建筑結構試驗指導書(學生用)修改

1、建筑結構試驗指導書南華大學城市建設學院結構實驗室本實驗指導書是為鋼筋混凝土結構及建筑結構試驗課程教學而編寫的，專供指導學生進行教學實驗使用。本指導書在編寫時，注意了以下幾點： 1、密切教學實驗與理論課程的關系 實驗內容結合實際，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構試驗是建立在建筑材料、工程力學與結構力學等理論課程基礎上的一門綜合性的骨干課程，為此盡力使課程中的重要內容和工程檢測技術，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。 實驗內容的安排，盡可能地依據循序漸進的原則，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

2、全過程，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練。 通過教學實驗，掌握常用儀器設備的工作原理和主要技術性能，對于最基本的實驗技能，將在不同實驗中得到反復運用、多次實驗的機會。 4、加強實驗報告的編寫能力。每個實驗結束后，由學生對實驗數(shù)據進行整理分析，并根據實驗目的要求分析討論，對實驗結果作出結論，學生可以參考本實驗指導書及實驗報告圖表，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，希望讀者提出批評指正。 編者 20045 目 錄1、 實驗一 電阻應變計在電橋中的接橋方法及應變的測定 . 22、 實驗二 機械式量測儀表及

3、電測儀表的使用 .103、實驗三 結構的靜荷載試驗一六米鋼桁架試驗 .154、實驗四 懸臂梁動力特性的測定 .22實 驗 注 意 事 項為了達到實驗目的，確保實驗順利進行，學生應做到以下幾點: 1、學生在實驗前必須認真做好實驗前的預習，明確實驗目的、方法和步驟，對本次實驗所用的儀器設備有一定的了解。 2、實驗必須在老師和實驗人員指導下進行。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，愛護儀器設備，嚴格按照儀器設備操作規(guī)程進行使用操作，節(jié)約材料。如不按操作規(guī)程或不聽從指導而造成機器、儀器、設備、工具、元件等損壞者，按有關規(guī)定進行賠償。 4、認真做好試驗

4、工作，專心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的要求進行試驗。 5、明確分工，按照測讀記錄把數(shù)據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)據必須書寫清晰，原始數(shù)據不得隨意涂改。 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)據齊全，圖表清晰，結論正確。 實驗一、電阻應變計在電橋中的接橋法及應變的測定 一、實驗目的： l、掌握在靜載荷作用下，使用靜態(tài)電阻應變儀進行單點與多點應變的測量方法。2、學會電阻應變片的半橋、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、實驗設備、儀

5、備： 1、等強度梁、加載砝碼。 2、靜態(tài)電阻應變儀、螺絲刀、預調平衡箱。3、電阻應變片：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。4三、實驗原理與方法 電阻應變儀電橋輸出U與各橋臂 應變片的指示應變有下列關系： U=uK(+)4 其中：K為應變片的靈敏系數(shù)，u為電橋橋壓，、分別為各橋臂應變片的應變。 1、半橋接法：(參看圖2-2) a、如應變片R1(上表面，受拉應變)與溫度補償片R1接成半橋，另外半橋為應變，儀內部固定橋臂電阻，則輸出只有應變 b、如果上表面應變片 R1 (受拉應變)與梁下表面應變片R2(受應變2)接成半橋，則輸出為22(

6、2)。 c、如應變片Rl與橫向應變片R5接成半橋，另外半橋為應變儀內部固定橋臂電阻，則輸出為5(1) (1+) 。d、在應變片Rl與R3接成半橋，另外半橋為應變儀內部固定橋臂電阻，50(5)。 2、全橋接法：(參看圖2-3)a、 如應變片R1和R3(上表面、受拉應變)與R2和R4(下表面、受壓應變)接成全橋，則輸出為2+3+44。(5 24)。b、 如應變片R1和R2與橫向應變片R5、R6接成全橋，則輸出為：2+652(1+)(5 51 61)。5c、 在應變片R1和R2與溫度補償片R7、R8接成全橋、則輸出為：2d、 如應變片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。 62、將應變儀調零，加砝碼20N，測量指示應變，記錄于表21，再加砝碼20N，測量指示應變，記錄于表21，重復3次，進行數(shù)據處理，檢查儀與應變值的倍數(shù)。 3、配預調平衡箱進行多點測量。 將等強度梁上所貼的六個應變測點接到預調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，儀器各點調平后，加砝碼20N，讀取各點應變數(shù)值記錄于表22，再加磚碼20N，讀各點應變，記錄于表22，重復三次。 五、試驗數(shù)據分析：1、 整理各種接橋方法的實驗數(shù)據 (表2-1，22)2、討論應變片各種接橋方法的優(yōu)缺點和使用條件。3、試根據表

8、22的應變數(shù)值，計算該等強度梁材料的泊松比。7表2-1 接橋方式 載荷N 應變值實驗次數(shù)半橋接法全橋接法abcdabcd02040020400204002040020400204002040020401234平均變化值橋臂系數(shù) 表2-2 測點號 載荷N 應變值實驗次數(shù)123456020400204002040020400204002040123平均變化值8實驗二、 機械式量測儀表及電測儀表的使用一、實驗目的： 認識結構靜載試驗用的各種機械式量測儀表、電測儀表，了解它們的構造、性能，并學習安裝的技術和使用的方法。二、實驗設備及儀器： l、等強度梁、靜態(tài)電阻應變儀、杠桿引伸儀、螺絲刀。 2、百分表

9、、電子位移計、游標卡尺、鋼尺、磁性表架。三、實驗內容： 用等強度梁上粘貼的電阻應變計，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變及梁端撓度值，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31)并記錄在表31中。 2、用磁性表架在距梁端X1(設在100mm)的截面上安裝百分表(注意百分表安裝時應給表一預壓量，并且表面應嚴格垂直于梁表面)，在距梁端X2處(設為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)，把應變片(編號為1)接到應變儀上。 3、在梁端逐級施

10、加砝碼(每級加20N)，量測等強度梁在相應荷載作用下各被測截面的應變值及位移值(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，(電測應變值、機測應變值、機測位移值)。 4加、卸載三次(即重復步驟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荷載下的應變值(電測值飛機測值)、位移值(機測值)。 5、卸下杠桿引伸儀、應變片的接線、百分表(磁性表架不動)再在原磁性表架上安裝電子位移計，并把導線接在應變儀上重復步驟3，所不同的這次僅測電測位移。 6、重復步驟4得到等強度梁在相應荷載作用下的電測位移值。 7、計算等強度梁在X1100mm處的撓度

11、值，X2200mm處的應變值，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：9 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一杠桿引伸儀的標距 V杠

12、桿引伸儀的放大率六、試驗數(shù)據分析：1、 整理數(shù)據（表3-1、3-2）表3-1 名稱單位序號LbhX1X2bx1bx2mmmmmmmmmmmmmm123平均10表3-2名稱單位值載荷N次數(shù)位移（撓度f）應力（）mmMPa機測（百分表）電測（電子位移計）機測（杠桿引伸儀）電測(應變片)SSZZ=E=E102040202040302040平均2、 比較實測數(shù)據與理論計算的結果，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、試分析產生誤差的原因，并加以討論。實驗三、 結構的靜荷載試驗一六米鋼桁架試驗一、實驗目的：1、進一步認識結構靜荷試驗用的各種

13、儀器、設備，了解它們的構造、性能，并學習其安裝和使用的方法。2、熟悉結構靜荷載試驗的全部過程。3、學習試驗方法和試驗結果的分析整理。二、實驗設備及儀器l、試件六米鋼桁架。2、荷載設備液壓千斤頂測力傳感器、電子秤、油泵、加荷架。 3、測位移的儀器設備百分表、電子位移計及磁性表架。 4、測應變的儀器杠桿引伸儀，靜態(tài)電阻應變儀及預調平衡箱。 5、電子傾儀，XY函數(shù)記錄儀，數(shù)據采集系統(tǒng)。 三、實驗內容： 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點處安裝加載設備，施加載荷，利用荷重傳感器和電子秤測量加載的數(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

14、度，在上弦A、E正點安裝位移傳感器測量支座在各級載荷下的撓度，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的轉角，并對其值進行比較。 4、用電阻應變片和杠桿引伸儀測量桁架各桿件的內力，且電阻應變片和杠桿引伸儀應布置在每一桿件中間載面的重心上，具體位置見下圖：15 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備。 2、檢查試件即六米鋼桁架，并按桁架測點布置圖，在相應的測點安裝各種儀器、儀表(電阻應變片已預先貼好，焊好導線，故只要將各測點的應變片導線連至應變儀預調平衡箱，即可進行測量)。 3、

15、對六米鋼桁架進行預載試驗，先加載荷P3KN，練習各種儀表的測讀，并檢查設備、試件、儀表，看其工作是否正常，然后卸去載荷。 4、在預載試驗中如發(fā)現(xiàn)問題應及時排除，確實無問題，進行正式試驗。 5、所有儀表調零，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)并相應記錄讀數(shù)。8、正式試驗重復兩次，兩次試驗數(shù)據的平均值作為最后試驗結果。五、理論計算： 1、 二桁架桿件的內力計算：162、桁架下弦節(jié)點的撓度計算： 計算公式: 其中：Np結構(桁架桿件)

16、在實際荷載作用下所產生的內力。 結構(桁架桿件)在虛擬狀態(tài)中由于廣義的虛單位荷載所產生的虛內力。 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點時的桁架內力圖，從而求出 F、G、H、K點的撓度值。3、架上弦AB、DE桿的轉角計算。同理，DE桿的轉角亦可求得。六、試驗結果的整理與分析： 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)17 X(m) 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

17、線 f(mm) P(KN) c、比較桁架加載時，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的轉角（角變位）分析： (sec) P(KN)上弦桿AB的荷載轉角曲線 a、繪制上弦桿AB的荷載轉角曲線（實測值與理論值）19b、比較上弦桿AB在滿荷載作用下轉角的實測值與理論值 荷載 單位值項3KN6KN9KN12KN15KNsecsecsecsecsec理論值實測值T3、桁架桿件的內力分析 () P(KN) a、繪制桁架桿件BC、GH、AF在滿荷載作用下的荷載應變曲線（P-） 20

18、 b、比較桁架各桿件在各級荷載作用下內力實測值與理論值，列表于下：桁架各桿件在各級荷載作用下，內力實測值與理論值 荷載內力值桿件3（KN）6(KN)9(KN)12（KN）15(KN)滿荷載時ABNLNTBCNLNTCDNLNTFGNLNTGHNLNTAFNLNTBFNLNTBGNLNTCGNLNT其中：NL理論桿件內力值 NT實測桿件內力值七、分析討論1、 根據實測試驗結果的整理與分析，對六米鋼桁架在受載后的實際工作情況作出結論（在彈性范圍內，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)據與理論值產生誤差的原因，并加以討論。21實驗四、懸臂梁動力特性的測定一、實驗目的 1、認識結

19、構動載試驗用的基本設備與儀器。 2、了解懸臂梁動力特性的測定方法。二、試驗設備和儀器 1、 懸臂梁試件一根，電阻應變片。 2、 電子位移計，動態(tài)電阻應變儀，光線示波器，數(shù)據采集器。三、試驗內容在懸臂梁上，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、先把預先粘在懸臂梁上、下表面的電阻應變片連接到動態(tài)電阻應變儀的橋盒上，電子位移計連接到動態(tài)電阻應變儀另一通道的橋盒上，然后對動態(tài)電阻應變儀進行預平衡。 a、將輸出線一端二芯插頭分別插入應變儀后面板上的“低阻輸出”插口中，另一端的接線叉亦分別接到示波器相

20、應的輸入柱上(注意接線柱“黑”為負，“紅”為正)。 b、將電源線的三芯插頭接入動態(tài)電阻應變儀以專用電源背后的“輸入”插座內，另一端接通220V50Hz的市電，此時電表指為24V為正常，才可與應變儀聯(lián)接起來。 c、動態(tài)應變儀平衡調節(jié)： 1、首先進行基零調節(jié)，對動態(tài)應變儀的使用通道先觀察輸出表是否指零，如不指零，可調節(jié)“低阻基零”電位器，使輸出表指零，(在相應通道背面)或調“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接著進行平衡調節(jié)，待儀器預熱十分鐘后，將“衰減”開關依次轉到“100”“30”“10”“1”檔，同時轉換“預靜”開關到“預”和“靜”位置，分別調節(jié)“R”和“C”，使輸出電表在“靜”和“預”位置都指零。 2、光線示波器調試： a、首先關閉振子“開關”，讓應變儀輸出的信號與振子斷開。 b、接通電源，打開電源開關，電機轉動，使系統(tǒng)恒溫裝置工作，預熱 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，應使其聚成細少光點為宜。 d、根據被測應變的大小與頻率，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節(jié)器調到“0”位置上。 22 e、松開振子止動螺釘，用專用工具對振子作前、后和左右位置調整，使光點在記錄選定位置上，