建筑結(jié)構(gòu)試驗報告

1、試驗一 等強度懸臂梁靜力試驗一、實驗?zāi)康暮鸵?、初步掌握常溫電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)，熟悉應(yīng)變片的粘貼工藝；2、初步掌握焊線和檢查；3、掌握電阻應(yīng)變儀單點測量的基本原理。4、學(xué)會電阻應(yīng)變片作半橋和全橋測量的幾種不同接線方法和補償方法，并了解應(yīng)變儀讀書與接橋的關(guān)系。5、通過試驗了解等強度懸臂梁的受力特征。運用所學(xué)知識處理和分析試驗所得數(shù)據(jù)，并用實測結(jié)果與理論值比較。二、試驗設(shè)備及儀表1、等強度懸臂梁試驗臺2、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀3、 電阻應(yīng)變片、接線端子、膠水、導(dǎo)線、電烙鐵及其他工具三、測量原理（一）懸臂梁受到外力P作用而發(fā)生彎曲時，根據(jù)材料力學(xué)關(guān)于受彎梁平截面假設(shè)可得到梁橫斷面上正應(yīng)力的計算公式。 可

2、用試驗方法來驗證這一公式，在梁上粘貼電阻應(yīng)變片，可測得在外力P作用下應(yīng)變片所在點的應(yīng)變值，根據(jù)虎克定律可得到：式中E梁所用材料的彈性模量。（二）根據(jù)電阻應(yīng)變儀的讀數(shù)和各橋臂應(yīng)變片的應(yīng)變值有下列關(guān)系：式中：分別為四個橋臂的應(yīng)變片的應(yīng)變值。在同一截面的壓區(qū)和拉區(qū)分別貼工作應(yīng)變片R1R4，R1和R3在壓區(qū)，R2和R4在拉區(qū)，如圖1所示。由于接法不同，電阻應(yīng)變儀的讀數(shù)也隨之不同。 圖1 應(yīng)變片布置圖1. 半橋接法和測量（1） 溫度應(yīng)變片單獨補償圖2 半橋接法溫度應(yīng)變片單獨補償將工作應(yīng)變片R1R4分別接于應(yīng)變儀通道1通道4的AB接線柱，溫度補償片Rt接于BC接線柱，如圖2所示，另外兩半橋由內(nèi)部兩個無感電

3、阻構(gòu)成。應(yīng)變儀讀出的應(yīng)變值為： （2）工作應(yīng)變片互相補償圖3 半橋接法工作應(yīng)變片互相補償R1接通道的AB接線柱，R2接于通道的BC接線柱，如圖3所示。R3接于另一通道的AB接線柱，R4接于此通道的BC接線柱。R1和R2既是測量片又互為補償。應(yīng)變儀讀出的應(yīng)變值為：又因為，所以2. 全橋接法與測量圖4 全橋接法工作應(yīng)變片互相補償采用工作片互相補償將壓區(qū)應(yīng)變片分別接于AB和CD接線柱，拉區(qū)應(yīng)變片分別接于BC和DA接線柱，組成全橋。如圖4所示，則應(yīng)變儀讀出的應(yīng)變值為：因為，所以有：四、試驗步驟1構(gòu)件被測位置，畫出貼片定位線。在貼片處用細(xì)砂布按 45 方向交叉打磨并干燥處理。2貼片：在應(yīng)變片基底底面涂上

4、 502 膠（502 膠要適中，否則將影響應(yīng)變片測試性能。此外小心不要被 502 膠粘住手指，如被粘住用丙酮泡洗），立即將應(yīng)變片底面向下放在試件被測位置上，并使應(yīng)變片基準(zhǔn)對準(zhǔn)定位線。 將一小片薄膜蓋在應(yīng)變片上，用手指柔和滾壓擠出多余的膠，使應(yīng)變片和試件完全粘合后再放開。用同樣的方法將接線端子粘貼在應(yīng)變片一側(cè)。3. 檢查：檢查應(yīng)變片與試件之間有無氣泡、翹曲、脫膠等現(xiàn)象，若有則須重貼。4. 導(dǎo)線固定: 將導(dǎo)線與應(yīng)變片連接的一端去掉 2 毫米塑料皮，涂上焊錫。將應(yīng)變片引線與試件輕輕拉開，用電烙鐵將一端涂上焊錫的應(yīng)變片引線與導(dǎo)線焊接在接線端子上。焊點要光滑，防止虛焊。5將應(yīng)變片按上述橋路接法接入靜態(tài)應(yīng)

5、變儀的接線柱中，并把所用通道的初值調(diào)零。6預(yù)加荷載50N，檢查儀表工作是否正常。7正式試驗，分5級加載，每級50N，記錄儀表讀數(shù)。試驗數(shù)據(jù)記錄在相應(yīng)的表格中，注意比較應(yīng)變儀讀數(shù)與接橋的關(guān)系。8卸載，記錄卸載后的儀表讀數(shù)。五、試驗注意事項：1電阻應(yīng)變片要粘貼牢固，因懸臂梁是鋼梁，應(yīng)變片引線和導(dǎo)線一定不能碰到鋼梁，否則會發(fā)生短路。2每次試驗開始加載時，應(yīng)變儀必須調(diào)零。3加載要平穩(wěn)，不能沖擊和振動，以免影響儀器讀數(shù)。4記錄儀表讀數(shù)要準(zhǔn)確可靠。注意隨時發(fā)現(xiàn)問題，隨時查找原因，及時解決。試 驗 報 告試驗日期： 年 月 日 地點：小組人員：試驗儀器名稱及型號： 1. 按試驗要求整理出各種測量數(shù)據(jù)，并作應(yīng)

6、變儀按半橋和全橋接線測量的比較。試驗數(shù)據(jù)記錄表 表1-1 接 法 半橋接法(1)單補荷載次序50N100N150N200N250Nl234平 均試驗數(shù)據(jù)記錄表 表1-2 接 法 半橋接法(2)互補荷載次序50N100N150N200N250Nl2平 均試驗數(shù)據(jù)記錄表 表1-3 接 法 全橋接法(3) 荷載次序50N100N150N200N250Nl2. 按試驗小梁的參數(shù)和支承條件作出理論計算。應(yīng)變片位置和加載點距離x= mm鋼梁截面寬度b mm鋼梁截面高度h mm鋼梁的彈性模量E200kN/mm2試驗數(shù)據(jù)分析表 表1-4荷載半橋接法(1)單補應(yīng)變半橋接法(2)互補應(yīng)變理論實測誤差理論實測誤差5

7、0N100N150N200N250N誤差注：誤差（實測值理論值）/實測值100試驗數(shù)據(jù)分析表 表1-5荷載全橋接法(4)互補應(yīng)變理論實測誤差50N100N150N200N250N誤差注：（實測值理論值）/實測值1003.分析計算值與實測值的差異原因4.簡述補償片法和自補償法的原理。試驗二 鋼桁架結(jié)構(gòu)靜力分析一、試驗?zāi)康?進一步學(xué)習(xí)和掌握幾種常用儀器的性能，安裝和使用方法。2通過對桁架節(jié)點位移、桿件內(nèi)力的測量對桁架結(jié)構(gòu)的工作性能作出分析，并驗證理論的準(zhǔn)確性。二、試件、試驗設(shè)備和儀器1試件各桿采用等邊角鋼2505，截面面積A=2480960mm2，材料的彈性模量E=2105N/mm2，節(jié)點板厚6m

8、m，測點布置如圖所示。圖1 試驗桁架幾何尺寸及測點布置圖2試驗加載設(shè)備千斤頂、測力傳感器3靜態(tài)電阻應(yīng)變儀4百分表及支架三、試驗步驟1檢查試件和試驗裝置，安裝儀表。電阻應(yīng)變片已預(yù)先貼好，只需檢查阻值和接線測量。2加5KN荷載，作預(yù)載試驗，測取讀數(shù)，檢查裝置、試件和儀表工作是否正常，然后卸載，把發(fā)現(xiàn)的問題及時排除。3儀表重新調(diào)零，正式試驗。采用5級加載，每級5kN，每級停歇3分鐘，停歇間隙讀數(shù)。4滿載為25kN，滿載后停5分鐘，并記下讀數(shù)。5正式試驗重復(fù)兩次。四、試驗桁架理論計算。由結(jié)構(gòu)力學(xué)知識，可推得如下理論結(jié)果。1桁架各桿內(nèi)力見圖2。圖2 試驗桁架內(nèi)力圖2桁架下弦C、D、F節(jié)點的位移為A實測桿

9、件的截面面積E桿件材料的彈性模量，理論值E=2105N/mm2a桁架節(jié)間距離，本試驗中a700mm。試 驗 報 告試驗日期： 年 月 日 地點：小組人員：試驗儀器名稱及型號： 1鋼桁架應(yīng)變試驗數(shù)據(jù)記錄表 記錄表一測點荷載12345678910記錄表二測點荷載11121314151617181920212. 鋼桁架節(jié)點位移及支座位移試驗數(shù)據(jù)記錄表測點荷載節(jié)點1節(jié)點2節(jié)點3支座1支座23比較第五級荷載作用下各桿件應(yīng)變的測量值和理論值，并分析其存在差別的可能原因。測點荷載12345理論實測誤差理論實測誤差理論實測誤差理論實測誤差理論實測誤差測點荷載678910理論實測誤差理論實測誤差理論實測誤差理論

10、實測誤差理論實測誤差注：誤差（實測值理論值）/實測值100分析存在差別的原因：4桁架在最大荷載作用時的下節(jié)點撓度測量值和理論值比較表節(jié)點號節(jié)點C節(jié)點D節(jié)點F理論值測量值誤差注：計算上述測量值時，必須考慮支座剛性位移影響的修正5.試驗中加載時如何對中？試驗三 鋼框架的動力特性試驗一、實驗?zāi)康?.了解測振儀器的配套使用方法。2. 分析記錄曲線求解結(jié)構(gòu)體系的動力特性，周期，頻率，阻尼比。二、使用設(shè)備和儀表1.試件三層鋼框架模型如圖1，模擬三層剪切型框架，橫梁剛度無窮大，層高h(yuǎn)400mm，四根立柱采用不等邊角鋼，柱腳與地面固定支撐。2.儀器設(shè)備：（1）超低頻信號發(fā)生器 （2）超低頻功率放大器 （3）永

11、磁激振器 （4）試件 （5）891- 型拾振器 （6）891- 型功率放大器 （7）智能型數(shù)據(jù)采集儀 （8）計算機模態(tài)分析系統(tǒng) （9）打印機三、儀器調(diào)試1.超低頻信號發(fā)生器超低頻信號發(fā)生器可以產(chǎn)生頻率在很寬范圍內(nèi)變化的電試驗信號，它的波形種類有正弦波、矩形波和鋸齒波等，其中正弦波的頻率范圍為500Hz0.005Hz。使用時可根據(jù)需要選擇。使用低頻信號發(fā)生器產(chǎn)生頻率信號時，應(yīng)注意儀器面板上的“+進時間調(diào)節(jié)器”，它所指的時間是半周期。因而應(yīng)將半周期換成頻率信號以便與試驗的選擇的頻率一致。2.超低頻功率放大器 GF200-4型超低頻功率放大器是強迫振動試驗激振系統(tǒng)中的功率源，它可以保證有一定功率的電

12、流加到激振器上，且在頻率和負(fù)荷變化的情況下，它可以保持電流恒定，因此可以獲得穩(wěn)定的激振力。功率放大器開機接通低壓電源15分鐘后才能開始調(diào)整偏壓平衡，使調(diào)整后的“偏壓1”、“偏壓2”指示均為40V時，方可開啟高壓電源開關(guān)。開啟高壓開關(guān)，按下“調(diào)零”鍵，此時電表指針應(yīng)該為零，說明已處在正常工作狀態(tài)。然后從電壓輸入插孔輸入一個正弦電壓的小信號，觀察從量測插孔輸出的波形或電壓，緩慢調(diào)節(jié)輸出調(diào)整電位器，使輸出的信號符合測量和分析要求（調(diào)試功率放大器應(yīng)詳細(xì)閱讀儀器說明書后方可進行）。 3.永磁激振器 電磁式激振器由磁場系統(tǒng)（礪磁線圈和鐵芯等），動圈（工作線圈），彈簧，頂桿等組成。其構(gòu)造原理詳見教材。試驗時

13、將激振器頂桿與試件聯(lián)接，激振器外殼安裝在另一個固定支座上。與此同時由超低頻信號發(fā)生器發(fā)出的交變電信號經(jīng)功率放大器放大后輸入工作線圈，這時工作線圈即按照交變電流諧振規(guī)律在磁場中運動，從而推動試件振動。4. 891- 型拾振器 891- 型拾振器是動圈往復(fù)式磁電拾振器。主要用于測量地面、結(jié)構(gòu)物的脈動或工程振動。拾振器設(shè)有小加速度、大速度、中速度、小速度四個檔，當(dāng)與891- 型放大器上參數(shù)選擇檔位相對應(yīng)時可分別測得加速度、速度、位移量。試驗時把拾振器用粘合劑或螺栓固結(jié)在結(jié)構(gòu)的測點上，使拾振器的幾何軸線大致呈水平，并使拾振器的方向與結(jié)構(gòu)所要測的振動方向保持一致。根據(jù)我們所要測的位移大小選擇相應(yīng)的檔位2

14、或3，然后把拾振器的輸出線與放大器的輸入線相連接。接配時應(yīng)注意共地，否則會發(fā)生串線現(xiàn)象。拾振器在非使用狀態(tài)時，均應(yīng)將輸出線短路，以保護拾振器的運動部件。5. 891- 型放大器首先把電源轉(zhuǎn)換開關(guān)置于所需位置AC或DC，接好電源，打開電源開關(guān)，然后將表頭功能開關(guān)依次置于“E+”“E-”位置，通過表頭檢查電源電壓是否正常，在拾振器調(diào)好并于放大器相連接后，將放大器的K1置于“15V”或“1.5V”檔，按下按鈕開關(guān)K4,檢查拾振器工作是否正常，如表針稍有擺動，則該通道測線正常。6.INV306D型智能信號數(shù)據(jù)采集儀先將放大器各通道的輸出信號按一定順序與此儀器的各輸出通道相聯(lián)接，輸出信號通過并行接口與計

15、算機相接，然后把交直流電流轉(zhuǎn)換開關(guān)置于所需位置AC或DC。接通電源，打開電源開關(guān)。7.計算機分析系統(tǒng)（DASP分析程序） 接通電源，打開計算機，在路徑C:DASP下鍵入START或DASP回車，即啟動DASP程序，出現(xiàn)封面，并等待用戶輸入各自的密碼。輸入的密碼正確，則進入到主菜單。下方框圖為DASP的主菜單結(jié)構(gòu)圖。圖1 DASP程序的主菜單結(jié)構(gòu)圖 1）參數(shù)設(shè)置。在主菜單下，進入?yún)?shù)設(shè)置模塊，進行試驗參數(shù)設(shè)置，其中包括試驗名、試驗號、數(shù)據(jù)路徑、結(jié)果路徑、采樣類型、單位、標(biāo)定值等。設(shè)置完畢后退回主菜單。2）示波檢測。在數(shù)據(jù)采集以前先進入此菜單，通過示波信號檢查各通道是否正常，檢查完畢后退回主菜單。

16、3）采樣。進入采樣程序，首先進行采樣參數(shù)設(shè)置。其中包括內(nèi)存方式、觸發(fā)方式、試驗號、總通道數(shù)、程控系數(shù)、測點號碼、采樣頻率、采樣頁數(shù)等。設(shè)置完畢等待試驗開始即可進行數(shù)據(jù)波形采樣。四、試驗步驟 自由振動試驗檢查好各系統(tǒng)線路一切工作正常，開始對被測結(jié)構(gòu)施加外力，使其產(chǎn)生位移后，突然移去外力，結(jié)構(gòu)開始振動，此時計算機開始采樣，記錄下結(jié)構(gòu)自由振動衰減曲線的波形，并進行數(shù)據(jù)波形存盤，然后回放記錄波形，信號一切正常即可退出采樣程序，否則檢查線路或調(diào)整放大倍數(shù)后重新采樣，直到信號滿意為止。圖6-4為此結(jié)構(gòu)的自由振動衰減曲線圖。圖2 自由振動衰減曲線五.計算機數(shù)據(jù)處理 自由振動試驗可直接運用DASP分析軟件進行

17、頻譜分析得到結(jié)構(gòu)的頻率、阻尼等動力特性。采樣結(jié)束后，退回主菜單，進入分析菜單。在分析菜單下調(diào)出自由振動試驗的數(shù)據(jù)波形盤，然后進行頻譜或功率譜分析。圖6-6為此結(jié)構(gòu)自由振動的功率頻譜圖。最后分析結(jié)果打印輸出。圖3 功率譜圖 試 驗 報 告試驗日期： 年 月 日 地點：小組人員： 1 數(shù)據(jù)記錄與整理分析試驗四 超聲回彈綜合法測定混凝土強度試驗一、實驗?zāi)康?.熟悉和掌握超聲回彈綜合法測混凝土強度的操作方法。2. 掌握超聲回彈綜合法的數(shù)據(jù)處理和最后評定混凝土強度的方法。二、使用設(shè)備和儀表1.回彈儀 2.非金屬超聲檢測儀3.探頭（換能器）4黃油（耦合劑），鋼尺5混凝土試件三、試驗內(nèi)容和步驟1確定被測試件

18、的測試部位，布置測點（1）每個測區(qū)的兩個側(cè)面布置8個回彈測點，測點均勻布置，測點間靜距不得小于2cm。（2）超聲測點布置載回彈測試的同一測區(qū)內(nèi)，在每個測區(qū)內(nèi)的相對測試面上，應(yīng)各布置3對測點。2測區(qū)表面清理、磨平測試面應(yīng)避開蜂窩、麻面部位，要求平整干燥，不應(yīng)有接縫、浮漿和油垢，必要時可用砂輪片清除雜物和磨平，并擦凈粉塵。3回彈值測量。（1）每一測區(qū)應(yīng)先進行回彈測量，后進行超聲測量。（2）測量回彈值時宜使回彈儀處于水平狀態(tài)，檢測混凝土澆筑方向的側(cè)面。（3）檢測時，回彈儀的軸線應(yīng)始終垂直于混凝土檢測面，緩慢施壓，準(zhǔn)確讀數(shù)，快速復(fù)位。每一測點回彈值讀數(shù)精確至1。4超聲聲速值的測量（1）發(fā)射和接受探頭的

19、軸線應(yīng)在同一條直線上。（2）探頭與混凝土面之間涂上黃油等耦合劑，以確保耦合良好。（3）超聲測距L，即發(fā)射探頭和接受探頭之間混凝土厚度用鋼尺量得，其誤差應(yīng)不大于1。四、試驗數(shù)據(jù)處理及混凝土強度評定1回彈值的處理計算（1）在每個測區(qū)的16個測點的16個回彈值中，剔除3個最大值和3個最小值，然后將剩余的10個回彈值按下式計算測區(qū)平均回彈值（精確至0.1）：（2）回彈儀非水平方向檢測混凝土澆筑面時，應(yīng)按下式修正： 式中：非水平方向檢測時測區(qū)的平均回彈值，精確至0.1。 非水平方向檢測時回彈值的修正值，按附錄附表23采用。（3）回彈儀水平方向檢測混凝土表面或底面時，應(yīng)按下列公式修正： 式中：水平方向檢測

20、混凝土澆筑表面、底面時，測區(qū)的的平均回彈值，精確至0.1。 混凝土澆筑表面、底面回彈值的修正值，按附錄附表24采用。 （4）如果檢測儀器非水平方向，且測試面為非混凝土的澆筑側(cè)面，則應(yīng)先對回彈值進行角度修正，然后再進行澆筑面修正。2超聲聲速的計算每個測區(qū)測得聲時，則測區(qū)平均聲時值（）： 測區(qū)聲速值v 應(yīng)按下式計算（精確至0.01km/s）: 式中：L-超聲測距（mm）。3混凝土強度的推定按照超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程（CECS02:88）,采用下列公式計算混凝土的強度： 粗骨料為卵石時 （MPa）粗骨料為碎石時 （MPa）4混凝土試件的實際強度檢測混凝土試塊得到回彈值和聲時值后，將混凝

21、土試塊放在壓力機上壓壞，可得到混凝土試塊破壞時的荷載P，則混凝土試塊的實際強度為 式中A混凝土試塊的受壓面積。試 驗 報 告試驗日期： 年 月 日 地點：小組人員：試驗儀器名稱及型號： 1超聲回彈綜合法檢測混凝土強度記錄表及數(shù)據(jù)處理回彈值記錄表測區(qū)12345678910111213141516Rm超聲聲時記錄表測區(qū)123平均值tm測距（mm）聲速（km/s）數(shù)據(jù)處理匯總表測區(qū)Rmtm推定強度破壞荷載P實際強度粗骨料類型混凝土測強公式3. 簡述檢測混凝土強度的方法并比較各種方法的優(yōu)缺點。試驗五 鋼筋混凝土梁正截面靜力性能試驗一、實驗?zāi)康?.觀察適筋梁的裂縫開展和撓度的變化，觀察適筋梁的最后破壞特征，加深對受彎構(gòu)件正截面工作階段（整體工作階段、帶裂縫工作階段、破壞階段）的認(rèn)識。2.測定破壞彎矩，驗證受彎構(gòu)件正截面承載力的計算方法。3.進一步了解掌握有關(guān)測試儀