大工2022年《道橋工程實驗（二）》

1、 大工2022年道橋工程實驗(二)實驗報告及答案 姓 名： 報名編號： 學習中心： 層 次： 專 業(yè)： 實驗名稱：土的壓縮試驗 一、實驗目的： 通過土的壓縮實驗得到試樣在側(cè)限與軸向排水條件下的孔隙比和壓力的關(guān)系即壓縮曲線ep 曲線并以此計算土的壓縮系數(shù)a1-2判斷土的壓縮性為土的沉降變形計算提供依據(jù)。 二、實驗原理： 1、計算公式 （1）試樣初始孔隙比： e0=(1+w0)GSW/ 0 -1 （2）各級壓力下試樣固結(jié)變形穩(wěn)定后的孔隙比： ei=e0 - (1+e0)/h0*hi （3）土的壓縮系數(shù)： a1-2 =(e1 e2)/(p 2 - p1) = - e/p （4）土的壓縮模量： Es1

2、-2=(1+e0)/a1-2 三、實驗內(nèi)容： 1、實驗儀器、設備：固結(jié)容器：環(huán)刀、護環(huán)、透水板、水槽、加壓上蓋。環(huán)刀：內(nèi)徑為61.8mm，高度為20mm；護環(huán)：保證試樣側(cè)面不變形，即滿足側(cè)限條件；透水板：其滲透系數(shù)大于試樣的滲透系數(shù)。 加壓設備：由壓力框架、杠桿及砝碼組成。 變形量測設備：量程10mm，最小分度值為0.01mm的百分表。 2、實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果 施加壓力等級kPa 施加壓力后百分表讀數(shù) 50 5.658 100 5.288 200 5.009 400 4.727 3、實驗成果整理 試樣初始高度H0= 20mm 初始密度=1.87g/cm3 土粒比重Gs=2.7 試樣天然含水率w0=

3、25% 試樣初始孔隙比e0=0.769 百分表初始讀數(shù)h0=7.887 試驗所加的各級壓力（kPa）p 50 100 200 400 各級荷載下固結(jié)變形穩(wěn)定后百分表讀數(shù)（mm）hi 5.658 5.288 5.009 4.727 總變形量（mm） =h0 -hi 2.229 2.599 2.878 4.727 儀器變形量(mm) i 0.122 0.220 0.275 0.357 校正后土樣變形量(mm) hi= -i=h0 -hi -i 2.107 2.379 2.603 2.803 各級荷載下的孔隙比 ei 0.583 0.559 0.539 0.521 土的壓縮系數(shù)(MPa-1) a1-

4、2 0.2 土的壓縮模量(MPa) Es1-2 8.845 四、實驗結(jié)果分析與判定： （1）根據(jù)實驗結(jié)果，該土的壓縮類別如何？ 土的壓縮系數(shù)為0.2,按土的壓縮性分數(shù)規(guī)定,該為中壓縮性土 實驗名稱：鋼筋混凝土簡支梁實驗 一、實驗目的： 1、分析梁的破壞特征，根據(jù)梁的裂縫開展判斷梁的破壞形態(tài)； 2、觀察裂縫開展，記錄梁受力和變形過程，畫出茶載撓度曲線； 3、根據(jù)每級荷載下應變片的應變值分析應變沿截面高度是否成線性； 4、測定梁開裂荷載和破壞荷載,并與理論計算值進行比較 。 二、實驗基本信息： 1基本設計指標 （1）簡支梁的截面尺寸 150*200mm （2）簡支梁的截面配筋（正截面） A6100

5、、28、214 2材料 （1）混凝土強度等級 C30 （2）鋼筋強度等級 HRB335 三、實驗內(nèi)容： 第1部分：實驗中每級荷載下記錄的數(shù)據(jù) 荷載 百分表讀數(shù) 撓度/mm 左支座（f1/mm） 右支座（f2/mm） 跨中（f3/mm） 0 0 kN 0.96 4.99 5.14 0 1 10 kN 0.9 4.90 5.48 2.575 2 20 kN 0.86 4.83 5.85 0.43 3 30 kN 0.82 4.75 6.27 0.47 4 40 Kn 0.78 4.68 6.66 0.455 5 50 kN 0.74 4.61 7.11 0.505 6 60 kN 0.7 4.56

6、 7.53 0.455 7 70 kN 0.67 4.52 8.02 0.535 8 80 kN 0.64 4.48 8.5 0.52 9 90 kN 0.6 4.43 9.06 0.6 10 100 kN 0.57 4.39 9.65 0.625 起裂荷載(kN) 40KN 破壞荷載(kN) 138.3KN 注：起裂荷載為裂縫開始出現(xiàn)裂縫時所加荷載的數(shù)值。 第2部分：每級荷載作用下的應變值 荷載 應變值 測點4讀數(shù) 測點5讀數(shù) 測點6讀數(shù) 測點7讀數(shù) 1 10 kN 38 50 38 88 2 20 kN 99 168 109 174 3 30 kN 258 376 300 310 4 40

7、 kN 445 760 497 440 5 50 kN 561 1095 652 570 6 60 kN 696 1425 832 731 7 70 kN 843 1760 1022 842 8 80 kN 952 2021 1156 957 9 90 kN 1068 2305 1306 1046 10 100 kN 1187 2598 1457 1170 四、實驗結(jié)果分析與判定： （1）根據(jù)試驗梁材料的實測強度及幾何尺寸，計算得到該梁正截面能承受最大荷載為90.2kN，與實驗實測值相比相差多少？ 解：最大荷載C30混凝土，HRB335鋼筋， 環(huán)境取為一類，保護層厚度取為20mm。界限的相對受

8、壓區(qū)為，取，h0=200-45=155mm，M=1.0×14.3×150×155×0.55×（1-0.5×0.55）=132.574KN·m 破壞荷載為138.3KN，因此實測值略大于計算值。 實驗名稱：靜定桁架實驗 一、實驗目的： 1.掌握桿件應力應變關(guān)系與桁架的受力特點。 2.對桁架節(jié)點位移、支座沉降和桿件內(nèi)力測量，以及對測量結(jié)果處理分析，掌握靜力非破壞實驗實驗基本過程。 3.結(jié)合實際工程，對桁架工作性能作出分析與評定。 二、實驗數(shù)據(jù)記錄： 桁架數(shù)據(jù)表格 外徑(mm) 內(nèi)徑(mm) 截面積(mm) 桿長度(mm) 線密度

9、 (kg/m) 彈性模量(Mpa) 22 20   69.54 500  0.51   2.06*105 三、實驗內(nèi)容： 第1部分：記錄試驗微應變值和下弦桿百分表的讀數(shù)，并完成表格 荷載（N） 上弦桿 腹桿 下弦桿 1點 2點 均值 力 1點 2點 均值 力 1點 2點 均值 力 500 -34 -36 -35 -475.3 27 26 26.5 359.9 18 19 18.5 251.2 1000 -68 -72 -70 -950.6 53 51 52 706.2 34 37 35.5 482.1 1500 -100 -106 -103 -

10、1398.7 78 76 77 1045.7 52 55 53.5 726.5 2000 -133 -142 -137.5 -1867.3 104 102 103 1391.9 69 73 71 964.2 1000 -61 -70 -68.5 -930.2 51 50 50.5 685.8 35 37 36 488.9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 第2部分：記錄試驗微應變值和下弦桿百分表的讀數(shù)，并完成表格 荷載 （N） 撓度測量 下弦桿 表 表 表 表 500 0 0.075 0.125 0 0.075 0.125 1000 0 0145 0.253 0 0.145

11、0.253 1500 0 0.220 0.377 0 0.220 0.377 2000 0 0.285 0.502 0 0.285 0.502 1000 0 0.142 0.251 0 0.142 0.251 0 0 0.001 0.002 0 0.001 0.002 四、實驗結(jié)果分析與判定： 1. 將第一部分中內(nèi)力結(jié)果與桁架理論值對比，分析其誤差產(chǎn)生的原因？ 解： 由于理論計算的數(shù)值均略大于實測值，可能的原因如下：實際的桁架結(jié)點由于約束的情況受實驗影響較大，并非都為理想的鉸接點，因此部分結(jié)點可以傳遞彎矩，而實際的桁架軸線也未必都通過鉸的中心，且荷載和支座反力的作用位置也可能有所偏差，所以實際

12、的內(nèi)力值要與理論值有誤差。 2. 通過試驗總結(jié)出桁架上、下弦桿與腹桿受力特點，若將實驗桁架腹桿反向布置，對比一下兩者優(yōu)劣。 解：當承受豎向向下荷載時，上弦受壓，下弦、腹桿受拉。通過受力分析可以得出，反向布置之后，腹桿由之前的受拉變?yōu)槭軌海鞘芰Φ拇笮〔蛔?。?jù)此為避免壓桿失穩(wěn)，實驗中布置的桁架形式更優(yōu)越，受力更合理，更能發(fā)揮材料的作用。 實驗名稱：結(jié)構(gòu)動力特性測量實驗 一、 實驗目的： 1、了解動力參數(shù)的測量原理； 2、掌握傳感器、儀器及使用方法； 3、通過振動衰減波形求出簡支梁的固有頻率和阻尼比； 二、實驗設備信息： 1、設備和儀器 名稱 型號和規(guī)格 用途 拾振器 DH105 將振動信號轉(zhuǎn)換

13、成電荷信號輸出 動態(tài)測試系統(tǒng) DH5922 采集振動傳感器輸出的電信號，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量傳遞給計算機 2、簡支梁的基本數(shù)據(jù) 截面高度 (mm) 截面寬度 (mm) 長度 (mm) 跨度 (mm) 彈性模量 (GPa) 重量 (kg) 自振頻率理論值 (Hz) 61 185 2035 1850 10 12.7 34.35 三、實驗內(nèi)容： 根據(jù)相鄰n個周期的波峰和時間信息，并根據(jù)公式計算一階固有頻率和阻尼比 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 第i個 波形 波峰 時間 1.5615 2.9255 1.5745 9.358 2.568 1.5615 幅值 500.73 518.79 490.20 424

14、.32 436.28 500.73 第i+n個波形 波峰 時間 1.7505 3.1405 1.762 9.5445 2.781 1.7505 幅值 341.18 370.39 334.59 297.06 293.01 341.18 間隔n 7 8 7 7 8 7 周期 / s 0.027 0.02688 0.0268 0.0266 0.02662 0.027 頻率/ Hz 阻尼比 根據(jù)公式：（1）、（2）計算上述表格中的頻率和阻尼比，填寫到上表中。為第i個波形的波峰幅值，為第i+n個波形的波峰幅值。 四、問題討論： 1. 在實驗中拾振器的選擇依據(jù)是什么？使用時有什么注意事項？ 解：最為關(guān)心的技術(shù)指標為：靈敏度、頻率范圍和量程。 （1）靈敏度：土木工程和超大型機械結(jié)構(gòu)的振動在1100ms-2左右，可選30030pC/ms-2的加速度傳感器； （2）頻率：土木工程一般是低頻振動，加速度傳感器頻率響應范圍可選擇0.21kHz； （3）傳感器的橫向比要小，以盡可能減小橫向擾動對測量頻率的影響； 使用