土木工程專業(yè)試驗報告書101217-gzs確定

1、 土木工程專業(yè)綜合實驗報告 （建筑工程方向用） 專業(yè)班級 實驗小組 姓 名 學 號 實驗日期 建筑與土木工程學院實驗中心 目 錄實驗一 靜態(tài)電阻應變儀原理及橋路連接實驗 實驗二 鋼筋混凝土受彎構件正截面破壞試驗實驗三 建筑物動力特性測試實驗四 簡支鋼桁架靜載試驗實驗一 靜態(tài)電阻應變儀原理及橋路連接實驗 一、實驗目的1、熟悉靜態(tài)電阻應變儀的操作規(guī)程；2、掌握電阻應變儀單點測量方法；3、學會電阻應變儀半橋及全橋接法。二、實驗內容利用等強度梁實驗臺進行靜態(tài)電阻應變儀原理實驗，測定等強度梁上下表面的應力，驗證梁的彎曲理論。三、實驗儀器設備和工具1、等強度梁實驗臺2、CM-1L系列靜態(tài)電阻應變儀3、等強

2、度梁（已粘貼好應變片）梁的高度h5mm，彈性模量E=206GPa，泊松比0.284、游標卡尺、鋼板尺四、實驗步驟 1、開箱后將實驗臺搬出放到事先準備好的桌子上。2、把實驗臺的調節(jié)腿擰到實驗臺上，然后調平。3、將砝碼托盤掛到加載桿上。4、把砝碼準備好放到砝碼托盤旁邊，準備就緒。5、將儀器開關置開，預熱10分鐘，并檢查該裝置是否處于正常實驗狀態(tài) 6、將應變片按1/4橋路、1/2橋路或全橋，接至應變儀，靈敏度設置正確，具體參考應變儀說明書。7、對每片應變片用零讀法，預調平衡或記錄下各應變片的初讀數(shù)； 8、測量梁的寬度b 和高度h、載荷作用點到測試點距離L 及各應變片到中性層的距離yi。9、擬定加載方

3、案首先對應變片的讀數(shù)進行清零。然后分級加載，以每級1000g（10N），加至4000g（40N），記錄各級載荷。10、按實驗要求接好線，調整好儀器，檢查整個測試系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。11、加載應輕拿輕放，然后分級等量加載，每增加一級載荷，待數(shù)值穩(wěn)定后，依次記錄各點電阻應變片的應變值 ，直到最終載荷。實驗至少重復三次。12、作完實驗后，卸掉載荷，關閉電源，整理好所用儀器設備，清理實驗現(xiàn)場，將所用儀器設備復原，實驗資料交指導老師檢查簽字。五、實驗數(shù)據(jù)整理分析及思考題1、分析在操作過程中發(fā)生的故障原因及排除方法。2、測量梁的寬度b 和高度h、載荷作用點到測試點距離L 及各應變片到中性層的距離yi

4、。填入下表中。表1-1 梁上應變片編號項目R1R2R3R4R5測點處梁寬度b測點處梁高度h載荷作用點到測試點距離L應變片到中性層的距離yi3、按試驗要求整理出各種測量數(shù)據(jù)，將實驗結果填入表1-2，表1-3中。并作應變儀按半橋和全橋接線測量的比較。表1-2 試驗數(shù)據(jù)記錄表接 法半橋接法（1）單補半橋接法（2）互補砝碼重量 （g）次數(shù)0100020003000400001000200030004000123平 均表1-3 試驗數(shù)據(jù)記錄表接 法全橋接法（1）單補全橋接法（2）互補 砝碼重量 （g）次序0100020003000400001000200030004000123平 均4、討論不同橋路接法

5、的優(yōu)缺點和使用條件。5、按試驗等強度標準梁的參數(shù)和支承條件作出理論計算，填入下表，并分析計算值與實測值的差異原因。表1-4測點處應力值R1R2R3R4實測值理論值實測/理論實驗二 鋼筋混凝土受彎構件正截面破壞試驗一、實驗目的1、直觀認識鋼筋混凝土簡支梁在集中荷載作用下變形發(fā)展過程的三個工作階段、正截面破壞過程及最終破壞特征。3、測量受彎構件正截面的開裂荷載和極限承載力，驗證梁正截面承載力計算公式。3、測量鋼筋混凝土受彎構件的撓度，并和計算值進行比較。4、通過試驗，驗證梁正截面設計理論中的平截面假定。二、量測內容1量測各級荷載作用下試驗梁的截面應變。2觀察裂縫的出現(xiàn)，實測試驗梁的開裂荷載。3量測

6、試驗梁各級荷載下裂縫的寬度和間距，記錄試驗梁破壞時裂縫的分布情況。4量測試驗梁在各級荷載作用下的撓度。5觀察試驗梁的破壞形態(tài)，實測試驗梁的破壞荷載。三、試件參數(shù)試件為一鋼筋混凝土簡支梁。截面尺寸為120mm×250，梁長2300mm,試驗跨度為2000mm，混凝土等級為C30，主筋HRB335，箍筋、架立筋為HPB235，箍筋直徑為8mm，架立筋直徑為12mm，縱向受力鋼筋的混凝土凈保護層厚度為25mm。試件分別設計為少筋梁、適筋梁和超筋梁，其尺寸及配筋分別如圖2-1圖2-3所示。為了得到實測混凝土立方強度,需與梁同時制作3組立方體標準試樣，同樣為了得到受拉鋼筋的實測力學性能，受拉鋼

7、筋取3個試樣(長500mm)。根據(jù)材性試驗將主要參數(shù)列入表2-1。圖2-1 少筋試驗梁配筋圖圖2-2 適筋試驗梁配筋圖圖2-3 超筋試驗梁配筋圖表2-1 試驗梁參數(shù)表試件類別截面尺寸混凝土受 拉 鋼 筋bmmhmmh0mmfcuN/mm2EcN/mm2公稱直徑Asmm2fyN/mm2tN/mm2EsN/mm210%少筋梁適筋梁超筋梁表中：b截面寬度；h截面高度；ho有效截面高度；fcu砼立方體抗壓強度實測值；fc砼軸心抗壓強度；Ec砼彈性模量；As受拉區(qū)鋼筋面積；fy鋼筋實測屈服強度；t鋼筋實測抗拉強度；Es鋼筋彈性模量；10鋼筋延伸率。 （3-1）四、試驗設備裝置與測量儀器試驗設備裝置：試驗

8、反力剛架、支墩、支座、千斤頂、分配梁、荷載傳感器、量測儀器：CM-1L系列電阻應變儀、千分表、百分表、讀數(shù)放大鏡及電筒、鋼板尺、鋼卷尺、應變儀等。試驗梁支承于支座上，支座支承于支墩上，通過千斤頂和分配梁施加荷載，千斤頂?shù)姆戳τ稍囼灧戳偧艹惺?，用荷載傳感器和電阻應變儀量測荷載，用千分表量測試驗梁純彎段的截面應變，用百分表量測試驗梁跨中撓度，用放大鏡觀察裂縫的出現(xiàn)，用讀數(shù)放大鏡量測裂縫寬度，用鋼板尺及鋼卷尺量測裂縫間距。實驗裝置如圖2-4所示圖2-4 鋼筋混凝土梁試驗裝置圖五、試驗過程在進行試驗前應認真閱讀本試驗指導書，復習材料力學試驗中的有關知識；了解各種測試設備和測試儀表的性能、原理、操作方

9、法及使用時的注意事項。試驗按以下步驟進行：1由教師預先安裝或在教師指導下由學生安裝試驗梁，布置安裝試驗儀表。2記錄試驗梁編號、量測并記錄試驗梁尺寸、記錄試驗梁配筋數(shù)量、所用材料的強度指標、千分表安裝位置和標距以及經標定的電阻應變儀讀數(shù)和荷載傳感器的轉換關系等有關數(shù)據(jù)，記錄試件與加荷裝置重量。3檢查試驗儀表并調整儀表初讀數(shù)。電阻應變儀預熱至少15分鐘再調零，注意應變儀靈敏系數(shù)指示值與電阻應變片靈敏系數(shù)應相同。百分表、千分表要檢查預壓值是否正確，長短針指示位置應配合一致。4根據(jù)試驗梁的截面尺寸、配筋數(shù)量和實測的材料基本力學性能值，按有關公式估算出裂彎矩、破壞彎矩，相應地計算出裂載荷2、破壞荷載2。

10、出裂彎矩按公式（2-1）計算 （3-2）其中：為梁截面高度，當截面高度時，取，當截面高度時，??；為混凝土抗拉強度標準值；為換算截面受拉邊緣的彈性抵抗矩。5、確定承載力極限狀態(tài)設計荷載。根據(jù)混凝土、鋼筋的設計強度，計算受彎承載力極限狀態(tài)設計抵抗彎矩，并計算出相應的設計荷載2P。6、首先進行預加載。進行1-3次預加載，預荷載值取出裂荷載2的30%。預載時，測讀數(shù)據(jù)，注意觀察試件、加荷裝置、儀表工作是否正常，然后卸去預荷載，排除故障，儀表重新調零或記錄初讀數(shù)。應特別注意：預載值中應包括試件的自重和加荷設備重量。7正式試驗，分級加荷。利用荷載傳感器進行控制，取設計荷載的20%為第一級荷載，試件的自重和

11、加荷設備重量等應作為第一級荷載的一部分；在接近出裂荷載時應加密，取設計荷載的5%為荷載增量；試件塊破壞時，亦應適當加密。每次都要讀數(shù)。開始加荷，每級荷載加到后，持荷約3-5分鐘后讀數(shù)。在試驗梁上發(fā)現(xiàn)第一條裂縫后，在試驗梁表面對裂縫進行標記，記錄裂縫出現(xiàn)前一級荷載下的電阻應變儀讀數(shù)。在每級加載后的間歇時間內，認真觀察試驗梁上原有裂縫的發(fā)展和新裂縫的出現(xiàn)等情況并進行標記，記錄電阻應變儀、百分表和千分表讀數(shù)。8繼續(xù)加載，當所加荷載約為破壞荷載值的60%70%時，用讀數(shù)放大鏡測讀最大裂縫寬度和用直尺量測裂縫間距并記錄。9加載至試驗梁破壞，千分表及百分表梁破壞前拆除，防止損壞，搶時間記錄電阻應變儀讀數(shù)。

12、10卸載。記錄試驗梁破壞時裂縫的分布情況。六、試驗結果分析及試驗報告（一）試驗基本情況及有關參數(shù)用圖、表說明自己所在小組試驗梁的尺寸、配筋、混凝土和鋼筋的力學性能、h0、加荷簡圖，梁正截面試驗儀表布置圖。試件編號: ，制作日期: ，試驗日期: 表2-2 試驗梁參數(shù)表試件類別截面尺寸混凝土受 拉 鋼 筋bmmhmmh0mmfcuN/mm2EcN/mm2公稱直徑Asmm2fyN/mm2tN/mm2EsN/mm210%少筋梁適筋梁超筋梁加荷簡圖：加荷裝置及梁自重：梁正截面試驗儀表布置圖：（二）試驗分級加載值試驗前按從小到大的順序計算好2P值的各級荷載值，每個數(shù)值減去梁自重和加荷裝置的重量，即為千斤頂

13、應加的每級荷載值。試驗機應加的荷載值=2P×荷載等級-加荷設備重量表2-3分類加載方案荷載等級0.200.250.300.350.400.450.502P×荷載等級試驗機應加的荷載值續(xù)表2-3分類加載方案荷載等級0.550.600.801.001.201.401.452P×荷載等級試驗機應加的荷載值續(xù)表2-3分類加載方案荷載等級1.501.551.601.651.701.751.802P×荷載等級試驗機應加的荷載值續(xù)表2-3分類加載方案荷載等級1.851.902.002P×荷載等級試驗機應加的荷載值（三）、試驗記錄1、電阻應變儀量測得到的受拉鋼

14、筋應變實測記錄表2-4 電阻應變儀測定應變記錄表（×10-6）序號測點讀數(shù)荷載1234平均值讀數(shù)讀數(shù)讀數(shù)讀數(shù)0123456789101112131415161718192021222、試驗梁整體撓度測試記錄利用百分表測定梁整體撓度，數(shù)據(jù)記錄填入表2-5。表2-5 百分表測定撓度記錄表（單位：mm）序號荷載kN百分表1百分表2百分表3支座沉陷跨中撓度讀數(shù)差值讀數(shù)差值讀數(shù)差值01234567891011121314151617181920213、千分表記錄表表2-6 千分表記錄表（單位：mm）序號測點 讀數(shù)荷載千分表1千分表2千分表3千分表4千分表5千分表6讀數(shù)差值讀數(shù)差值讀數(shù)差值讀數(shù)差

15、值讀數(shù)差值讀數(shù)差值012345678910111213141516171819202122續(xù)表2-6 千分表記錄表（單位：mm）序號測點 讀數(shù)荷載千分表7千分表8均值均值均值均值讀數(shù)差值讀數(shù)差值0123456789101112131415161718192021224、試件裂縫分布圖 梁正面梁 底梁背面 用裂縫展開圖表示試驗梁裂縫出現(xiàn)及展開過程，裂縫間距等。圖 2-5 裂縫分布圖表2-7 裂縫過程記錄表序號荷載（KN）裂縫最大寬度（mm）梁正面梁正面梁底1234567891011121314155、試驗數(shù)據(jù)匯總表 表2-8 數(shù)據(jù)匯總表序號荷載混凝土應變（×10-6）混凝土頂面纖維應變

16、ts（×10-6）受壓區(qū)高度x(mm)受拉鋼筋應變ts（×10-6）跨中撓度（mm）1234012345678910111213141516171819202122出裂荷載 2Pc= 出裂彎矩Mc= 破壞荷載 2Pu= 破壞彎矩Mu= （四）、試驗數(shù)據(jù)分析1、繪制梁的荷載撓度曲線在整理撓度實測值時，應計入梁的自重和加荷設備（千斤頂、荷載傳感器及分配量）重量。（1）梁的撓度實測值f1）加載設備產生的撓度 =2）=3) 各級荷載下梁的跨中撓度實測值=（2）繪制荷載撓度曲線 P-ff(mm)P(kN)0 圖2-6 荷載撓度曲線圖2、撓度分析將0.7×2P荷載下的撓度實測

17、值與短期剛度下?lián)隙鹊墓接嬎阒颠M行比較，分析計算結果并得出結論。注：公式符號含義參見混凝土結構設計規(guī)范GB50010-2002第8.2節(jié)“受彎構件撓度驗算。3、繪制受拉鋼筋應變與荷載曲線F-s。繪制受拉鋼筋應變（或應力）與彎矩曲線。圖2-7 受拉鋼筋應變-荷載曲線圖 圖2-8 受拉鋼筋應力-彎矩曲線圖5、平截面假定驗證（自備米格紙繪圖）繪制各級荷載下沿梁截面高度混凝土應變分布及受拉鋼筋應變圖，驗證平截面假定，并對此圖進行分析（如平截面情況、中和軸隨荷載變動情況等）格式參看圖2-9。圖2-9 應變沿截面高度分布圖（自備米格紙繪圖，并粘貼于相應位置）6、描述試驗梁的整個加荷過程直至破壞。如P等于多

18、少時，出現(xiàn)第一條裂縫，此時測得的混凝土平均拉應變、鋼筋的應變?yōu)槎嗌?破壞時鋼筋是否達到流限，混凝土邊緣纖維壓應變達到多少等。7、強度驗算將計算所得試驗梁的破壞荷載（按混凝土與鋼筋實測值計算）與試驗結果進行比較。 (1)判斷是超筋還是適筋梁(2) 梁正截面破壞強度的公式計算值對于適筋梁：；對于超筋梁：(3) 計算試驗破壞彎矩(4) 計算，并展開討論（五）思考題、裂縫出現(xiàn)前跨中應變是否成比例？、裂縫出現(xiàn)后有何變化，為什么？、中和軸變化情況？實驗三 建筑物動力特性測試一、實驗目的與要求1、學習用脈動法測量建筑物動力特性的儀器布置和測量程序；2、學習用主諧量法分析建筑物的低階固有頻率和振型；3、學習傳

19、感器、測振放大器以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的操作和使用。二、實驗所用的儀器和設備1.傳感器：CD-7S（水平） 6只；2.放大器: GZ5 1臺；3.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 1套；4.萬用表 1臺；5. 指南針 1只；6.溫度計 1只；7.風速風向儀 1臺；8.導線 6條。三、試驗方案及方法利用環(huán)境隨機激振測定結構動力特性的方法稱為脈動法。這種方法不用專門的激振設備,而是通過測量建筑物由于外界不規(guī)則的干擾而產生的微小震動,即”脈動”來確定建筑物的特性。用儀器將建筑物的脈動記錄下來,經過一定的分析工作,可以確定出建筑物的基本頻率和振型。四、試驗對象本試驗以道橋館五層辦公樓為測試對象,并根據(jù)結構特性進行布點。五、試驗

20、步驟1、若測振系統(tǒng)尚未標定過,為測量振型、可采用系統(tǒng)相對標定。即把拾振器集中放于同一位置,同時記錄下各點信號。由于各通道的放大倍數(shù)不一樣,故各波形幅值不同。而在同一瞬間時記下的信號均代表同一位移值,故可由波形找出各通道間的放大倍數(shù)比例關系。2、試驗裝置和儀器系統(tǒng)方框圖見圖3-1和圖3-2所示。612345傳感器圖3-1：傳感器布置圖將各個拾振器安置在各層樓板上，地面和屋頂也要同時布置。2ch3ch4ch5ch6ch6ch5ch4ch3ch2ch1ch1# 傳感器2# 傳感器3# 傳感器4# 傳感器5# 傳感器6# 傳感器放大器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1ch圖3-2：儀器系統(tǒng)方框圖3、根據(jù)房屋結構的特點,要

21、分別考慮彎曲振動和扭轉振動的作用。本試驗測量橫向彎曲振動,各個拾振器的拾振方向均要一致指向橫向。4、分別把拾振器編號,對應于測振儀、記錄儀相連。5、將拾振器調到工作狀態(tài)。6、用記錄儀進行記錄,記錄的時間要滿足數(shù)據(jù)分析的要求。7、判讀脈動記錄圖,確定建筑物第一固有頻率并匯出振型圖。本試驗要求采用主諧量法直接判讀。建筑物基頻諧量是脈動里最主要的成分,在脈動記錄圖中凡是振幅較大、波形較規(guī)則且光滑的部分,并多次重復出現(xiàn),頻率相等,量出這個頻率就是建筑物的第一固有頻率,即基頻。另外,選各記錄曲線都比較規(guī)律的區(qū)段,根據(jù)各線的放大倍數(shù)和衰減檔數(shù),量出各點振幅,在建筑物簡圖上按比例將相位相同的畫在一邊, 相位

22、相反的畫在另一邊,連接起來即得出相應的振型曲線。六、傳感器的位置及儀器設置參數(shù)請將傳感器的位置及儀器設置參數(shù)填入表3-1文件名： 表3-11CH2CH3CH4CH5CH6CH傳感器的放置位置傳感器的旋鈕位置小位移小位移小位移小位移小位移小位移傳感器拾振方向東東東東東東放大器工作選擇X1X1X1X1X1X1放大器衰減采樣頻率（HZ）100100100100100100文件名： 表3-21CH2CH3CH4CH5CH6CH傳感器的放置位置傳感器的旋鈕位置小位移小位移小位移小位移小位移小位移傳感器拾振方向南南南南南南放大器工作選擇X1X1X1X1X1X1放大器衰減采樣頻率（HZ）1001001001

23、00100100七、試驗結果整理與試驗報告1.在實驗過程中應記錄好下列資料（1）實驗日期 ；記錄者 ；（2）建筑物名稱： ；（3）溫度 ；風向 ；風速 ；（4）結構特征及簡圖，并標出測點位置、拾振方向；2. 根據(jù)測試的原始曲線圖，簡單標注每條曲線。3、用文字簡述分析過程，將分析的數(shù)據(jù)填入下表。 表3-3 建筑物的固有頻率、振型 樓層東方向的水平振動南方向的水平振動第一振型f= Hz第一振型f= Hz幅值振型幅值振型屋頂5層4層3層2層1層4. 根據(jù)測得的建筑物基頻、振型等參數(shù)，對建筑物作出評述。5.當拾振器數(shù)量不夠時，又如何完成建筑物的振型測量呢？請自行設計一試驗方案。實驗四 簡支鋼桁架靜載試

24、驗一、試驗目的1.進一步學習和掌握幾種常用儀器儀表的性能、安裝和使用方法；2.通過對桁架的節(jié)點位移、桿件內力、支座處上弦桿轉角的測量對桁架結構的工作性能作出分析，并驗證理論計算的正確性。二、試驗內容 1、通過指導教師講解及演示并結合鋼桁架的全過程試驗，了解下列各種儀器設備的工作原理及其使用方法。 2、通過對簡支鋼桁架結構靜力試驗，量測桁架在彈性階段內的桿件應變（），下弦節(jié)點豎向位移（），上弦桿轉角（），并驗證其理論計算的正確性。三、試件、試驗設備和儀器儀表1.試件鋼桁架?？缍?.6m，上、下弦桿采用無縫鋼管102×6.0，腹桿采用無縫鋼管63.5×3.5,節(jié)點采用球節(jié)點和鋼

25、管相貫節(jié)點，球尺寸為D300×8.0和D250×8.0，,測點布置見圖4-1。1傾角儀 2電阻應變計 3.撓度計圖4-1 鋼桁架尺寸與測點布置圖2.試驗加載設備(1)Amsler試驗機； (2)20噸千斤頂1臺； 3.試驗所選用的測量儀器和儀表(1)靜態(tài)電阻應變儀 2臺；(2)百分表 6個；(3)表架 6套；(4)傾角儀 2個；(5)撓度計支架 6個。三、試驗方案桁架試驗時支座的構造采用梁試驗的支承方法，支承中心線的位置要準確，其偏差對桁架端節(jié)點的局部受力影響較大，故應嚴格控制。桁架受荷后，活動支座的水平位移往往較大，因此支座墊板應有足夠的尺寸。試驗時應使桁架受力穩(wěn)定、對稱

26、、防止出現(xiàn)平面失穩(wěn)破壞。觀測項目有桁架整體撓度、傾角及桿件應變。撓度測量，本試驗采用百分表位移計量測，測點布置于下弦節(jié)點。為測量支座沉陷，在桁架兩支座的中心線上安裝2個垂直方向的百分表位移計，另外在上弦兩端安裝2個水平方向的百分表位移計，用以測量在荷載作用下的固定鉸支座和滾動鉸支座的水平側移值。桿件內力的測量，本試驗采用電阻應變計，桿件的應變測點均設置在每一桿件的中間區(qū)段，為消除自重彎矩的影響，電阻應變計均布置在截面的形心連線上。在水平桿AE及BG的支座處安裝傾角儀，量測在各級荷載下的支座處上弦桿轉角變化。本試驗采用垂直加荷方式中點加載(集中力作用點為F)。荷載采用五級加載，滿載為100KN，

27、每級20KN。四、試驗步驟1.檢查試件和試驗裝置，裝上儀表，將應變計（電阻應變計已預先貼好）的引線連接到電阻應變儀接線箱上。2.加10kN荷載，作預載試驗，檢查裝置、試件和儀表工作是否正常，然后卸載。如發(fā)現(xiàn)問題應及時排除。3.儀器、儀表重新調零、記取初讀數(shù)，做好記錄和描繪試驗曲線的準備。4.正式試驗。采用5級加載，每級20kN，每級持荷10分鐘，持荷時間內讀數(shù)。5.本試驗最大加載量為100kN，滿載后分二級卸載，并記下讀數(shù)。五、試驗結果的整理、分析及試驗報告1.原始資料（1）桁架各桿件內力見圖4-2。圖4-2 桁架的各桿件內力（2）桁架下弦C、D節(jié)點的位移及AE桿的轉角按結構力學方法求解（學生自解）。2.桁架下弦C、D節(jié)點的荷載撓度分析（1）請將百分表測定撓度及測定水平位移分別填入表4-1、表4-2。表4-1 百分表測定撓度記錄表(單位：mm)序號荷載百分表A百分表C百分表D百分表B讀數(shù)差值讀數(shù)差值讀數(shù)差值讀數(shù)差值01234567表4-2 百分表測定水平位移記錄表（單位：mm）序號荷載百分表A(水平)百分表B（水平）讀數(shù)差值讀數(shù)差值01234567（2）根據(jù)表4-1數(shù)