實驗指導(dǎo)建筑結(jié)構(gòu)試驗

1、建筑結(jié)構(gòu)試驗指導(dǎo)書南華大學建筑工程與資源環(huán)境學院本實驗指導(dǎo)書是為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及建筑結(jié)構(gòu)試驗課程教學而編寫的，專供指導(dǎo)學生進行教學實驗用。本指導(dǎo)書在編寫時，注意了以下幾點： 1、密切教學實驗與理論課程的關(guān)系 實驗內(nèi)容結(jié)合實際，有利于加強理論與實驗的有機聯(lián)系，鋼筋混凝土及建筑結(jié)構(gòu)試驗是建立在建筑材料、工程力學與結(jié)構(gòu)力學等理論課程基礎(chǔ)上的一門綜合性的骨干課程，為此盡力使課程中的重要內(nèi)容和工程檢測技術(shù)，通過實驗達到進一步了解、熟悉掌握的目的。 2、培養(yǎng)學生獨立工作和分析問題、解決問題的能力。 實驗內(nèi)容的安排，盡可能地依據(jù)循序漸進的原則，由機測儀器到電測儀器，由手工操作到自動檢測，使學生通過教學實驗全

2、過程，學會實驗現(xiàn)象的觀察和分析并獨立寫出實驗報告。 3、注意基本操作和實驗技能的訓(xùn)練。 通過教學實驗，掌握常用儀器設(shè)備的工作原理和主要技術(shù)性能，對于最基本的實驗技能，將在不同實驗中得到反復(fù)運用、多次實驗的機會。 4、加強實驗報告的編寫能力。每個實驗結(jié)束后，由學生對實驗數(shù)據(jù)進行整理分析，并根據(jù)實驗?zāi)康囊蠓治鲇懻?，對實驗結(jié)果作出結(jié)論，學生可以參考本實驗指導(dǎo)書及實驗報告圖表，正確全面的編寫實驗報告，以鞏固和擴大理論教學知識。由于水平有限，缺點和錯誤在所難免，希望提出批評指正。 編者 20045 目 錄1、實驗一 電阻應(yīng)變計在電橋中的接橋方法及應(yīng)變的測定 . 52、實驗二 機械式量測儀表及電測儀表的

3、使用 . 103、實驗三 結(jié)構(gòu)的靜荷載試驗一六米鋼桁架試驗 .144、實驗四 懸臂梁動力特性的測定 22實 驗 注 意 事 項為了達到實驗?zāi)康模_保實驗順利進行，學生應(yīng)做到以下幾點: 1、學生在實驗前必須認真做好實驗前的預(yù)習，明確實驗?zāi)康摹⒎椒ê筒襟E，對本次實驗所用的儀器設(shè)備有一定的了解。 2、實驗必須在老師和實驗人員指導(dǎo)下進行。要自覺遵守實驗室的各項規(guī)章制度，不遲到不早退，保持實驗室的整潔。 3、實驗時要注意安全，愛護儀器設(shè)備，嚴格按照儀器設(shè)備操作規(guī)程進行使用操作，節(jié)約材料。如不按操作規(guī)程或不聽從指導(dǎo)而造成機器、儀器、設(shè)備、工具、元件等損壞者，按有關(guān)規(guī)定進行賠償。 4、認真做好試驗工作，專心

4、聽取老師在實驗前的講解和演示，認真仔細地按照實驗指導(dǎo)的要求進行試驗。 5、明確分工，按照測讀記錄要濟南市，把數(shù)據(jù)正確填入記錄表格中，包括測點編號、儀器型號、試件的幾何尺寸等各種參量，原始數(shù)據(jù)必須書寫清晰，原始數(shù)據(jù)不得隨意涂改。 6、認真填寫實驗報告，通過報告的全過程的填寫，提高分析問題的能力，試驗報告要求做到試驗數(shù)據(jù)齊全，圖表清晰，結(jié)論正確。 實驗一 電阻應(yīng)變計在電橋中的接橋方法及應(yīng)變的測定 一、實驗?zāi)康模?l、掌握在靜載荷作用下，使用靜態(tài)電阻應(yīng)變儀進行單點與多點應(yīng)變的測量方法。2、學會電阻應(yīng)變片的半橋、全橋接法。 3、驗證電橋的橋路特性，測取不同接橋方式時的橋路橋臂靈敏系數(shù)。 二、實驗設(shè)備、

5、儀備： 1、等強度梁、加載磚碼。 2、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、螺絲刀、預(yù)調(diào)平衡箱。3、電阻應(yīng)變片：在等強度梁軸向上、下表面各粘貼2枚。橫向上下表面各粘貼一枚，在補償塊上粘貼2枚，具體見下圖2-1。三、實驗原理與方法 電阻應(yīng)變儀電橋輸出U與各橋臂 應(yīng)變片的指示應(yīng)變有下列關(guān)系： U=uK(+)4 其中：K為應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，u為電橋橋壓，、分別為各橋臂應(yīng)變片的應(yīng)變。 1、半橋接法：(參看圖2-2) a、如應(yīng)變片R1(上表面，受拉應(yīng)變)與溫度補償片R1接成半橋，另外半橋為應(yīng)變，儀內(nèi)部固定橋臂電阻，則輸出只有應(yīng)變 b、如果上表面應(yīng)變片 R1 (受拉應(yīng)變)與梁下表面應(yīng)變片R2(受應(yīng)變2)接成半橋，則輸出為22(

6、2)。 c、如應(yīng)變片Rl與橫向應(yīng)變片R5接成半橋，另外半橋為應(yīng)變儀內(nèi)部固定橋臂電阻，則輸出為5(1) (1+) 。d、在應(yīng)變片Rl與R3接成半橋，另外半橋為應(yīng)變儀內(nèi)部固定橋臂電阻，50(5)。 2、全橋接法：(參看圖2-3)a、 如應(yīng)變片R1和R3(上表面、受拉應(yīng)變)與R2和R4(下表面、受壓應(yīng)變)接成全橋，則輸出為2+3+44。(5 24)。b、 如應(yīng)變片R1和R2與橫向應(yīng)變片R5、R6接成全橋，則輸出為：2+652(1+)(5 51 61)。c、 在應(yīng)變片R1和R3與溫度補償片R7、R8接成全橋、則輸出為：2d、 如應(yīng)變片R1和R2與R3、R4接成全橋、則輸出為： +2340 (2 21

7、41)。四、實驗步驟：1、 分別按圖23所示各種接法，接成橋路。 2、將應(yīng)變儀調(diào)零，加磚碼20N，測量指示應(yīng)變，記錄于表21，再加磚碼20N，測量指示應(yīng)變，記錄于表21，重復(fù)3次，進行數(shù)據(jù)處理，檢查儀與應(yīng)變值的倍數(shù)。 3、配預(yù)調(diào)平衡箱進行多點測量。 將等強度梁上所貼的六個應(yīng)變測點接到預(yù)調(diào)平衡箱上作半橋測量，用溫度補償塊上的補償片R7或R8補償溫度影響，儀器各點調(diào)平后，加磚碼20N，讀取各點應(yīng)變數(shù)值記錄于表22，再加磚碼20N，讀各點應(yīng)變，記錄于表22，重復(fù)三次。 五、試驗數(shù)據(jù)分析：1、 整理各種接橋方法的實驗數(shù)據(jù) (表2-1，22)2、討論應(yīng)變片各種接橋方法的優(yōu)缺點和使用條件。3、試根據(jù)表22

8、的應(yīng)變數(shù)值，計算該等強度梁材料的泊松比。28 / 28文檔可自由編輯打印 表2-1 接橋方式 載荷N 應(yīng)變值實驗次數(shù)半橋接法全橋接法abcdabcd0204002040020400204002040020400204002040123平均變化值 表2-2 測點號 載荷N 應(yīng)變值實驗次數(shù)123456020400204002040020400204002040123平均變化值實驗二 機械式量測儀表及電測儀表的使用一、實驗月的： 認識結(jié)構(gòu)靜載試驗用的各種機械式量測儀表、電測儀表，了解它們的構(gòu)造、性能，并學習安裝的技術(shù)和使用的方法。二、實驗設(shè)備及儀器： l、等強度梁、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、杠桿引伸儀、螺絲刀

9、。 2、百分表、電子位移計、游標卡尺、鋼尺、磁性表架。三、實驗內(nèi)容： 用等強度梁上粘貼的電阻應(yīng)變計，并安裝杠桿引伸儀、百分表，然后在等強度梁端施加砝碼，測量其某一截面上的應(yīng)變及粱端撓度值，并和理論值比較。四、實驗步驟： l、用游標卡尺及鋼尺、量測等強度梁的幾何尺寸(包括等強度梁的總長L，根部寬度b，平均厚度h等，詳見圖3一1)并記錄在表31中。 2、用磁性表架在距梁端X1(設(shè)在100mm)的截面上安裝百分表(注意百分表安裝時應(yīng)給表一預(yù)壓量，并且表面應(yīng)嚴格垂直于梁表面)，在距梁端X2處(設(shè)為200mm)的截面上安裝杠桿引伸儀(杠桿引伸儀活動刀口向著梁懸臂端)，把應(yīng)變片(編號為1)接到應(yīng)變儀上。

10、3、在梁端逐級施加磚碼(每級加20N)，量測等強度梁在相應(yīng)荷載作用下各被測截面的應(yīng)變值及位移值(撓度值)，共加兩級載荷，即 20N、40N分別將各級讀數(shù)記錄于表32中，(電測應(yīng)變值、機測應(yīng)變值、機測位移值)。 4加、卸載三次(即重復(fù)步驟3共3次)，從而得到三組讀數(shù)值。再分別取這三組讀數(shù)值的平均值作為該等強度梁在相應(yīng)荷載下的應(yīng)變值(電測值飛機測值)、位移值(機測值)。 5、卸下杠桿引伸儀、應(yīng)變片的接線、百分表(磁性表架不動)再在原磁性表架上安裝電子位移計，并把導(dǎo)線接在應(yīng)變儀上重復(fù)步驟3，所不同的這次僅測電測位移。 6、重復(fù)步驟4得到等強度梁在相應(yīng)荷載作用下的電測位移值。 7、計算等強度梁在X11

11、00mm處的撓度值，X2200mm處的應(yīng)變值，再與實驗實測值進行比較(比較時，用P40N時的值)列表于33。 五、理論計算： l、等強度梁幾何尺及物理參數(shù)：其中： L等強度梁的總長度。b一等強度梁的根部寬度。bx1一被測撓度截面的寬度 。bx2一被測應(yīng)變截面的寬度。 h等強度梁的平均厚度。X1一被測撓度截面到加載點的距離。X2一被測應(yīng)變截面到加載點的距離。等強度梁材料的彈性模量及泊松比 E2.O×l05Mpa =0.285 2、梁截面的應(yīng)力計算：3、等強度梁撓度計算： 距懸臂端X1截面的撓度 懸臂端撓度 2、杠桿引伸儀的應(yīng)變計算： 其中：Z一兩次標度讀數(shù)差K實際標度分度值L一杠桿引伸

12、儀的標距 V杠桿引伸儀的放大率六、試驗數(shù)據(jù)分析：1、 整理數(shù)據(jù)（表3-1、3-2）表3-1 名稱單位序號LbhX1X2bx1bx2mmmmmmmmmmmmmm123平均表3-2 名稱單位值載荷N次數(shù)位移（撓度f）mm機測（百分表）電測（電子位移計）SS102040202040302040平均2、 比較實測數(shù)據(jù)與理論計算的結(jié)果，并求出誤差（表3-3）。表3-3 名稱序號項目截面理論計算值實測試驗值機測電測機測電測1X12X23、試分析產(chǎn)生誤差的原因，并加以討論。實驗三 結(jié)構(gòu)的靜荷載試驗一六米鋼桁架試驗一、實驗?zāi)康模?、進一步認識結(jié)構(gòu)靜荷試驗用的各種儀器、設(shè)備，了解它們的構(gòu)造、性能，并學習其安裝和

13、使用的方法。 2、熟悉結(jié)構(gòu)靜荷載試驗的全部過程。3、學習試驗方法和試驗結(jié)果的分析整理。二、實驗設(shè)備及儀器l、試件六米鋼桁架。2、荷載設(shè)備液壓千斤頂測力傳感器、電子稱、油泵、加荷架。 3、測位移的儀器設(shè)備百分表、電子位移計及磁性表架。 4、測應(yīng)變的儀器杠桿引伸儀，靜態(tài)電阻應(yīng)變儀及預(yù)調(diào)平衡箱。 5、電子傾儀，XY函數(shù)記錄儀，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 三、實驗內(nèi)容： 1、六米鋼桁架就位于固定的剛性支座上，并在上弦節(jié)點B、D點處安裝加載設(shè)備，施加載荷，利用荷重傳感器和電子稱測量加載的數(shù)值。2、在六米鋼桁架下弦各節(jié)點：F、G、H、K點安裝電子位移傳感器，測量各節(jié)點的撓度，在上弦A、E正點安裝位移傳感器測量支座在各

14、級載荷下的撓度，由此，便可得到鋼桁架受載后，消除支座剛性位移的撓度曲線。 3、用電子傾角儀或位移計測量上弦桿AB及DE的轉(zhuǎn)角，并對其值進行比較。 4、用電阻應(yīng)變片和杠桿引伸儀測量桁架各桿件的內(nèi)力，且電阻應(yīng)變片和杠桿引伸儀應(yīng)布置在每一桿件中間載面的重心上，具體位置見下圖： 四、實驗步驟 l、六米鋼桁架就位于固定的剛性支座上，在上弦節(jié)點B點及D點處安裝加荷架及加載設(shè)備。 2、檢查試件即六米鋼桁架，并按桁架測點布置圖，在相應(yīng)的測點安裝各種儀器、儀表(電阻應(yīng)變片已預(yù)先貼好，焊好導(dǎo)線，故只要將各測點的應(yīng)變片導(dǎo)線連至應(yīng)變儀預(yù)調(diào)平衡箱，即可進行測量)。 3、對六米鋼桁架進行預(yù)載試驗，先加載荷P3KN，練習各

15、種儀表的測讀，并檢查設(shè)備、試件、儀表，看其工作是否正常，然后卸去載荷。 4、在預(yù)載試驗中如發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時排除，確實無問題，進行正式試驗。 5、所有儀表調(diào)零，并記錄初讀數(shù)。 6、正式試驗，用液壓千斤頂加載，每個加載點的最大荷載為P 15KN，分5級加載，每級加3KN，每次加載后，荷載讀數(shù)穩(wěn)定3分鐘再進行各測點儀表的測讀。7、滿載后，分兩級卸載(即6KN；0)并相應(yīng)記錄讀數(shù)。8、正式試驗重復(fù)兩次，兩次試驗數(shù)據(jù)的平均值作為最后試驗結(jié)果。五、理論計算： 1、 二桁架桿件的內(nèi)力計算：2、桁架下弦節(jié)點的撓度計算： 計算公式: 其中：Np結(jié)構(gòu)(桁架桿件)在實際荷載作用下所產(chǎn)生的內(nèi)力。 結(jié)構(gòu)(桁架桿件)在虛擬

16、狀態(tài)中由于廣義的虛單位荷載所產(chǎn)蘭的虛內(nèi)力。 L桁架桿件的長度。 A桁架桿件的截面面積(取A6.172cm)。 E桁架桿件材料的彈性模量(取E2.1×105MPa)同理，可求出單位為作用于H點、K點時的桁架內(nèi)力圖，從而求出 F、G、H、K點的撓度值。3、架上弦AB、DE桿的轉(zhuǎn)角計算。同理，DE桿的轉(zhuǎn)角亦可求得。六、試驗結(jié)果的整理與分析： l、桁架下弦節(jié)點撓度的整理與分析。 a、繪制滿荷載作用下，桁架下弦的實測與理論撓度曲線。 (要考支座剛性位移的影響修正) X(m) f(mm) f(mm)b、繪制桁架下弦節(jié)點F、G點的實測與理論的荷載撓度曲線 f(mm) P(KN) c、比較桁架地載時

17、，下弦各節(jié)點的實測與理論撓度值（考慮支座剛性位移的影響修正） 名稱 單位值項A點F點G點H點K點E點mmmmmmmmmmmm理論值f實測值fT2、桁架上弦桿AB、DE的轉(zhuǎn)角（角變位）分析： (sec) P(KN)上弦桿AB的荷載轉(zhuǎn)角曲線 a、繪制上弦桿AB的荷載轉(zhuǎn)角曲線（實測值與理論值）b、比較上弦桿AB在滿荷載作用下轉(zhuǎn)角的實測值與理論值 荷載 單位值項3KN6KN6KN12KN15KNsecsecsecsecsec理論值實測值T3、桁架桿件的內(nèi)力分析 () P(KN) a、繪制桁架桿件BC、GH、AF在滿荷載作用下的荷載應(yīng)變曲線（P-） b、比較桁架各桿件在各級荷載作用下內(nèi)力實測值與理論值，

18、列表于下：桁架各桿件在各級荷載作用下，內(nèi)力實測值與理論值 荷載內(nèi)力值桿件3（KN）6(KN)9(KN)12（KN）15(KN)滿荷載時ABNLNTBCNLNTCDNLNTFGNLNTGHNLNTAFNLNTBFNLNTBGNLNTCGNLNT其中：NL理論桿件內(nèi)力值 NT實測桿件內(nèi)力值七、分析討論1、 根據(jù)實測試驗結(jié)果的整理與分析，對六米鋼桁架在受載后的實際工作情況作出結(jié)論（在彈性范圍內(nèi)，此桁架梁是梁安全）。2、 試分析采用工作不同儀器所測得的數(shù)據(jù)與理論值產(chǎn)生誤差的原因，并加以討論。實驗四 懸臂梁動力特性的測定一、實驗?zāi)康?1、認識結(jié)構(gòu)動載試驗用的基本設(shè)備與儀器。 2、了解懸臂梁動力特性的測定

19、方法。二、試驗設(shè)備和儀器 1、 懸臂梁試件一根，電阻應(yīng)變片。 2、 電子位移計，動態(tài)電阻應(yīng)變儀，光線示波器，數(shù)據(jù)采集器。三、試驗內(nèi)容在懸臂梁上，用突卸砝碼(或給梁一初始位。移Y。)的方法，使懸臂梁產(chǎn)生一自由振動，然后測其自振頻率f和阻尼系數(shù)r(即對數(shù)衰減率)及最大振幅。四、試驗步驟 1、先把預(yù)先粘在懸臂梁上、下表面的電阻應(yīng)變片連接到動態(tài)電阻應(yīng)變儀的橋盒上，電子位移計連接到動態(tài)電阻應(yīng)變儀另一通道的橋盒上，然后對動態(tài)電阻應(yīng)變儀進行預(yù)平衡。 a、將輸出線一端二芯插頭分別插入應(yīng)變儀后面板上的“低阻輸出”插口中，另一端的接線叉亦分別接到示波器相應(yīng)的輸入柱上(注意接線柱“黑”為負，“紅”為正)。 b、將電

20、源線的三芯插頭接入動態(tài)電阻應(yīng)變儀以專用電源背后的“輸入”插座內(nèi)，另一端接通220V50Hz的市電，此時電表指為24V為正常，才可與應(yīng)變儀聯(lián)接起來。 c、動態(tài)應(yīng)變儀平衡調(diào)節(jié)： i、首先進行基零調(diào)節(jié)，對動態(tài)應(yīng)變儀的使用通道先觀察輸出表是否指零，如不指零，可調(diào)節(jié)“低阻基零”電位器，使輸出表指零，(在相應(yīng)通道背面)或調(diào)“電壓基零”電位器，使接在電壓輸出接線叉上的外接萬用電表電壓指零。 l接著進行平衡調(diào)節(jié)，待儀器預(yù)熱十分鐘后，將“衰減”開關(guān)依次轉(zhuǎn)到“100”“30”“10”“1”檔，同時轉(zhuǎn)換“預(yù)靜”開關(guān)到“預(yù)”和“靜”位置，分別調(diào)節(jié)“R”和“C”，使輸出電表在“靜”和“預(yù)”位置都指零。 2、光線示波器調(diào)

21、試： a、首先關(guān)閉振子“開關(guān)”，讓應(yīng)變儀輸出的信號與振子斷開o b、接通電源，打開電源開關(guān)，電機轉(zhuǎn)動，使系統(tǒng)恒溫裝置工作，預(yù)熱 10-30分鐘。 c、按“起輝”按鈕，將超高壓水銀燈點燃，打開光點光柵及分格線光柵，通過觀察屏觀察光點，應(yīng)使其聚成細少光點為宜。 d、根據(jù)被測應(yīng)變的大小與頻率，按光線示波器“振子選擇原則”選用振子，為安全起見，先將示波器振子外臨界電阻調(diào)節(jié)器調(diào)到“0”位置上。 e、松開振子止動螺釘，用專用工具對振子作前、后和左右位置調(diào)整，使光點在記錄選定位置上，然后擰緊止動螺釘。 f、打開振子開關(guān)，給懸臂梁一適當震動力，調(diào)節(jié)振子外臨界電阻調(diào)節(jié)器和應(yīng)變儀“衰減”開關(guān)，使振子有適當?shù)恼穹?/p>

22、此振幅約上中紙帶寬度的70左右)。 3、測量： a、在應(yīng)變儀和示波器調(diào)試好后，將應(yīng)變標定值開關(guān)放在已選好的位置上，按下示波器電機按鈕并鎖牢，紙帶記錄速度放在最慢一檔上，應(yīng)變儀選擇開關(guān)在“靜”位，按下“拍攝”開關(guān)，記錄紙的走10毫米左右，“標定”開關(guān)回零，再按下“拍攝”開關(guān)，記錄紙記下應(yīng)變?yōu)椤?”的基線，并使標定開關(guān)在“+300”“一300”上，記錄正、負應(yīng)變值標定線段，然后標定開關(guān)回到“0”位置。 b、根據(jù)動態(tài)變頻率或變化速度選擇適當?shù)募埶俸蜁r標，并將“記錄定長調(diào)節(jié)器”調(diào)到所需長度的位置上，然后給懸臂梁以一初位移、振動，按下“拍攝”開關(guān)，記錄紙即記下振動曲線。 c、振動停止后，重打標定線，將記

23、錄紙撕下在螢光燈下作二次、爆光5-50秒即可呈現(xiàn)記錄曲線。 五、試驗結(jié)果的處理原理從測得的記錄曲線圖中，計算應(yīng)變值、自振頻率、阻尼系數(shù)：1、應(yīng)變值的計算：標定常數(shù)的確定：C.正應(yīng)變標定常數(shù)C-=.負應(yīng)變標定常數(shù)其中： 一與標定曲線對應(yīng)的標準應(yīng)變值(300) H1、H3-前、后兩次標定曲線，正應(yīng)變的幅值。H2、H4一前、后兩次標定曲線，負應(yīng)變的幅值。最大應(yīng)變：正應(yīng)變：負應(yīng)變：自振頻率f計算： ； 其中：m一所取的波形數(shù) f一時標頻率 3、阻尼系數(shù)的計算 ln其中：an第n個波的峰峰值 an+k第n十K個波的峰峰值r對數(shù)衰減率 阻尼比：D=六、試驗報告要求： 1、 復(fù)制光線示波器記錄的實測振動曲線圖。 2、 分析懸臂梁實測頻率，振幅度Amax和阻尼以及max 結(jié)構(gòu)混凝土無損檢測技術(shù)無無損檢測方法的分類