混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)指導(dǎo)書2013年

1、 混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 試 驗(yàn) 指 導(dǎo) 書課 程 名 稱 : 混凝土結(jié)構(gòu)基本原理 課 程 代 碼 : 實(shí) 驗(yàn) 學(xué) 時 : 學(xué)時 學(xué)院(直屬系): 建筑與土木工程學(xué)院 年級/專業(yè)/班: 學(xué) 生 姓 名 : 學(xué) 號 : 理論課 教師 : 實(shí)驗(yàn)課 教師 : 開 課 學(xué) 院 : 建筑與土木工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)中心名稱: 建筑與土木工程學(xué)院專業(yè)實(shí)驗(yàn)中心 實(shí)驗(yàn) 總成績 : 目錄前 言3試驗(yàn)注意事項(xiàng)4試驗(yàn)一 鋼筋混凝土簡支梁正截面強(qiáng)度試驗(yàn)5試驗(yàn)二 鋼筋混凝土簡支梁斜截面強(qiáng)度試驗(yàn)9試驗(yàn)三 鋼筋混凝土短柱強(qiáng)度試驗(yàn)11附錄一 電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)14附錄二 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的操作使用及電橋特性實(shí)驗(yàn)17前 言本實(shí)驗(yàn)教學(xué)是所有

2、學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課混凝土結(jié)構(gòu)基本原理學(xué)生的同時必修課。本課程教學(xué)目的是使學(xué)生通過試驗(yàn)研究認(rèn)識混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞全過程，掌握測試混凝土受彎和受壓構(gòu)件基本性能的試驗(yàn)方法。本課程不但要求學(xué)生掌握一定的理論知識，還要求學(xué)生通過一定的試驗(yàn)實(shí)踐培養(yǎng)觀察、分析試驗(yàn)現(xiàn)象的能力，學(xué)習(xí)分析、處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法。為了配合學(xué)生更好地進(jìn)行試驗(yàn)實(shí)踐，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地學(xué)習(xí)試驗(yàn)技術(shù)，我們根據(jù)土建類大學(xué)土木工程專業(yè)本科生教學(xué)大綱的要求編寫了這本教學(xué)試驗(yàn)指導(dǎo)書。本指導(dǎo)書選了建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課中幾個具有代表性的試驗(yàn)。對于每個試驗(yàn)均介紹了試驗(yàn)?zāi)康?，試?yàn)使用的儀器及使用方法、試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)步驟，并附有試驗(yàn)報(bào)告。同時，為了配合試驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)

3、立思考的能力，在每個試驗(yàn)后面都附有一定數(shù)量的習(xí)題，供學(xué)生們進(jìn)行練習(xí)，以鞏固所學(xué)的知識。由于本課程學(xué)習(xí)時間短，不可能安排更多的試驗(yàn)供學(xué)生練習(xí)，因而，希望同學(xué)們通過完成指導(dǎo)書中的幾個有代表性的試驗(yàn)實(shí)踐，總結(jié)建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的一般方法，以便在以后的工作中更好地指導(dǎo)各類試驗(yàn)的進(jìn)行。試驗(yàn)注意事項(xiàng)為確保試驗(yàn)順利進(jìn)行及人身、設(shè)備安全，應(yīng)切實(shí)做到以下各點(diǎn)：一、做好試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作1、試驗(yàn)前，應(yīng)認(rèn)真閱讀試驗(yàn)指導(dǎo)書及相關(guān)參考資料，明確試驗(yàn)?zāi)康?、原理、試?yàn)方法、操作步驟。2、熟悉試驗(yàn)所涉及的設(shè)備、儀器儀表的操作使用方法。3、充分了解試驗(yàn)所需測試記錄的項(xiàng)目及數(shù)據(jù)處理方法，并事先做好“預(yù)習(xí)報(bào)告”和記錄表格的準(zhǔn)備工作。4、除

4、學(xué)習(xí)指導(dǎo)書中所提方案外，可獨(dú)立設(shè)計(jì)一些其它方案。二、認(rèn)真進(jìn)行試驗(yàn)1、正式試驗(yàn)前，應(yīng)認(rèn)真聽取老師講解。2、試驗(yàn)中，應(yīng)持嚴(yán)格認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和作風(fēng)，切實(shí)按照試驗(yàn)方法、步驟及設(shè)備、儀器操作規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)。3、對于貴重及電子（電氣）儀器、設(shè)備，在接線或準(zhǔn)備完成后，應(yīng)經(jīng)指導(dǎo)教師檢查無誤后，方可進(jìn)行試驗(yàn)。4、試驗(yàn)過程中，應(yīng)注意觀察現(xiàn)象，認(rèn)真讀取記錄測試數(shù)據(jù)。如發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)立即報(bào)告指導(dǎo)教師，排除故障后，方可繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。由于結(jié)構(gòu)試驗(yàn)試件尺寸大，荷載大等特點(diǎn)，試驗(yàn)過程中應(yīng)特別注意人身及設(shè)備安全。5、實(shí)驗(yàn)記錄應(yīng)實(shí)事求是、完整可靠。除所有測試數(shù)據(jù)外，尚應(yīng)包括設(shè)備儀器名稱、型號規(guī)格、量程、精度等級以及試件

5、尺寸、材料強(qiáng)度、保護(hù)層厚度、鋼筋規(guī)格及力學(xué)性能等。若試驗(yàn)結(jié)果與溫度有關(guān)時，尚應(yīng)記錄溫度、濕度。所有原始數(shù)據(jù)不得弄虛作假，隨意修改。6、教學(xué)試驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生操作動手能力的一個重要環(huán)節(jié)，必須親自動手，分工協(xié)作， 相互交流完成全部試驗(yàn)。三、遵循實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度1、學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)遵循實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度，嚴(yán)肅認(rèn)真，一絲不茍地進(jìn)行試驗(yàn)。2、愛護(hù)儀器、設(shè)備，嚴(yán)格遵循操作規(guī)程。3、凡與本次試驗(yàn)無關(guān)的儀器、設(shè)備等，未經(jīng)許可，不得隨意動用。4、試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)認(rèn)真清理試驗(yàn)現(xiàn)場，清點(diǎn)儀器設(shè)備并將其擦拭干凈，并恢復(fù)至非工作狀態(tài)，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查認(rèn)可后方可離去。四、認(rèn)真完成試驗(yàn)報(bào)告 根據(jù)試驗(yàn)指導(dǎo)書的相關(guān)要求，認(rèn)真完成試驗(yàn)指導(dǎo)書

6、上的試驗(yàn)報(bào)告題目。試驗(yàn)一 鋼筋混凝土簡支梁正截面強(qiáng)度試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康?、掌握制定結(jié)構(gòu)構(gòu)件試驗(yàn)方案的原則。設(shè)計(jì)簡支梁的加荷方案和觀察方案，根據(jù)試驗(yàn)量程精度要求選擇試驗(yàn)設(shè)備和測量儀表。2、觀察鋼筋混凝土簡支梁裂縫出現(xiàn)和發(fā)展過程，了解其從受拉區(qū)出現(xiàn)裂縫，受拉鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度，到受壓區(qū)混凝土到達(dá)極限壓應(yīng)變的三個破壞階段。3、測定各級荷載下受力鋼筋及混凝土的應(yīng)變值，以及混凝土開裂時的極限拉應(yīng)變，破壞時的極限壓應(yīng)變；測定各級荷載下梁的跨中撓度及裂縫寬度（放大顯微鏡）。4、測定梁的發(fā)裂荷載、破壞荷載、與理論計(jì)算進(jìn)行比較，以驗(yàn)證正截面強(qiáng)度計(jì)算公式的適用范圍，進(jìn)一步理解混凝土基本理論建立的條件，同時培養(yǎng)同學(xué)們從

7、事試驗(yàn)研究的能力。5、掌握常用儀器的使用方法以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及表達(dá)方法。二、試件、試驗(yàn)設(shè)備和儀器1、試件：普通鋼筋混凝土簡支梁。截面尺寸b×h=100mm×160mm，跨度2000mm，凈跨度為1800mm；配筋：在梁的受拉區(qū)配了210的受力鋼筋，在梁的受壓區(qū)配了210的架立鋼筋，其在純彎曲段是截段的,實(shí)測鋼筋的屈服強(qiáng)度350N/mm2，抗拉強(qiáng)度470N/ mm2；混凝土的強(qiáng)度等級為C20。2、加荷設(shè)備：10t油壓千斤頂，簡支梁加載試驗(yàn)裝置，荷載分配梁，10t荷載傳感器。3、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、百分表及磁力表座、讀數(shù)顯微鏡、鋼卷尺及其它工具。鋼筋混凝土簡支梁截面及配筋圖三、試

8、驗(yàn)方案為研究鋼筋混凝土簡支梁的工作性能，主要應(yīng)測定其承載力，抗裂度及各級荷載下的撓度和裂縫開展情況；另外，測量控制區(qū)段的應(yīng)變大小和變化，找出剛度隨外荷變化的規(guī)律。梁的試驗(yàn)荷載一般較大，多點(diǎn)加載常采用同步液壓加載方法。構(gòu)件試驗(yàn)荷載的布置應(yīng)符合設(shè)計(jì)的規(guī)定，當(dāng)不相等時，應(yīng)采用等效荷載的原則進(jìn)行代換，使構(gòu)件在試驗(yàn)荷載下產(chǎn)生的內(nèi)力圖與設(shè)計(jì)的內(nèi)力圖相近似，主要使兩者在最大受力部位的內(nèi)力值相等。一般采用分級加載，在標(biāo)準(zhǔn)荷載以前分5級。作用在試件上的試驗(yàn)設(shè)備重量及試驗(yàn)自重等，應(yīng)作為第一級荷載的一部分。裂縫的發(fā)生和發(fā)展用放大顯微鏡觀察，裂縫寬度用讀數(shù)顯微鏡測量，在標(biāo)準(zhǔn)荷載下的最大裂縫寬度測量應(yīng)包括正截面裂縫和斜

9、截面裂縫，正截面裂縫寬度應(yīng)取受拉鋼筋重心處的最大裂縫寬度；測量斜裂縫時，應(yīng)在斜裂縫與箍筋相交處測量。將每級荷載下的裂縫發(fā)展情況按試驗(yàn)的進(jìn)行在構(gòu)件上繪出，并注明荷載級別和相應(yīng)的裂縫寬度值。為準(zhǔn)確測定開裂荷載值，試驗(yàn)過程中應(yīng)注意觀察第一條裂縫的出現(xiàn)。在此之前應(yīng)把荷載分級取為標(biāo)準(zhǔn)荷載的5%。當(dāng)試件接近破壞時，注意觀察試件的破壞特征并確定出破壞荷載值。試件的實(shí)際開裂荷載值和破壞荷載值，應(yīng)包括試件自重和作用在試件上的墊板、分配梁等加荷設(shè)備重量。梁試驗(yàn)裝置和測點(diǎn)布置（支座寬度100mm）1千斤頂壓桿；2應(yīng)變儀；3百分表；4試件；5千斤頂；6壓力傳感器；7分配梁；8電阻應(yīng)變片試驗(yàn)的具體方案如下：1、加荷方案

10、：、利用油壓千斤頂和荷載分配梁系統(tǒng)，對梁實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)加荷。荷載通過壓力傳感器由電阻應(yīng)變儀監(jiān)測。、荷載分級標(biāo)準(zhǔn)，原則上以標(biāo)準(zhǔn)荷載的20%為一級，但在開裂前夕和臨近破壞時，相應(yīng)的荷載級距應(yīng)當(dāng)減小，可按標(biāo)準(zhǔn)荷載的10%或5%施壓，以便能準(zhǔn)確獲得開裂荷載和破壞荷載值。2、觀測方案：、根據(jù)簡支梁的內(nèi)力和變形，一般均應(yīng)在最危險截面處布置測點(diǎn)。根據(jù)三分點(diǎn)荷載簡支梁的受力特征及受力后的變形特征，在三分點(diǎn)荷載作用下，加荷點(diǎn)間為純彎段，該段內(nèi)梁的應(yīng)力最大，各截面最大應(yīng)力相等。因此，需要測定該段內(nèi)混凝土的應(yīng)變及鋼筋的應(yīng)力。于是在純彎區(qū)段兩側(cè)混凝土表面各粘貼電阻應(yīng)變片5張：受壓區(qū)頂面一張，中間三張（按外密內(nèi)疏布貼），受拉

11、鋼筋處一張，以測混凝土應(yīng)變；受拉主筋上貼應(yīng)變片兩張，以測鋼筋應(yīng)變。鋼筋上貼應(yīng)變片有兩種方法，一種是后貼法，即鑿孔貼片，但易引起應(yīng)力集中，優(yōu)點(diǎn)是不用作防護(hù)、防水處理；另一種是先貼法，即在澆注混凝土、綁扎鋼筋之前，在鋼筋表面貼片，然后進(jìn)行防護(hù)、防水、防潮處理（在試件上裝上硬質(zhì)套模，用環(huán)氧樹脂膠灌封）。、根據(jù)測量量程和精度要求選擇各儀表撓度（位移）測點(diǎn)5個 ： 跨中、分配梁加載點(diǎn)對應(yīng)處各一點(diǎn)、支座沉降測點(diǎn)兩點(diǎn)。梁跨中撓度跨中位移測值支座位移測值平均值。四、試驗(yàn)步驟1、按電阻應(yīng)變片粘貼技術(shù)要求粘貼好應(yīng)變片，焊接引出線，并對需作防潮處理的應(yīng)變片作好防潮處理。2、安裝好試驗(yàn)梁、分配梁、壓力傳感器、油壓千斤

12、頂及荷載監(jiān)測應(yīng)變儀。3、安裝好測撓度及支座沉降的百分表，并將指針調(diào)至10格左右。4、連接好應(yīng)變儀。分別將測混凝土應(yīng)變和鋼筋應(yīng)變的各應(yīng)變片的導(dǎo)線按某橋路（全橋、半橋、1/4橋）接入應(yīng)變儀。5、預(yù)載試驗(yàn)。上述工作結(jié)束并經(jīng)檢查無誤后，可進(jìn)行預(yù)載試驗(yàn)（預(yù)加荷載值必須小于試驗(yàn)梁的發(fā)裂荷載值），以檢查試驗(yàn)裝置、儀器、儀表工作是否正常。若出現(xiàn)異常，應(yīng)及時排除故障，而后方可進(jìn)行正式試驗(yàn)。6、正式試驗(yàn)。采用逐級加載法，在標(biāo)準(zhǔn)荷載之前分為5級，每級荷載值為標(biāo)準(zhǔn)荷載的20%，但在開裂前夕和臨近破壞時，相應(yīng)的荷載級差應(yīng)當(dāng)減小，可按標(biāo)準(zhǔn)荷載的10%或5%施壓。作用在梁上的試驗(yàn)裝置的重量及梁的自重應(yīng)作為第一級荷載值的一部

13、分。每加一級荷載，停留35分鐘，準(zhǔn)確讀取各儀器、儀表的讀數(shù)并記錄。每一級荷載下的裂縫發(fā)展情況，應(yīng)按試驗(yàn)的進(jìn)行在試驗(yàn)梁上繪出，并應(yīng)注明荷載級別及相應(yīng)的裂縫寬度值。隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，應(yīng)留意觀察試驗(yàn)裝置，儀器、儀表的工作情況，仔細(xì)觀察裂縫的發(fā)生和發(fā)展；當(dāng)荷載達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)荷載時，應(yīng)立即拆除百分表。當(dāng)梁接近破壞時，應(yīng)注意觀察其破壞特征，并確定出破壞荷載值。試驗(yàn)進(jìn)行到確定破壞荷載值后結(jié)束。開裂荷載的確定方法：、用“放大鏡觀察法”確定開裂荷載實(shí)測值。用放大倍率不低于4倍的放大鏡觀察，當(dāng)在加載過程中首先出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)取前一級荷載值作為開裂荷載的實(shí)測值；當(dāng)在荷載持續(xù)時間內(nèi)過首先出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)取本級和前一級荷載的平均值

14、作為開裂荷載的實(shí)測值；當(dāng)在荷載持續(xù)時間結(jié)束后首先出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)取本級荷載值作為開裂荷載的實(shí)測值。、當(dāng)混凝土達(dá)到極限拉應(yīng)變時對應(yīng)的荷載值。破壞荷載值的確定方法：在加載試驗(yàn)過程中，出現(xiàn)下列標(biāo)志之一時，即認(rèn)為該構(gòu)件已達(dá)到破壞，并以此時的荷載值作為破壞荷載值（正截面強(qiáng)度破壞）：、受拉主筋應(yīng)力達(dá)到極限拉應(yīng)力b，受拉主筋拉應(yīng)變達(dá)到極限拉應(yīng)變；、受拉主筋被拉斷；、受拉主筋處最大裂縫寬度達(dá)到1.5mm;、撓度達(dá)到跨度的1/50；、壓區(qū)砼被壓壞，壓區(qū)砼達(dá)到極限壓應(yīng)變。7、試驗(yàn)完畢應(yīng)卸去荷載，拆除儀表，關(guān)閉儀器并清理試驗(yàn)現(xiàn)場。備注：構(gòu)件質(zhì)量檢查內(nèi)容及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件質(zhì)量檢查的內(nèi)容包括有強(qiáng)度、剛度和裂縫寬度，對于強(qiáng)度，

15、要求構(gòu)件在承受極限荷載狀態(tài)時不發(fā)生破壞，并且有一定的安全儲備；對于剛度，要求構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下即在正常使用階段是撓度不可過大，對于一般的簡支梁不應(yīng)大于/200；對于裂縫寬度，要求構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下構(gòu)件的最大裂縫寬度小于某要求，對于本試驗(yàn)環(huán)境級別為一級，裂縫控制等級為三級，其裂縫寬度應(yīng)小于0.3mm,以滿足正常使用的要求。試驗(yàn)二 鋼筋混凝土簡支梁斜截面強(qiáng)度試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康?、通過對鋼筋混凝土簡支梁的強(qiáng)度試驗(yàn)測定，進(jìn)一步掌握鋼筋混凝土受彎構(gòu)件試驗(yàn)的過程。2、觀察剪壓破壞的過程及特性，了解腹筋及剪壓區(qū)混凝土的抗剪作用，測定剪壓破壞時的破壞剪力。3、觀察斜壓破壞的過程及特性，了解剪跨比對斜截面抗剪

16、的影響；測定斜壓破壞時的破壞剪力。4、觀察裂縫的出現(xiàn)及發(fā)展，測量裂縫寬度及延伸高度。5、進(jìn)一步驗(yàn)證混凝土的應(yīng)變沿截面高度的變化情況。二、試件、試驗(yàn)設(shè)備和儀器1、試件為一普通鋼筋混凝土簡支梁，截面尺寸為b×h=130mm×320mm，梁的凈跨度為2160mm，即兩支座之間的距離。梁的全長是2400mm。配筋：受拉區(qū)配222（級）鋼筋，受壓區(qū)配210架立鋼筋；箍筋6150mm,混凝土的強(qiáng)度等級為C20。2、加荷設(shè)備：靜力試驗(yàn)臺座，荷載分配梁，加荷架。3、20t油壓千斤頂,20t壓力傳感器4、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀5、讀數(shù)顯微鏡鋼筋混凝土簡支梁截面尺寸及配筋圖三、試驗(yàn)加荷方案加荷方案:

17、采用油壓千斤頂并通過分配梁對試驗(yàn)梁實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)加荷，通過壓力傳感器及電阻應(yīng)變儀進(jìn)行荷載監(jiān)測控制；然后通過調(diào)整試驗(yàn)裝置、改變剪跨比值，從而實(shí)現(xiàn)剪壓破壞和斜壓破壞。四、試驗(yàn)方法和操作步驟第一步：先做剪壓破壞試驗(yàn)1、按試驗(yàn)要求，安裝好梁并調(diào)整剪跨比（13），以及加荷點(diǎn)的位置，同時安裝好壓力傳感器及油壓千斤頂；2、將壓力傳感器接入電阻應(yīng)變儀。3、用油壓千斤頂小心平穩(wěn)地加荷，同時監(jiān)視應(yīng)變儀讀數(shù)，直到發(fā)生剪壓破壞為止，記錄下應(yīng)變儀讀數(shù)值，并根據(jù)p-(荷載-應(yīng)變)圖求出其破壞荷載值。 剪壓破壞試驗(yàn)裝置圖（彎剪斜裂縫） 第二步：斜壓破壞試驗(yàn)第一步試驗(yàn)結(jié)束后，移動分配梁支座，安裝好梁（第一步未破壞的長段），改變剪跨

18、比（1及加荷點(diǎn)的位置后，再按剛才第一步的方 法步驟加荷試驗(yàn)，直到發(fā)斜壓破壞為止。記錄下應(yīng)變儀讀數(shù)值，并求出荷載值。斜壓破壞試驗(yàn)裝置圖（腹剪斜裂縫）試驗(yàn)三 鋼筋混凝土短柱強(qiáng)度試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模?、通過試驗(yàn)初步掌握受壓柱靜荷試驗(yàn)的一般程序和測試方法，進(jìn)一步熟悉有關(guān)儀器、儀表的操作使用。2、觀察在小偏壓時，鋼筋砼短柱破壞過程及其破壞特征。3、測試每級荷載下控制截面內(nèi)的鋼筋和混凝土的應(yīng)變值，了解小偏心受壓短柱應(yīng)變分布規(guī)律。4、測試各級荷載下小偏心受壓短柱的的側(cè)向撓度。5、測試小偏心受壓短柱的極限承載力，以驗(yàn)證小偏心受壓短柱的的極限承載力計(jì)算公式。6、測試小偏心受壓短的主要裂縫寬度及延伸長度。二、試件、

19、試驗(yàn)設(shè)備和儀器1、試件矩形截面鋼筋砼短柱，砼等級為C20，其截面尺寸為b×h=160mm×100mm，總高為660mm， 凈高為400mm，偏心距為25mm；鋼筋為I級，縱向配筋 410，箍筋6100mm。2、長柱壓力試驗(yàn)機(jī)；3、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀；4、讀數(shù)顯微鏡、鋼尺等；5、百分表及磁力表座。三、試驗(yàn)方案柱子試驗(yàn)的主要目的在于研究縱向彎曲的影響與柱子破壞的規(guī)律，從而找到不同長細(xì)比條件下與極限荷載之間的關(guān)系。柱子試驗(yàn)多采用正位試驗(yàn)，也可采用臥位試驗(yàn)。支座構(gòu)造裝置是柱子試驗(yàn)中的重要環(huán)節(jié)，本試驗(yàn)采用單刀鉸支座，工作靈活可靠。柱子加載一般按估計(jì)破壞荷載的1/101/15分級加載，接近

20、開裂荷載和破壞荷載時，加載值應(yīng)減至1/21/4原分級值。觀測項(xiàng)目主要包括：控制區(qū)段內(nèi)應(yīng)力及其變化規(guī)律；裂縫的出現(xiàn)及其開展；各分級荷載下的水平撓度；開裂荷載和破壞荷載值。試件安裝時應(yīng)將試件軸線對準(zhǔn)作用力的中心線，即幾何對中。還應(yīng)進(jìn)行力學(xué)對中，即加載約達(dá)標(biāo)準(zhǔn)荷載的20左右時，測量柱子中間區(qū)段兩側(cè)應(yīng)變，并調(diào)整作用力軸線，使各點(diǎn)應(yīng)變基本均勻（相應(yīng)應(yīng)變讀數(shù)差不宜超過10）。力學(xué)對中后即可進(jìn)行中心受壓試驗(yàn)。對偏心受壓試驗(yàn)，應(yīng)在力學(xué)對中后（或幾何對中后），沿加力中心線量出偏心距eo，再把加力點(diǎn)移至偏心距上進(jìn)行偏心受壓試驗(yàn)。柱子試驗(yàn)由于高度大，荷載大，側(cè)向變形不易控制和測量破壞時危險性大，同學(xué)們在觀察時應(yīng)注意

21、安全。試驗(yàn)裝置與測點(diǎn)布置圖1、試驗(yàn)機(jī)上壓板；2、試件；3、撓度計(jì)；4、電阻應(yīng)變片(測橫截面)；5、電阻應(yīng)變片(測縱截面)；6、試驗(yàn)機(jī)下壓板；7、單刀鉸支座；四、試驗(yàn)的具體操作步驟1、事先粘貼好鋼筋上的應(yīng)變片并做好防水防護(hù)處理后進(jìn)行澆注混凝土。2、在柱子中間區(qū)段混凝土拉壓表面沿縱向貼好應(yīng)變片，并焊接上引出線。3、用桁車將試驗(yàn)柱吊裝就位于壓力試驗(yàn)機(jī)上，對中后，將加載點(diǎn)移至偏心距處。 偏心距eo25mm。4、安裝好測側(cè)向撓度的百分表，并將指針調(diào)至10格左右。5、將測鋼筋和砼應(yīng)變的應(yīng)變片的引出線分別接入應(yīng)變儀。6、根據(jù)給定條件，估算出標(biāo)準(zhǔn)承載力和破壞荷載，進(jìn)行荷載分級。7、上述步驟結(jié)束后，進(jìn)行預(yù)載試驗(yàn)

22、。預(yù)載值不應(yīng)超過開裂荷載值，借以檢查試驗(yàn)裝置及儀器儀表是否工作正常，如無異常，方可進(jìn)行正式試驗(yàn)。8、正式試驗(yàn)。采用逐級加載法，按估計(jì)破壞荷載的1/101/15分級加載，接近開裂荷載和破壞荷載時，加載值應(yīng)減至1/21/4原分級值。每加一級荷載，就應(yīng)讀取一次相關(guān)的儀表儀器讀數(shù)，同時用讀數(shù)顯微鏡測量主要裂縫寬度，并注意觀察和記錄試件的破壞過程和特征。當(dāng)荷載達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)荷載時，應(yīng)及時拆除百分表，以免損壞。附錄一 電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)一、試驗(yàn)?zāi)康?、掌握電阻應(yīng)變片的選用原則和方法。2、學(xué)習(xí)常溫用電阻應(yīng)變片粘貼技術(shù)。二、試驗(yàn)儀表及器材1、兆歐表；2、萬用電表；3、粘結(jié)劑（KH502粘結(jié)劑及環(huán)氧樹脂、乙二胺、鄰

23、苯二甲酸二丁脂、丙酮）；4、鋼筋或混凝土試件；5、常溫用電阻應(yīng)變片；6、電烙鐵及其他工具；7、塑料薄膜，導(dǎo)線等；8、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。三、試驗(yàn)方法及步驟1、選擇應(yīng)變片。、選擇應(yīng)變片的形式和規(guī)格時，應(yīng)注意到貼片試件的材料性質(zhì)和試件所處的受力狀態(tài)。在勻質(zhì)材料制成的試件上貼片，一般選用普通型小標(biāo)距應(yīng)變片；在非勻質(zhì)材料制成的試件上貼片應(yīng)該選用大中型標(biāo)距的應(yīng)變片；試件處于平面應(yīng)變狀態(tài)時應(yīng)選用應(yīng)變花片。、分選應(yīng)變片：首先對選定的應(yīng)變片，逐片進(jìn)行外觀檢查，要求應(yīng)變片絲刪平直，片內(nèi)無氣泡、霉斑、銹點(diǎn)等缺陷，不合格的片應(yīng)剔除。、用萬用表逐片測定電阻值，并依據(jù)阻值分組。同一測區(qū)用片的電阻值相差不得超過應(yīng)變儀可調(diào)平的

24、允許范圍。2、粘合劑。粘合劑可歸納為兩大類，即膠劑粘合劑和水劑粘合劑。選擇哪一類應(yīng)視應(yīng)變片基底材料和試件不同而異。一般均要求粘合劑具有足夠的抗壓和抗剪強(qiáng)度，蠕變小，電絕緣性能好等優(yōu)點(diǎn)。目前在均質(zhì)材料試件上粘貼應(yīng)變片，較多的采用氰基丙稀酸類水劑粘合劑，如KH501，KH502快速膠。在混凝土等非均質(zhì)材料試件上貼片，常用環(huán)氧樹脂膠。3、測點(diǎn)表面清理。為了使應(yīng)變片與測點(diǎn)表面粘貼牢固，測點(diǎn)表面必須清理洗凈。均質(zhì)材料試件表面，應(yīng)砂紙初打磨光潔，再用0號砂紙將表面打成與測量方向成45度的斜紋。用毛刷刷去浮塵后用脫脂棉球蘸丙酮或甲苯、四氯化碳等溶劑擦洗試件表面，直至棉球不沾灰為止。在試件上畫出測點(diǎn)定向標(biāo)記，

25、等待貼片。4、應(yīng)變片的粘貼與干燥。、貼片。選用KH502膠粘貼應(yīng)變片時應(yīng)準(zhǔn)備薄膜若干，薄膜材料應(yīng)不溶解于KH502膠，常用的有聚乙烯簿膜。使用時裁成小塊，每塊面積約為應(yīng)變片基地面積的三倍左右。左手捏住應(yīng)變片引線，右手上膠，貼片時先在試件表面的定向標(biāo)記處和應(yīng)變片基底上分別涂一薄層均勻的膠層，稍等片刻膠底層開始發(fā)粘，此時迅速將應(yīng)變片按正確位置上，然后取一塊聚乙烯簿膜蓋在應(yīng)變片上，用手指朝一個方向滾壓應(yīng)變片，稍加壓力后即可等待干燥。在混凝土表面用環(huán)氧樹脂貼片時，一般應(yīng)采用環(huán)氧樹脂作找平層，等膠層完全固化后再用砂子打磨，擦凈后方可貼片。貼片時先在找平層上涂一層薄膠液，將應(yīng)變片放上，輕輕校正方向，然后蓋

26、上一張玻璃紙，用手朝一個方向滾壓應(yīng)變片，擠出氣泡和過量的膠液，保證膠層盡可能地薄而均勻，而在應(yīng)變片周圍應(yīng)有膠液溢出效果才好。貼片后墊上橡皮等，用重物或夾具加壓，24小時固化后可進(jìn)行貼片的質(zhì)量檢查。、固化。當(dāng)室溫高于15和相對濕度低于60%時可采用自然干燥法，干燥時間一般為2448小時。當(dāng)室溫低于15和相對濕度高于60%時可采用人工干燥法，但人工干燥前必須經(jīng)過8小時自然干燥法才能用紅外線燈烘烤或用熱風(fēng)機(jī)吹干，且溫度不得高于60，過熱將會損傷應(yīng)變片，一般烘烤8小時即可得到較好效果。5、焊接導(dǎo)線。先在離開應(yīng)變片引出線3-5處粘貼接線片，接線片粘貼牢固后再將引出線焊接在接線片上，最后把測量導(dǎo)線的一端與

27、接線片連接，連接焊點(diǎn)應(yīng)光滑、牢固、防止虛焊，另一端與應(yīng)變儀測量橋連接。引出線應(yīng)編號并作記錄。6、 應(yīng)變片粘貼質(zhì)量檢查。、兆歐表測量應(yīng)變片的絕緣電阻。靜態(tài)測量的絕緣電阻應(yīng)大于200兆歐。、用萬用表測量應(yīng)變片電阻值，膠層固化后，應(yīng)變片電阻值應(yīng)無明顯變化。、觀察應(yīng)變片的零點(diǎn)漂移。應(yīng)將應(yīng)變片接入電阻應(yīng)變儀，三分鐘之后觀察應(yīng)變片的零 點(diǎn)漂移，若漂移值小于5認(rèn)為合格。、檢查應(yīng)變片的穩(wěn)定性，這時對接入應(yīng)變儀測量橋的應(yīng)變片進(jìn)行電阻調(diào)平，若使用非直流電橋，還需進(jìn)行電容調(diào)平，平衡后用手指按接觸應(yīng)變片敏感柵，此若應(yīng)變儀的表頭指針偏離零點(diǎn)當(dāng)離開手指后在次觀察表頭指針應(yīng)該回零，則認(rèn)為應(yīng)變片工作穩(wěn)定，若檢查的結(jié)果是絕緣電

28、阻低，零點(diǎn)漂移大或工作不 穩(wěn)定，則該應(yīng)變片鏟除。7、防潮防水處理。應(yīng)變片處于濕度較大環(huán)境下或應(yīng)變片貼在試驗(yàn)周期長較長的試件上都要采取防潮防水措施。防潮措施必須在檢查應(yīng)變片粘貼質(zhì)量合格立即執(zhí)行。防潮的簡便方法是用松香石蠟或凡士林涂于應(yīng)變片表面，使片與空氣隔離，達(dá)到防潮效果。防水處理一般都采用環(huán)氧 鋼筋環(huán)氧樹脂保護(hù)層的澆注1 試件；2澆注口；3鐵皮套模；4電阻應(yīng)變片；5引出導(dǎo)線樹脂膠，試件上裝好澆注環(huán)氧樹脂膠的外模，一端先用膠布繞上封頭，防止?jié)补鄷r膠外溢。固化脫模，即形成一防潮防水保護(hù)層。8、環(huán)氧樹脂膠的配制。配方常用的比例是： 環(huán)氧樹脂（E-42或E-44）：鄰苯二甲酸二丁脂（增塑劑）：乙二氨（

29、固化劑）=1：（0.1-0.15）：（0.06-0.09）或100g：20g：67g。配制時，先用天平秤算環(huán)氧樹脂，然后用紅外線燈加熱至流態(tài)，再加鄰苯二甲酸二丁脂，注意朝一個方向攪拌，最后加乙二胺。此時將產(chǎn)生放熱反應(yīng)，釋放出熱量，故應(yīng)及時把燒杯浸在冷水中降溫，同時仍朝一個方向攪拌，否則可能使一部分尚未反應(yīng)的乙二胺急劇分解而產(chǎn)生大量氣體，樹脂亦隨之變?yōu)槎嗫坠腆w而失效。配出的膠即可用于貼片，也可用于防潮和防水。附錄二 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的操作使用及電橋特性實(shí)驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康?、掌握電阻應(yīng)變儀測量橋路的基本原理；2、熟悉靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的操作規(guī)程;3、學(xué)會電阻應(yīng)變片作半橋及全橋測量的接線方法以及各種接線方法

30、與讀數(shù)間的關(guān)系。二、試驗(yàn)設(shè)備與儀表1、標(biāo)準(zhǔn)鋼梁一根，截面尺寸b×h=22×15,E=2.0×105N/2；2、荷載定位零件和吊籃各兩枚，砝碼一套六枚,每枚重49N；3、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀；4、導(dǎo)線，螺絲刀等工具。三、試驗(yàn)裝置、電阻應(yīng)變片布置及編號如下圖所示試驗(yàn)裝置、測點(diǎn)布置及編號圖四、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀測試原理靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的測量線路采用的是惠斯登電橋。在四個橋臂分別接入電阻R1、R2、 R3、R4， 在A、C端接入電源，B、D端為輸出端。全橋電路：就是在測量橋的四個橋臂全部接入應(yīng)變片。半橋電路：只在測量橋的AB和BC橋臂上接入應(yīng)變片，而另半個橋由設(shè)在應(yīng)變儀內(nèi)部兩個固定電

31、阻組成。 采用全橋測量時，在讀數(shù)橋上測讀到的應(yīng)變值與接在四個橋臂上的電阻應(yīng)變變化有關(guān)：儀=1 - 2 + 3 - 4。1，2，3，4分別為各橋臂上應(yīng)變片的應(yīng)變值。采用半橋測量時，應(yīng)變儀的讀數(shù)值只與AB、BC橋臂上的應(yīng)變有關(guān)：儀=1 - 2 惠斯登電橋由上公式總結(jié)得電橋特性：1、應(yīng)變儀的讀數(shù)值與四個橋臂應(yīng)變代數(shù)和成線性關(guān)系；2、相鄰橋臂應(yīng)變值符號相反；3、相對橋臂應(yīng)變值符號相同。另外由于應(yīng)變片在試件上粘貼方向和位置不同，使測量的應(yīng)變值與按理論計(jì)算值不同，亦即根據(jù) 測量精度或內(nèi)力分析的需要，可以把量測值放大或自動處理后再輸出，所以/A以后才能得到量測值，A稱為橋臂系數(shù)。五、各種橋路接線及測量1、半

32、橋接線與測量 彎曲應(yīng)變半橋單補(bǔ)償接線與測量 彎曲應(yīng)變半橋互補(bǔ)償接線與測量 如果應(yīng)變片R1接于應(yīng)變儀AB接線柱，溫度應(yīng)變片R2接于BC接線柱，則構(gòu)成外半橋，如圖所示，另內(nèi)半橋由應(yīng)變儀內(nèi)部兩個無感繞線電阻構(gòu)成，應(yīng)變儀讀出的應(yīng)變值為儀=1。如果梁上同一截面處的壓區(qū)和拉區(qū)分別貼應(yīng)變片R1 和R2 接于AB和BC接線柱,則構(gòu)成外半橋，如圖所示，兩電阻應(yīng)變片既屬于測量片又互為補(bǔ)償，應(yīng)變儀讀出應(yīng)變值為：儀=1-2，又因?yàn)?= - 2 ，所以有儀=212、全橋接線與測量如果梁上同一截面的壓區(qū)貼應(yīng)變片R1，R3接于AB、CD接線柱，溫度補(bǔ)償應(yīng)變片R2、R4接于BC和DA接線柱，構(gòu)成全橋。應(yīng)變儀讀出應(yīng)變值為：儀=1+3，因?yàn)?=3，故有儀=21 彎曲應(yīng)變?nèi)珮騿窝a(bǔ)償接線與測量 彎曲應(yīng)變?nèi)珮蚧パa(bǔ)償接線與測量 若梁上同一截面的壓區(qū)應(yīng)變片R1，R3仍接于AB和CD接線柱，而拉區(qū)貼應(yīng)變片R2、R4，并接于BC和DA接線柱上，則組成全橋。如圖所示，則應(yīng)變儀讀出應(yīng)變值為：儀=1-2+3-4，因?yàn)? = 3 =2 =4，故有儀=41六、 溫度補(bǔ)償技術(shù)用電阻應(yīng)變片測量應(yīng)變時，除能感受試件應(yīng)變外，由于環(huán)境溫度變化的影響，同樣也能通過應(yīng)變片的感受而引起電阻應(yīng)變儀指示部分的示值波動，這種變動稱為溫度效應(yīng)。溫度使應(yīng)變片的電阻值發(fā)生變化的原因有二：一是電阻絲溫度改變t時，電阻值將隨之改變；二是試件材料與應(yīng)變片