混凝土结构试验方法标准 GB/T 50152-2012
中华人民共和国国家标准
混凝土结构试验方法标准
Standard for test method of concrete structures
GB/T 50152-2012
主编部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期:2 0 1 2 年 8 月 1 日
中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第1268号
关于发布国家标准《混凝土结构试验方法标准》的公告
现批准《混凝土结构试验方法标准》为国家标准,编号为GB/T 50152-2012,自2012年8月1日起实施。原《混凝土结构试验方法标准》GB 50152-92同时废止。
本标准由我部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
2012年1月21日
前言
本标准根据原建设部《关于印发<2007年工程建设标准规范制订、修订计划(第—批)>的通知》(建标[2007]125号)的要求,由中国建筑科学研究院会同有关单位,在原国家标准《混凝土结构试验方法标准》GB 50152-92的基础上进行修订而成。
本标准在修订过程中,总结和吸收了我国多年积累的成熟有效经验和科技成果,在广泛征求意见的基础上,最后经审查定稿。
本标准共分11章和2个附录,主要技术内容有:总则、术语和符号、基本规定、材料性能、试验加载、试验量测、实验室试验、预制构件试验,原位加载试验、结构监测与动力测试和试验安全等。
本次修订采用了较严密的材料性能试验方法;增加了预制构件产品试验、原位加载试验、结构监测等内容;纳入了近年普遍应用的新型设备、仪器和仪表。同时总结已有的试验资料和工程实践经验,增加了结构现场加载和量测的方法,补充完善了构件的承载力标志及相应的加载系数,使试验判断更具可执行性。
本标准由住房和城乡建设部负责管理,由中国建筑科学研究院负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议,请寄送中国建筑科学研究院国家标准《混凝土结构试验方法标准》管理组(地址:北京市北三环东路30号;邮编:100013)。
本标准主编单位:中国建筑科学研究院
中建国际建设有限公司
本标准参编单位:国家建筑工程检测中心
清华大学
同济大学
重庆大学
中冶集团建筑研究总院
铁道科学研究院
北京工业大学
华侨大学
本标准主要起草人员:南建林 田春雨 徐有邻 刘刚 顾祥林 张川 郭子雄 闫维明 聂建国 刘小弟 王永焕 牛斌 张彬彬 段向胜 陈烈 刘梅 沙安 翟斌
本标准主要审查人员:陈肇元 周炳章 康谷贻 李晓明 邸小坛 林松涛 陶梦兰 刘立新 郑文忠 薛伟辰 潘毅
1 总 则
1 总 则
1.0.1 为确保混凝土结构试验的质量,研究和正确评价混凝土结构和构件的性能,统一混凝土结构的试验方法,制定本标准。
1.0.2 本标准适用于房屋和一般构筑物的钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构的试验,包括:实验室试验、预制构件试验、结构原位加载试验、结构监测及动力特性测试。有特殊要求的试验,处于高温、负温、侵蚀性介质等环境条件下的结构试验,以及混凝土结构构件其他类型的试验,应符合国家现行相关标准的规定或专门的试验要求。
1.0.3 混凝土结构试验除应符合本标准的规定外,尚应符合国家现行相关标准的规定。
2 术语和符号
3 基本规定
3 基本规定
3.0.1 混凝土结构试验前,应根据试验目的制定试验方案。试验方案宜包括下列内容:
1 试验目的:试验的背景及需要达到的目的;
2 试件方案:试验试件设计、预制构件试验中试件的选择、结构原位加载试验和结构监测中试件或试验区域的选取等;
3 加载方案:试件的支承及加载模式、荷载控制方法、荷载分级、加载限值、持荷时间、卸载程序等。对于结构监测应根据实际工程情况确定荷载作用的方式;
4 量测方案:确定试验所需的量测项目、测点布置、仪器选择、安装方式、量测精度、量程复核等;
5 判断准则:根据试验目的,确定试验达到不同临界状态时的试验标志,作为判断结构性能的标准;
6 安全措施:保证试验人员人身安全以及设备、仪表安全的措施。对结构进行原位加载试验和结构监测时,宜避免结构出现不可恢复的永久性损伤。
3.0.2 试验记录应在试验现场完成,关键性数据宜实时进行分析判断。现场试验记录的数据、文字、图表应真实、清晰、完整,不得任意涂改。结构试验的原始记录应由记录人签名,并宜包括下列内容:
1 钢筋和混凝土材料力学性能的检测结果;
2 试验试件形状、尺寸的量测与外观质量的观察检查记录;
3 试验加载过程的现象观察描述;
4 试验过程中仪表测读数据记录及裂缝草图;
5 试件变形、开裂、裂缝宽度、屈服、承载力极限等临界状态的描述;
6 试件破坏过程及破坏形态的描述;
7 试验影像记录。
3.0.3 试验记录的初步整理、分析宜包括下列内容:
1 荷载与位移或变形的关系曲线;
2 试件的变形或位移分布图;
3 试件的裂缝数量、裂缝宽度增长的表格或曲线;
4 试件的裂缝形态图及描述;
5 试件的破坏状态和性质;
6 对其他有关的试验参数的测读数据也应进行相应的整理和初步分析。
3.0.4 试验结束后应对试验结果进行下列分析:
1 试验现象描述应按照实测的加载过程,结合实测的钢筋、混凝土应变,对各级荷载作用下混凝土裂缝的产生和发展、钢筋受力、达到临界状态以及最终破坏的特征及形态等进行描述;
2 根据试验目的,应对试件的加载位移关系、加载应变关系等进行分析,求得试件开裂、屈服、极限承载力的荷载实测值及相应位移、延性指标等量值,并分析其他需要探讨和验证的内容;
3 对于探索性试验,应根据系列试件的试验结果,确定影响结构性能的主要参数,分析其受力机理及变化规律,结合已有的理论进行推导,引申出新的理论或经验公式,用以指导更深入的科学研究或工程实践;
4 对于验证性试验,应根据试件的试验结果和初步分析,对已有的结构理论、计算方法和构造措施进行复核和验证,并提出改进、完善的建议。
3.0.5 试验报告应包括下列内容:
1 试验概况:试验背景、试验目的、构件名称、试验日期、试验单位、试验人员和记录编号等;
2 试验方案:试件设计、加载设备及加载方式、量测方案;
3 试验记录:记录加载程序、仪表读数、试验现象的数据、 文字、图像及视频资料;
4 结果分析:试验数据的整理,试验现象及受力机理的初步分析;
5 试验结论:根据试验及分析结果得出的判断及结论。
3.0.6 试验报告应准确全面,并应符合下列规定:
1 试验报告应满足试验目的和试验方案的要求;
2 对于试验数据的数字修约应满足运算规则,计算精度应符合相应的要求;
3 试验报告中的图表应准确、清晰;
4 必要时还应进行试验参数与试验结果的误差分析。
3.0.7 试验记录及试验报告应分类整理,妥善存档保管。
4 材料性能
4 材料性能
4.0.1 混凝土结构试验中用于计算和分析的有关材料性能的参数应通过实测确定。
4.0.2 实验室试验中试件的混凝土性能参数,当有可靠经验时可按下列方法确定:
1 同批浇筑试件的每一强度等级混凝土,应制作不少于6个立方体试块作为一组,并与试件同条件养护;试验周期较长时,宜适当增加试件组数;需要测定不同龄期混凝土强度或有其他特殊要求时,可根据试验需要适当增加试块的组数;
2 混凝土立方体抗压强度实测值应在每组立方体试块抗压强度实测值中,去掉最大值和最小值,取其余试块抗压强度实测值的平均值;
3 根据混凝土立方体抗压强度实测值
,按下列公式推算混凝土的轴心抗压强度
、轴心抗拉强度
及弹性模量
等性能参数,并作为计算分析的依据。
4 测定材料性能的混凝土试块试验方法应符合现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081的有关规定。
4.0.3 试件的钢筋材料性能测试应符合下列规定:
1 钢筋试样应在制作试件的同批钢筋中抽取,每种规格的钢筋按有关标准取不少于2个试样;
2 应根据需要测定钢筋的屈服强度、极限强度、弹性模量和最大力下的总伸长率;
3 钢筋的材性实测值应取钢筋材性试样测试结果的平均值;
4 当试验有需要时,可测定钢筋的应力-应变曲线;
5 根据试验目的,还可进行冷弯、反复弯曲、冲击韧性及可焊性、机械连接性能等试验。
4.0.4 当需要进一步核实试件的材性参数时,可在试验完成后直接从试件受力较小的部位钻取混凝土芯样或截取钢筋试样,补充进行力学性能测试。
4.0.5 进行结构原位加载试验及结构监测时,宜根据现行国家标准《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344等规定的方法,对结构中的钢筋、混凝土材料性能进行检测、评估取值,并应符合下列规定:
1 当有条件时宜根据施工资料或已有的材料性能的试验资料,确定其性能参数;
2 结构实体材料的取样应有代表性;
3 材料样品的取样,应减少对既有结构的损伤;
4 混凝土材料实体强度宜根据不少于两种检测方法得到的结果,综合分析确定。
4.0.6 当其他材料、部件及钢筋焊接、机械连接、预应力筋的锚夹具和连接器、植筋、浆锚接头等对试验结果有明显影响时,也应对其进行性能测试。
5 试验加载
6 试验量测
7 实验室试验
8 预制构件试验
9 原位加载试验
10 结构监测与动力测试
11 试验安全
11 试验安全
11.0.1 结构试验方案应包含保证试验过程中人身和设备仪表安全的措施及应急预案。试验前试验人员应学习、掌握试验方案中的安全措施及应急预案;试验中应设置熟悉试验工作的安全员,负责试验全过程的安全监督。
11.0.2 制定结构加载方案时,应采用安全性高、有可靠保护措施的加载方式,避免在加载过程中结构破坏或加载能量释放伤及试验人员或造成设备、仪表损坏。
11.0.3 在试验准备工作中,试验试件、加载设备、荷载架等的吊装,设备仪表、电气线路等的安装,试验后试件和试验装置的拆除,均应符合有关建筑安装工程安全技术规定的要求。吊车司机、起重工、焊工、电工等试验人员需经专业培训,且具有相应的资质。试验加载过程中,所有设备、仪表的使用均应严格遵守有关的操作规程。
11.0.4 试验用的荷载架、支座、支墩、脚手架等支承及加载装置均应有足够的安全储备,现场试验的地基应有足够的承载力和刚度。安装试件的固定连接件、螺栓等应经过验算,并保证发生破坏时不致弹出伤人。
11.0.5 试验过程中应确保人员安全,试验区域应设置明显的标志。试验过程中,试验人员测读仪表、观察裂缝和进行加载等操作均应有可靠的工作台或脚手架。工作台和脚手架不应妨碍试验结构的正常变形。
11.0.6 试验人员应与试验设施保持足够的安全距离,或设置专门的防护装置,将试件与人员和设备隔离,避免因试件、堆载或试验设备倒塌及倾覆造成伤害。对可能发生试件脆性破坏的试验,应采取屏蔽措施,防止试件突然破坏时碎片或者锚具等物体飞出危及人身、仪表和设备的安全。
11.0.7 对桁架、薄腹梁等容易倾覆的大型结构构件,以及可能发生断裂、坠落、倒塌、倾覆、平面外失稳的试验试件,应根据安全要求设置支架、撑杆或侧向安全架,防止试件倒塌危及人员及设备安全。支架、撑杆或侧向安全架与试验试件之间应保持较小间隙,且不应影响结构的正常变形;悬吊重物加载时,应在加载盘下设置可调整支垫,并保持较小间隙,防止因试件脆性破坏造成的坠落(图11.0.7)。
11.0.8 试验用的千斤顶、分配梁、仪表等应采取防坠落措施。仪表宜采用防护罩加以保护。当加载至接近试件极限承载力时,宜拆除可能因结构破坏而损坏的仪表,改用其他量测方法;对需继续量测的仪表,应采取有效的保护措施。
附录A 预制构件结构性能试验检验记录表
附录A 预制构件结构性能试验检验记录表
附录B 结构监测仪表和传感器
附录B 结构监测仪表和传感器
本标准用词说明
本标准用词说明
1 为了便于在执行本标准条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的用词:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2)表示严格,在正常情况均应这样做的用词:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的用词:采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为: “应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
引用标准名录
1 《建筑结构荷载规范》GB 50009
2 《混凝土结构设计规范》GB 50010
3 《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081
4 《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153
5 《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204
6 《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344
条文说明
中华人民共和国国家标准
混凝土结构试验方法标准
GB/T 50152-2012
条文说明
修订说明
《混凝土结构试验方法标准》GB/T 50152-2012经住房和城乡建设部2012年1月21日以第1268号公告批准、发布。
本标准是在《混凝土结构试验方法标准》GB 50152-92的基础上修订而成的,上—版的主编单位是中国建筑科学研究院。
本标准修订过程中,修订组进行了广泛的调查研究,总结了我国科研、工程设计、施工、检验检测等领域的实践经验,同时参考了国外的先进科研成果和试验技术,许多单位和学者进行了卓有成效的试验和研究,为本次修订提供了极有价值的参考资料。
为便于广大科研院校、设计、施工、检测等单位和有关人员在使用本标准时能正确理解和执行条文规定,《混凝土结构试验方法标准》修订组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明。对条文规定的目的、依据以及执行中需要注意的有关事项进行了说明。但是条文说明不具备与标准正文同等的效力,仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。
1 总 则
1 总 则
1.0.1 混凝土结构是我国主要的建筑结构形式,近年来随着科学研究和工程实践的发展,混凝土结构试验技术也取得了长足的进步。为适应新试验技术、新试验方法的变化,满足当前混凝土结构科学研究和工程应用的需要,制定本标准。
1.0.2 原标准主要适用于实验室试验,本次修订后标准的覆盖范围有了较大的扩展。
1.0.3 本标准编制所依据的主要规范以及应协调、配套使用的规范、标准主要包括:《建筑结构荷载规范》GB 50009、《混凝土结构设计规范》GB 50010、《混凝土结构工程施工规范》GB 50666、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204、《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344等。
2 术语和符号
2 术语和符号
本标准的术语是根据现行国家标准《工程结构设计基本术语和通用符号》GBJ 132、《建筑结构设计术语和符号标准》GB/T 50083等结合具体情况给出的。
本次修订对试验内容进行了补充和调整,根据试验特点和试验场所将试验分为:实验室试验、预制构件试验、原位加载试验和结构监测。
实验室试验多采用缩尺模型,研究内容和方法非常丰富,根据试验目的不同可分为探索性试验或验证性试验。
预制构件试验一般在预制厂进行,主要为生产服务,对象为预制构件产品,针对性很强,根据试验目的和要求的不同可分为型式检验、首件检验和合格性检验,均属于验证性试验。
原位加载试验在既有结构的现场进行。结构监测包括施工阶段和使用阶段的监测,也包括针对大跨、超高等复杂结构进行的动力特性测试。两类试验均属于验证性试验。
试验计算值、使用状态试验荷载值、承载力试验荷载值、试验加载值、试验标志以及检验系数等概念属于本标准特有的术语或具有特别含义的用词,在术语中单独列出以便于理解和应用。
术语中提及的计算应采用材料实测值或根据实测值推算得到的性能参数,而不应采用设计规范给出的材料标准值或设计值进行计算。
3 基本规定
3 基本规定
3.0.1 试验前应根据试验目的制定详细的试验方案,以指导试验顺利进行。本条列举了试验方案应包括的基本内容。试验方案是试验进行全过程的指导性文件,需经过审核后执行。
对预制构件产品的合格性检验,试件方案是样品的抽样检验方案。对结构原位加载试验、结构监测及动力特性测试,则需根据试验目的以及实际情况,选择整体结构、代表性区域或局部构件进行试验。
试验方案中还应包括安全措施,以保护试验人员和试验设备的安全。尤其在进行原位加载试验时,应采取必要的支撑和防护措施,防止结构发生意外破坏,造成设备损坏或试验人员的伤害。
3.0.2 为真实反映试验情况,应在试验现场及时记录试验现象。而为准确掌握和控制试验状态,对力、位移等关键性数据宜实时进行采集、分析和判断。本条列举了结构试验的原始记录的主要内容。对实验室试验应基本满足上述要求,其他类型的试验,则可根据试验目的和具体条件适当简化。
3.0.3 记录整理与试验现象的初步分析宜在试验后及时进行,这对于得出正确的试验结论十分重要,本条提出了对试验的原始记录进行初步整理、分析的要求。试验记录中试件的位移或变形指对试验过程起控制作用的挠度、伸缩、倾角等,试件的破坏性质应区分延性破坏或脆性破坏。
3.0.4 对试验结果进行深入分析是由试验实践上升到结构理论的关键步骤。除应对试验资料的深入分析、计算、归纳、总结以外,探索性试验和验证性试验还有不同的侧重,本条作了简要的说明。
3.0.5 试验报告是试验过程的真实反映和试验成果的集中体现,应准确、清楚、全面地反映科研或工程背景、探讨目的、试验方案、详尽的试验过程和现象描述、量测结果等。报告应实事求是,并根据试验结果进行分析,得出试验结论。实验室试验的报告应基本满足上述要求,其他类型试验可根据实际情况作适当的简化。
3.0.6 本条提出了试验报告撰写和数据处理的要求。
3.0.7 试验的原始过程、数据记录和处理过程、试验报告等技术资料应完整保存,注释清楚,并分类存档。试验资料应可供长期查询、复核及追溯。
4 材料性能
4 材料性能
4.0.1 由于混凝土结构试验研究的是结构或构件的实际性能,故应采用材料的实际性能参数进行计算和分析。材料的实际性能参数应通过材料试样的试验量测确定,并以此作为试验分析的依据。混凝土结构试验中,需测定实际性能参数的材料应包括钢筋和混凝土。钢板、钢筋焊接、机械连接、砂浆和结构胶等材料或部件的性能参数可根据相关标准或专门的规定确定。
4.0.2 实践表明,混凝土立方体试块的抗压试验最简单,结果最稳定,且能够推导其他的性能参数。棱柱体试样及轴拉试样测定混凝土强度和弹性模量的试验比较复杂且试验离散性相对较大,本条规定可只进行混凝土立方体抗压强度试验,并直接采用成熟的公式推算材料的其他参数。
公式(4.0.2-1)~公式(4.0.2-3)建立了混凝土各种性能参数与立方体抗压强度的对应关系。这些关系是根据大量试验统计分析结果,按照《混凝土结构设计规范》GB 50010条文说明有关内容确定的,计算式中将材料标准值替换为实测值。由于采用同条件试块,参数换算时不考虑试验试件与混凝土试块之间的修正以及变异系数的影响。
对于有特殊要求的情况,如轻骨料混凝土或其他特种混凝土,则需要通过材料试验测量实际的性能参数而不能采用上述公式直接推算。
4.0.3 钢筋的性能参数测定应根据现行国家标准《钢筋混凝土用钢》GB 1499、《金属材料 拉伸试验 第1部分:室内试验方法》GB/T 228.1等方法进行。钢筋的断口伸长率受到局部颈缩的影响,并不反映钢筋真正的变形性能(延性),故伸长率指标应采用最大力下的总伸长率(均匀伸长率)。
考虑钢筋基圆面积率、截面尺寸偏差等的影响,钢筋实际的弹性模量与理论弹性模量之间存在差异,试验分析时宜通过称重等方法确定钢筋的实际截面,并采用钢筋弹性模量的实测值。
4.0.4 当试验前未能测定材料性能或者对测得的数据有怀疑时,可在试验后,从试件上受力较小且混凝土未开裂的区域钻取芯样,测定混凝土材料性能参数;从钢筋未屈服部位截取出钢筋试样,测定钢筋的材料性能参数。
4.0.5 处于施工阶段且留有同条件养护试块的结构,混凝土实体强度由同条件养护试块确定,其他情况可采用钻芯强度及其他各种间接测强方法确定的推定强度。由于回弹法、超声法等间接测强的方法误差较大,宜采用多种方法进行检测,并根据其结果经综合分析,确定混凝土的实体强度。也可采用钻芯法等直接测强方法对间接测强的结果进行必要的修正。
4.0.6 除钢筋、混凝土以外其他材料及部件的性能试验,按相关标准或专门规定执行。如钢筋焊接和机械连接试验分别按照《钢筋焊接接头试验方法标准》JGJ/T 27和《钢筋机械连接技术规程》JGJ 107进行,预应力筋的锚夹具、连接器试验按照《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T 14370进行,植筋试验按照《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145进行。
5 试验加载
6 试验量测
7 实验室试验
8 预制构件试验
9 原位加载试验
10 结构监测与动力测试
11 试验安全
11 试验安全
11.0.1 试验方案中安全措施是重点考虑的内容之一,安全措施和责任应落实到人,并认真执行。
11.0.2 试验应选择安全性高的加载方式并制定完善的安全措施,如采用可控的位移加载、带可调整支垫的悬挂重物加载等方式。
11.0.3 试验设备和试件安装中的安全措施及相关人员的资质,与建筑安装工程的要求基本相同,应参照安装工程的有关规定执行。
11.0.4 设计承力装置时,应考虑试验过程中的各种不利因素以及动力效应的影响,且留有足够的安全储备。
11.0.5 本条规定了试验过程中保护试验人员操作和观测安全的措施。
11.0.6 对可能在试验过程中出现的各种意外,如试件或装置的倒塌、倾覆、高强度混凝土的崩裂、预应力筋断裂导致的锚具弹出等,均应予以足够的重视,必要时应采取专门的防护措施。试验前应对可能发生破坏的部位进行预测,并进行屏蔽和防护。试验过程中危险部位的数据量测宜采用自动仪表,试验现象可采用摄像机等进行记录。
11.0.7 本条列出了对大型试件或结构原位加载应采取的安全措施,可供试验参考,试验者也可根据试验条件和经验采取其他合理措施。
11.0.8 对位移的测量,在破坏前可拆除位移计、百分表,采用激光测距仪、水准仪或拉线-直尺等仪器测量位移。