結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)技術(shù)講稿靜力部分第04次課33

1土木工程學(xué)院結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)技術(shù)

田石柱教授2

手持式應(yīng)變儀：可以觀測(cè)多點(diǎn)應(yīng)變，但量測(cè)的精度，會(huì)因操作方式的不同而異。3

手持式應(yīng)變儀1－插腳；2－千分表；3－剛性骨架；4－薄鋼片；5－腳座；6－試件4九、其它測(cè)量?jī)x表1．位移測(cè)試儀表(1)機(jī)械式百分表和千分表外形構(gòu)造磁性表座5百分表和千分表:百分表的表盤(pán)按0.01mm刻度，讀數(shù)精度可以達(dá)到0.005mm。百分表的量程一般為10mm，30mm，50mm。千分表的構(gòu)造與百分表基本相同，但精度齒輪的放大倍數(shù)不同，其測(cè)量精度可達(dá)到0.001mm,量程一般不超過(guò)2mm。6

用位移計(jì)觀測(cè)撓度或變位時(shí)，應(yīng)注意：1）固定位移計(jì)的不動(dòng)支架要有足夠的剛性，位移計(jì)測(cè)桿上下靈活；2）位移計(jì)測(cè)桿應(yīng)與所觀測(cè)的位移方向一致，非勻質(zhì)材料的測(cè)點(diǎn)處應(yīng)粘貼小塊玻璃片。3）符合觀測(cè)所需的量程及靈敏度7（2）張線式位移傳感器可以用于大變形條件下的位移測(cè)試.

張線式位移傳感器百分表測(cè)量重錘的位移8（3）電阻應(yīng)變式位移傳感器

電阻應(yīng)變式位移傳感器的測(cè)桿通過(guò)彈簧與一固定在傳感器內(nèi)的懸臂梁相連，在懸臂梁的根部粘貼電阻應(yīng)變片。測(cè)桿移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)彈簧使懸臂梁受力產(chǎn)生變形，通過(guò)電阻應(yīng)變儀測(cè)量電阻應(yīng)變片的應(yīng)變變化，再轉(zhuǎn)換為位移量。電阻應(yīng)變式位移傳感器

電子百分表9電子百分表內(nèi)部構(gòu)造1-電阻應(yīng)變片2-懸臂梁3-彈簧10（4）滑動(dòng)電阻式位移傳感器滑動(dòng)電阻式位移傳感器的基本原理是將線位移的變化轉(zhuǎn)換為傳感器輸出電阻的變化。

滑動(dòng)電阻式位移傳感器

11（5）線性差動(dòng)電感式位移傳感器

線性差動(dòng)電感式位移傳感器，英文為L(zhǎng)inearVariableDifferentialTransformer，簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)VDT。工作原理是通過(guò)高頻振蕩器產(chǎn)生一參考電磁場(chǎng)，當(dāng)與被測(cè)物體相連的鐵芯在兩組感應(yīng)線圈之間移動(dòng)時(shí)，由于鐵芯切割磁力線，改變了電磁場(chǎng)強(qiáng)度，感應(yīng)線圈的輸出電壓隨即發(fā)生變化。LVDT位移傳感器12

LVDT位移傳感器132．轉(zhuǎn)角測(cè)量?jī)x表在結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)中，結(jié)構(gòu)變形反應(yīng)的測(cè)量大多以線位移為主，但有時(shí)也有角位移檢測(cè)的要求。最常見(jiàn)的轉(zhuǎn)角測(cè)量?jī)x器是水準(zhǔn)管式傾角測(cè)量?jī)x，如圖所示。試驗(yàn)時(shí)，先將傾角儀上水準(zhǔn)管內(nèi)的水泡調(diào)平，試件受荷變形后，產(chǎn)生傾角，水泡偏離平衡衡位置，這時(shí)再將水泡調(diào)平，調(diào)整量就是測(cè)點(diǎn)處的轉(zhuǎn)角。這種讀數(shù)方法稱(chēng)為調(diào)零讀數(shù)法。

長(zhǎng)水準(zhǔn)管

14電阻應(yīng)變式傾角傳感器的示意圖:

將傾角儀安裝在試驗(yàn)結(jié)構(gòu)需要測(cè)量轉(zhuǎn)角的部位，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傾角傳感器內(nèi)的重錘使懸掛重錘的懸臂梁產(chǎn)生撓曲應(yīng)變，利用粘貼在懸臂梁上的應(yīng)變片即可測(cè)量其變化，再轉(zhuǎn)換為傾角。電阻應(yīng)變式傾角傳感器15利用位移計(jì)進(jìn)行轉(zhuǎn)角測(cè)量如下圖L位移計(jì)測(cè)轉(zhuǎn)角裝置163．裂縫量測(cè)儀器

結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展是結(jié)構(gòu)反應(yīng)的重要特征。

目前最常用觀察裂縫的方法：借助放大鏡用肉眼觀察；采用各種應(yīng)變計(jì)連續(xù)搭接粘貼，從某一應(yīng)變計(jì)讀數(shù)突變來(lái)發(fā)現(xiàn)裂縫；17目前最常用觀察裂縫的方法：在試件表面涂刷脆性涂料或脆性油漆，當(dāng)混凝土開(kāi)裂時(shí)，裂縫處脆性涂層斷裂，指示出開(kāi)裂部位；利用聲發(fā)射技術(shù)，把傳感器置于試驗(yàn)表面和內(nèi)部，接收材料由于開(kāi)裂發(fā)射聲能所完成的聲波，來(lái)判斷裂縫出現(xiàn)和位置。18縫裂寬度的測(cè)量常采用讀數(shù)放大鏡或裂縫卡與裂縫對(duì)比進(jìn)行裂縫寬度測(cè)量。讀數(shù)放大鏡裂縫卡194．力的量測(cè)儀器結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)需測(cè)定力。力量測(cè)儀器有機(jī)械式和電測(cè)兩種。

基本原理：利用彈性元件的彈性變形或應(yīng)變反應(yīng)與其所受外力構(gòu)成一定的比對(duì)關(guān)系而制成。機(jī)械式力傳感器電阻應(yīng)變式力傳感器電測(cè)20

力傳感器橋路接線方法:

R1R4R6R8R2R3R6R5R721

電阻應(yīng)變式力傳感器225．記錄儀器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)靜態(tài)試驗(yàn)最常用記錄儀器是X-Y儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：A/D，D/A，12位，±10V，211=2048采樣頻率：采多少個(gè)點(diǎn)/1秒。23第一章§1.4試驗(yàn)荷載設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)的荷載，按作用的形式有集中荷載和均布荷載。按作用的方向分有垂直荷載，水平荷載和任意方向荷載。有單向作用和雙向反復(fù)作用荷載等。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康牡牟煌?，要求試?yàn)時(shí)能正確地在試件上呈現(xiàn)上述荷載。

24第一章§1.4試驗(yàn)荷載設(shè)計(jì)一、荷載圖式試驗(yàn)荷載在試驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的布置形式（包括荷載類(lèi)型和分布情況）稱(chēng)為荷載圖式。結(jié)構(gòu)荷載圖式應(yīng)與理論計(jì)算簡(jiǎn)圖相一致。如果條件限制而無(wú)法實(shí)現(xiàn)成為方便加載，也應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)的目的要求，采用與計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)圖等效的荷載圖式。

25等效荷載：是指在試件上，使試件產(chǎn)生的內(nèi)力圖形與計(jì)算簡(jiǎn)圖相近，控制截面的內(nèi)力值相等的荷載。采用等效荷載時(shí)必須注意，除控制截面的某個(gè)效應(yīng)與理論計(jì)算荷載相同外，該截面的其它效應(yīng)和非控制截面的效應(yīng)，則可能有差別，所以必須全面驗(yàn)算因荷載圖式改變對(duì)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的各種影響。26

例：當(dāng)梁承受均布荷載，用集中荷載代替均布荷載的等效荷載。等效荷載示意圖27

二、加載程序荷載種類(lèi)和荷載圖式確定后，還應(yīng)按一定程序加載。一般結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)的加載程序均分為預(yù)載，標(biāo)準(zhǔn)荷載（正常使用）破壞荷載三個(gè)階段。

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二、加載程序1預(yù)載預(yù)載的目的在于：

1）使試件各部接觸良好，進(jìn)入正常工作狀態(tài)，荷載與變形關(guān)系趨于穩(wěn)定。

2）檢驗(yàn)全部試驗(yàn)裝置的可靠性。

3）檢驗(yàn)全部觀測(cè)儀表工作正常與否。294）檢查現(xiàn)場(chǎng)組織工作和人員的工作情況，起演習(xí)作用預(yù)載一般分三段進(jìn)行，每級(jí)取標(biāo)準(zhǔn)荷載的20%，停歇10分鐘，對(duì)混凝土等，預(yù)載值應(yīng)小于計(jì)算開(kāi)裂荷載值。

2標(biāo)準(zhǔn)荷載標(biāo)準(zhǔn)荷載之前，每級(jí)加載值不應(yīng)大于標(biāo)準(zhǔn)荷載的20%，一般分五級(jí)加至標(biāo)準(zhǔn)荷載；30

3破壞荷載標(biāo)準(zhǔn)荷載之后，每級(jí)不宜大于標(biāo)準(zhǔn)荷載的10%，當(dāng)載荷加至破壞荷載的90%后，為了求得精確的破壞荷載值，每級(jí)應(yīng)取不大于標(biāo)準(zhǔn)荷載的5%；需要做抗裂檢測(cè)的結(jié)構(gòu)，加載到計(jì)算開(kāi)裂荷載的90%后，也應(yīng)改