.1条试验结构构件宜采用与其实际工作状态相一致的正位试验。

　　当需要采用异位（卧位、反位）试验时，应防止试验结构构件在就位过程中产生裂缝，不可恢复的挠曲或其它附加变形，并应考虑构件自重的作用方向与实际作用方向不一致的影响。

　　第4.1.2条当屋架、桁架等结构仅作刚度、抗裂、裂缝宽度试验时，可采用两榀结构卧位对顶或平列正位并安放屋面板或檩条和垂直支撑后进行加载试验。

　　第4.1.3条试验结构构件的加载图式应符合计算简图。

当试验条件受限制时，可采用控制截面（或部位）上产生与某一相同作用效应的等效荷载进行加载，但应考虑等效荷载对结构构件试验结果的影响。

　　第4.1.4条当一种加载图式不能反映试验要求的几种极限状态时，应采用几种不同的加载图式分别在几个试验结构构件上进行试验。

　　如果在一种试验结构构件上做过第一种加载图式试验后经采取措施能确保对第二种加载图式的试验结果不会带来影响时，可在同一试件上先后进行两种不同加载图式的试验。

　　第4.1.5条对试验结构构件施加荷载的装置和方法应根据结构构件的类型、加载图式及设备条件进行选择。

对于常见的各种结构构件，加载装置可按本标准附录一采用。

第二节　试验荷载的确定

　　第4.2.1条在进行混凝土结构试验前，应根据试验要求分别确定下列试验荷载值：

　　一、对结构构件的挠度、裂缝宽度试验，应确定正常使用极限状态试验荷载值（简称为使用状态试验荷载值）；

　　二、对结构构件的抗裂试验，应确定开裂试验荷载值；

　　三、对结构构件的承载力试验，应确定承载能力极限状态试验荷载值，简称为承载力试验荷载值。

　　第4.2.2条试验结构构件的使用状态短期试验荷载值应按下列方法确定：

　　一、检验性试验

　　结构构件使用状态短期试验荷载值应根据结构构件控制截面上的荷载短期效应组合的设计值Ss和试验加载图式经换算确定。

　　荷载短期效应组合的设计值Ss应按国家标准《建筑结构荷载规范》GBJ9—87计算确定，或由设计文件提供。

　　二、研究性试验

　　结构构件的使用状态短期试验荷载值应根据结构构件控制截面上的正常使用极限状态短期内力计算值

和试验加载图式经换算确定。

　　正常使用极限状态短期内力计算值可根据材料的实测强度和结构构件的几何参数实测值、结构构件的重要性系数、荷载分项系数、承载力检验系数允许值综合分析确定。

　　第4.2.3条试验结构构件的开裂试验荷载计算值应根据结构构件的开裂内力计算值和试验加载图式经换算确定。

　　开裂内力计算值应按下列方法计算：

　　一、检验性试验

　　正截面抗裂检验的开裂内力计算值应按下式计算：

　　式中Sccr——正截面抗裂检验的开裂内力计算值；

　　　　[νcr]——构件抗裂检验系数允许值；

　　σsc——荷载的短期效应组合下抗裂验算边缘的混凝土法向应力（N/m㎡）；

　　——受拉区混凝土塑性影响系数，应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》的有关规定取用；

　　ftk——试验时的混凝土抗拉强度标准值（N/m㎡），应根据设计的混凝土立方体抗压强度值，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》规定的指标取用；

　　σpc——试验时在抗裂验算边缘的混凝土预压应力计算值（N/m㎡），应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》的有关规定确定；计算预压应力值时，混凝土的收缩、徐变引起的预应力损失值应考虑时间因素的影响；

　　Ss——荷载短期效应组合的设计值。

　　二、研究性试验

　　正截面抗裂试验的开裂内力计算值应按下列公式计算：

　　式中

——轴心受拉、偏心受拉和偏心受压构件正截面开裂轴向力计算值；

——受弯构件正截面开裂弯矩计算值；

——由实际几何尺寸计算的构件换算截面面积；

——由实际几何尺寸计算的换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩；

——轴向力对截面重心的偏心矩；

——混凝土的抗拉强度实测值。

　　注：

公式（4.2.3-5）右边项中，当轴向力为拉力时取正号：

为压力时取负号。

　　第4.2.4条试验结构构件的承载力试验荷载计算值应根据构件达到承载能力极限状态时的内力计算值和试验加载图式经换算确定。

　　结构构件达到承载能力极限状态时的内力计算值应按下列方法计算：

　　一、检验性试验

（一）当按设计规范规定进行检验时，应按下式计算：

　　式中　　　

——当按设计规范规定进行检验时，结构构件达到承载力极限状态时的内力计算值，也可称为承载力检验值（包括自重产生的内力）；

　　　　　　　o——结构构件的重要性系数；

　　　　　　　［νu］——结构构件承载力检验系数允许值，按现行国家标准《预制混凝土构件质量检验评定标准》GBJ321—90取用；

　　　　　　　S——荷载效应组合的设计值（内力组合设计值）

（二）当设计要求按实配钢筋的构件承载力进行检验时应按下式计算：

　　式中　　　　

——当设计要求按实配钢筋的构件承载力进行检验时，结构构件达到承载力极限状态时的内力计算值，也可称为承载力检验值（包括自重产生的内力）；

　　　　　　　　R（·）——按实配钢筋面积

确定的构件承载力计算值；

　　　　　　　　η——构件承载力检验的修正系数。

　　二、研究性试验

　　结构构件达到承载能力极限状态时的内力计算值应根据材料的实测强度、构件的实测几何参数按下式进行计算：

　　第4.2.5条试验结构构件的自重应按实际尺寸与材料的自重确定或直接测定。

常用材料的自重应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GBJ9—87的规定取用。

第三节　加载程序

　　第4.3.1条结构试验宜进行预加载，预加载值不宜超过结构构件开裂试验荷载计算值的70%。

　　第4.3.2条试验荷载应按下列规定分级加载和卸载：

　　一、在达到使用状态短期试验荷载值以前，每级加载值不宜大于使用状态短期试验荷载值的20%；超过使用状态短期试验荷载值后,每级加载值不宜大于使用状态短期试验荷载值的10%；

　　二、对于研究性试验，加载到达开裂试验荷载计算值的90%后，每级加载值不宜大于使用状态短期试验荷载值的5%；

　　对于检验性试验，荷载接近抗裂检验荷载时，每级荷载不宜大于该荷载值的5%；

　　当试件开裂以后，每级加载值应恢复本条第一款正常加载的有关规定；

　　三、对于研究性试验，加载到达承载力试验荷载计算值的90%以后，每级加载值不宜大于使用状态短期试验荷载值的5%；

　　对于检验性试验，加载接近承载力检验荷载时，每级荷载不宜大于承载力检验荷载设计值的5%；

　　当采用液压加载时，可连续慢速加载直至构件破坏；

　　四、每级卸载值可取为使用状态短期试验荷载值的20%～50%；每级卸载后在构件上的试验荷载剩余值宜与加载时的某一荷载值相对应。

　　第4.3.3条每级加载或卸载后的荷载持续时间应符合下列规定：

　　一、每级荷载加载或卸载后的持续时间不应少于10min，且宜相等；

　　二、对变形和裂缝宽度的结构构件试验，在使用状态短期试验荷载作用下的持续时间不应少于30min；

　　三、对使用阶段不允许出现裂缝的结构构件的抗裂研究性试验，在开裂试验荷载计算值作用下的持续时间应为30min；对检验性试验,在抗裂检验荷载作用下宜持续10min～15min；

　　如荷载达到开裂试验荷载计算值时试验结构构件已经出现裂缝，可不按上述规定持续作用；

　　四、对新结构构件、跨度较大的屋架、桁架及薄腹梁等试验，在使用状态短期试验荷载作用下的持续时间不宜少于12h。

　　第4.3.4条残余变形的量测应在经过下列加载或卸载程序和变形恢复持续时间后进行：

　　一、按本标准第4.3.2条第一款和第4.3.3条第一款逐级加载至使用状态短期试验荷载值,并按第4.3.3条第二款或第四款的规定持续一定时间，然后根据第4.3.2条第四款和第4.3.3条第一款的规定卸载，全部卸载后还应经过变形恢复持续时间；

　　二、变形恢复持续时间，对于一般结构构件为45min，对于新结构构件和跨度较大的结构构件为18h。