中南大學(xué)結(jié)構(gòu)試驗報告

1、 結(jié)構(gòu)實驗報告 班級：土木x班 專業(yè)：xxxxxx 學(xué)號：xxxxxxxxxxx 姓名：xxxx 中南大學(xué)土木工程學(xué)院目錄實驗一 電阻應(yīng)變片的粘貼及防潮技術(shù)2實驗二 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀單點接橋練習(xí)4實驗三 簡支鋼桁架梁靜載試驗9實驗四 鋼筋混凝土簡支梁靜載試驗14實驗五 測定結(jié)構(gòu)動力特性與動力反應(yīng)21實驗六 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測27實驗一 電阻應(yīng)變片的粘貼及防潮技術(shù)一、試驗?zāi)康?了解應(yīng)變片選取的原則及質(zhì)量鑒別方法；2掌握應(yīng)變片的粘貼技術(shù)。二、儀器和設(shè)備1電阻應(yīng)變片（型號：3mm×2mm；靈敏系數(shù)：2.08）、連接端 子、連接導(dǎo)線；2惠斯登電橋、放大鏡、高阻表；3萬能試驗機、靜態(tài)電阻應(yīng)變

2、儀、螺絲刀；4打磨機、砂布、鉛筆；5丙酮（或無水酒精）、藥棉、鑷子；6剝線鉗、剪刀、白膠布、絕緣膠布；7502膠水（或環(huán)氧樹脂）、塑料膜；8 直尺、游標卡尺。3、 試驗步驟1. 劃線定位：在鋼片上選定應(yīng)變片位置劃出十字線，且深度適中。2.砂紙打磨鋼片表面，使其符合光潔度要求。3.清潔表面：用棉紗沾丙酮清潔打磨位置表面，清潔后不可用手指觸碰。4.對正調(diào)整：用透明膠帶將應(yīng)變片與鋼片位置臨時固定，移動膠帶使其到達 正確位置。5. 涂膠粘貼：在應(yīng)變片反面滴一滴膠水，拇指按壓擠出多余膠水。6. 粘貼接件：將應(yīng)變片接線拉起至根部，在緊連應(yīng)變片的下部用膠水粘接一 片連接片。7.焊接引線：將應(yīng)變片引線焊接在接

3、線片上，焊點要求光滑牢固。8.焊接導(dǎo)線：把連接應(yīng)變儀的導(dǎo)線焊接在接線片上，并用絕緣膠帶固定在鋼 片上。9. 檢驗：用高阻表檢驗連接好的應(yīng)變片電阻值。4、 現(xiàn)場圖片 劃線定位 打磨清洗 粘貼按壓 焊接引線 焊接導(dǎo)線 電阻檢驗5、 心得體會通過這次試驗我知道了電阻應(yīng)變片是根據(jù)電阻應(yīng)變效應(yīng)作成的傳感器。在發(fā)生機械變形時，電阻應(yīng)變片的電阻會發(fā)生變化。使用時，用粘合劑將應(yīng)變計貼在被測試件表面上，試件變形時，應(yīng)變計的敏感柵與試件一同變形，使其電阻發(fā)生變化，在有測量電路將電阻變化轉(zhuǎn)化為電壓或電流的變化。這次試驗是一個細活兒，從打磨到粘貼到焊接，一步都馬虎不得。在我們小組的共同努力下，我們快速準確的完成了應(yīng)變

4、片的粘貼與連接，獲得了朱志輝老師的肯定與表揚，同時我們也深刻認識到了課堂之外動手操作能力的重要性。試驗二靜態(tài)電阻應(yīng)變儀單點接橋練習(xí)一、試驗?zāi)康?.了解電阻應(yīng)變片、電阻應(yīng)變儀、百分表的構(gòu)造。2. 通過等強度梁的加載實驗，掌握電阻應(yīng)變片、電阻應(yīng)變儀、百分表的使用方法及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方法。二、儀器和設(shè)備1.dh3818靜態(tài)電阻應(yīng)變儀一臺；2.等強度梁一套（附砝碼3個）（梁板弾性模量E2.00×105MPa）； 3.應(yīng)變片：工作片6枚（豎向R1，R2，R3，R4；橫向R5，R6），溫度片1枚(R7)； 4.螺絲刀一把。3、 試驗內(nèi)容 1.記錄等強度梁的截面尺寸如圖1；圖12.打開電源檢查K值

5、。K值=2.080，符合。如圖2；圖23. 根據(jù)1/4橋電路將應(yīng)變片連接好，應(yīng)變清零，當數(shù)據(jù)全部清零后，開始加砝碼，從1kg開始，逐漸加到3kg，記錄應(yīng)變數(shù)值，重復(fù)測量3次，接線方式如圖3；圖34. 根據(jù)半橋電路將應(yīng)變片連接好，然后應(yīng)變清零，當數(shù)據(jù)全部清零，開始加砝碼，從1kg開始，逐漸加到3kg，記錄應(yīng)變數(shù)值，重復(fù)測量3次，接線方式如圖4； 圖45.根據(jù)全橋電路將應(yīng)變片連接好，然后應(yīng)變清零，當數(shù)據(jù)全部清零后，開始加砝碼，從1kg開始，逐漸加到3kg，記錄應(yīng)變數(shù)值，重復(fù)測量3次，接線方式如圖5； 圖5四、理論值分析 表1 等強度梁的截面尺寸尺寸l(mm)b(mm)h(mm)300 42.76

6、5.472五、試驗結(jié)果表 2 應(yīng)變測量記錄表 荷載（kg）測次1/4橋工作片互為補償半橋工作片互為補償全橋工作片互為補償1172731411432872882717114214228629037172145143287292平均71.372142.6142.6286.6290.02114214528928857667621401442862865745803141143288288577584平均141144287.7287.3575.75803121121643243286287222082174324348688773208215431431864875平均209216431.7432.3

7、864.7874.7表 3實驗結(jié)果與理論值的比較 荷載（kg）測次1/4橋溫度片補償半橋工作片互為補償全橋工作片互為補償1理論值7070140140280280實測值71.372142.6142.6286.6290.0誤差（%）1.92.91.91.92.33.52理論值140140280280560560實測值141144287.7287.3575.7580誤差（%）0.72.82.72.62.83.53理論值210210420420840840實測值209216431.7432.3864.7874.7誤差（%）0.52.82.72.92.94.1 六、實驗誤差分析（一） 應(yīng)變測量的分析：以

8、應(yīng)變值的數(shù)據(jù)分析，基本上呈線性增長，說明實驗結(jié)果可靠。數(shù)據(jù)都是成倍增加的，如圖6。 圖6（二）以1/4橋工作片和半橋工作片互為補償為例，實際值測量都比理論值小。如圖7，圖8所示。原因可能是：1.測量時砝碼的位置放的不好，造成了重量的不勻稱，重心位置偏差。2.可能實驗室儀器設(shè)備較久，長導(dǎo)線的電阻過大，實驗室的溫度略低都會造成影響。圖7圖8試驗三簡支鋼桁梁靜載試驗一、試驗?zāi)康?、了解結(jié)構(gòu)靜載試驗的一般方法及步驟。2、掌握dh3818靜態(tài)電阻應(yīng)變儀和百分表的使用和操作。3、熟悉靜載試驗數(shù)據(jù)的整理及試驗報告的編寫方法。二、儀器及設(shè)備1、試件：簡支鋼桁梁，如圖1所示。2、電阻應(yīng)變片技術(shù)指標：阻值R=12

9、0 ,型號L×a=5mm×3mm，靈敏系數(shù)K=2.08。3、加載設(shè)備：千斤頂、反力架、分載梁、支座。4、觀測儀器：靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、百分表及磁性表座、電子秤及荷重傳感器。圖1 簡支鋼桁梁三、試驗方案簡支鋼桁梁靜載試驗的布置如圖2所示：簡支鋼桁梁由兩片桁架聯(lián)結(jié)而成，跨度4m，每片桁架的上、下弦桿采用等邊角鋼2L40×4，斜桿為2L25×3，垂桿為L40×4。沿跨度方向在每片桁架的下弦布五個位移測點，在每片桁架的1-1、2-2、3-3、4-4、5-5、6-6桿件中截面處均按“角點法”布設(shè)應(yīng)變測點（見圖3）。圖2 試驗布置立面示意圖因試件并非實際工程中

10、的結(jié)構(gòu)件，故無荷載標準值。假定試件在正常使用狀態(tài)的工作荷載P20kN（不含自重效應(yīng)），試驗時加荷級差取P20%×P，每級荷載下的荷載持續(xù)作用時間t=10分鐘上，正式試驗前應(yīng)先預(yù)載一次。預(yù)載值為一個加載級差。圖3 應(yīng)變片布置示意圖4、 試驗步驟1、通過結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器可求得單位荷載作用下單片桁架的桿件內(nèi)力如圖3，圖4。11圖4 作用下單片桁架的桿件內(nèi)力1圖5 作用下單片桁架的桿件內(nèi)力2、 計算出各級荷載下控制點的理論應(yīng)變值及位移值，見表1。表1 控制參數(shù)理論值P(kN)控制點48121620桿件截面應(yīng)變（11×10-6）1-1（5-5）-23.90-47.80-71.70-95

11、.60-119.502-2（4-4）000003-3（6-6）+23.60+47.19+70.79+94.38+117.98桁梁撓度（）下弦中點0.2290.4590.6880.9171.146備注1、 角鋼彈模：E2.06×105N/mm2面積：AL40×43.086cm2 AL25×31.432cm22、下弦中點撓度計算公式：（mm）3、桁梁就位，安裝并調(diào)試儀器儀表。4、加P荷載作預(yù)載，測取讀數(shù)。檢查儀器、儀表，桁梁及加裝置等是否能正常工作，如發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時排除。5儀器儀表調(diào)零（或初讀數(shù)）。6正式分級加載并讀取應(yīng)變和百分表的數(shù)據(jù)，記錄于表2、表3。7滿載讀取

12、數(shù)據(jù)后分二級卸載。五、實驗結(jié)果的整理與分析圖7 百分表讀數(shù)原始記錄1、 原始記錄如圖7、圖8，數(shù)據(jù)整理于表2、表3。圖8 應(yīng)變讀數(shù)原始記錄表2 應(yīng)變讀數(shù)記錄表（單位：）P(kN)截面編號0481216201-1（5-5）0-25-47-69-89-1110-14-30-44-60-750-2-13-29-43-580-66-128-154-198-2412-2（4-4）0000000+2+9+11+12+150+21+37+44+54+620-20-32-44-54-623-3（6-6）0+22+44+68+90+1130+22+45+67+90+1130+21+47+74+100+1270+

13、18+36+55+74+91表3 百分表讀數(shù)記錄表（單位：mm） 部 P(kN)表號位0481216201支座A6.9706.5686.3886.2646.1606.08425.1984.5754.1713.7843.4573.16537.8337.1996.7256.3115.9195.55447.0536.5586.2025.8805.6025.3415支座B4.8314.6094.4984.4104.3704.3502、 分解各級試驗荷載下的界面內(nèi)力,見表4。表4 截面應(yīng)變分解（單位：）項 P(kN)截面目0481216201-1（5-5）0-19.5-38.5-56.5-74.5-93

14、0-34-70.5-91.5-120.5-149.50-26.75-54.5-74-97.5-121.250+7.25+16+17.5+23+28.252-2（4-4）0+1+4.5+5.5+6+7.50+0.5+2.50000+0.75+3.5+2.75+3+3.750+0.25+1+2.75+3+3.753-3（6-6）0+22+44.5+67.5+90+1130+19.5+41.5+64.5+87+1090+20.75+43+66+88.5+1110+1.25+1.5+1.5+1.5+2備注（近似計算） 3、修正后的撓度值,見表5。表5 修正后的撓度值（單位：mm） 部 P(kN)表號位

15、0481216201支座A00000020-0.2660-0.5073-0.7793-1.0183-1.248330-0.3220-0.6505-0.9585-1.2785-1.595540-0.2280-0.4558-0.6808-0.9027-1.12985支座B0000004、繪制“荷載-應(yīng)變”曲線，見圖9。圖9 荷載-應(yīng)變曲線5、繪制“荷載-撓度”曲線，見圖10。圖10 荷載-撓度曲線6、繪制各級荷載作用下桁梁的整體撓度曲線，見圖11。圖11 桁梁的整體撓度曲線7、計算校驗系數(shù)。表6 截面計算校驗系數(shù)表 P(kN)項目 截面048121620應(yīng)變校驗1-1（5-5）（計算）0-23.9

16、0-47.80-71.70-95.60-119.50（實測）0-26.75-54.5-74-97.5-121.25 /0.8930.8770.9690.9810.986應(yīng)變校驗2-2（4-4）（計算）000000（實測）0+0.75+3.5+2.75+3+3.75/00000應(yīng)變校驗3-3（6-6）（計算）0+23.60+47.19+70.79+94.38+117.98（實測）0+20.75+43+66+88.5+111/1.1371.0971.0731.0661.063 剛度校驗（計算）00.2290.4590.6880.9171.146（實測）0-0.3220-0.6505-0.9585-

17、1.2785-1.5955/0.7110.7060.7180.7170.7188、數(shù)據(jù)對比分析。（1）由表4和圖9可看出，應(yīng)變隨著荷載的增加而呈線性增長。（2）由表5和圖10可看出，撓度隨著荷載的增加而呈線性增長。（3）由表5和圖10可看出，跨中撓度最大，L/4處次之，3L/4處略小于L/4處。（4）由圖11可以看出，桁梁的整體撓度曲線基本符合理論結(jié)果，但左右兩半桁架撓度并不完全對稱，此與理論（對稱結(jié)構(gòu)受對稱荷載撓度對稱）不符。（5）由表6可以看出，應(yīng)變試驗結(jié)果與理論值較接近，但撓度的試驗結(jié)果與理論值偏差較大，校驗系數(shù)最小達0.706，與理論計算結(jié)果相差近30%。9、誤差分析。 （1）實驗結(jié)果

18、與理論結(jié)果有偏差，主要因為理論值是在假設(shè)支座和節(jié)點鉸接，不抗彎的基礎(chǔ)上計算的，而試驗時的支座和節(jié)點不可能制作成絕對鉸接，支座已生銹，從而鋼桁梁的桿件并非單純的受壓或受拉，而是可能同時存在彎矩或扭轉(zhuǎn)。（2） 儀器自身存在測量誤差，另外還有讀數(shù)時存在誤差。（3） 試驗所用鋼桁架有一片是舊的，有一片是新的，故可能會導(dǎo)致實驗結(jié)果出現(xiàn)偏差。試驗四 鋼筋混凝土簡支梁靜載試驗一、試驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)編制結(jié)構(gòu)靜載試驗計劃。2、對鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在正常使用荷載作用下的承載性能有一個實際的認識。3、熟悉對試驗數(shù)據(jù)進行總結(jié)和分析，并對結(jié)構(gòu)性能進行評定。二、試驗梁基本情況1、設(shè)計依據(jù)鋼筋混凝土設(shè)計規(guī)范（GB50010-

19、2010）2、試驗梁基本尺寸梁全長L1.7m；計算跨度1.6m；梁截面型式：矩形；梁截面尺寸：梁寬b×梁高h100mm×180mm。3、設(shè)計荷載使用狀態(tài)短期荷載設(shè)計值 ；承載力設(shè)計荷載值 。4、 材料鋼筋采用HRB235鋼筋；混凝土強度等級C20。受拉主筋凈保護層厚度c=20mm，配筋見圖1。圖1 試驗梁配筋圖125650212AABBA-A截面B-B截面154mm26mm1.7m1.6m550mm550mm560mm三、試驗內(nèi)容和步驟1、用鋼筋參數(shù)測定儀確定主筋位置，見圖1；1#2#3#4#5# 圖2 試驗裝置簡圖及測點布置圖L0/4L0/4L0/4L0/46#4#2#2

20、6 54 40 30 305#3#1#2#7#1#3#4#5#6#應(yīng)變測點布置（圖b）試驗梁立面圖（圖a）連續(xù)搭接布置應(yīng)變片確定開裂荷載值（圖c）1#(4片應(yīng)變片)分載梁梁底面2、粘貼應(yīng)變片；（1） 受拉主鋼筋上的測點有應(yīng)變片7、8、9，即對應(yīng)著應(yīng)變儀通道11、12、13， 見圖2b和圖3；圖3 應(yīng)變片布置情況（2）混凝土應(yīng)變測點有應(yīng)變片1、2、3、4、5、6、1a、1b、1c，對應(yīng)著通道1、2、3、4、5、6、8、9、10，見圖4；注：要求分析截面應(yīng)變分布及確定中性軸位置。（3）校核性測點（用千分表測混凝土表面應(yīng)變）；3、梁安裝就位，試驗梁安裝方式，見圖2a，確定試驗荷載圖式，見圖4，采用二

21、集中力，四分點，等效荷載，修正系數(shù)為0.91；圖4 加載圖式4、焊接應(yīng)變片的連接導(dǎo)線，并接入應(yīng)變儀（注意編號）；5、撓度測點選擇及布置，見圖2a，安裝百分表、千分表和振弦應(yīng)變計；6、傳感器標定；7、應(yīng)變儀調(diào)試。8、預(yù)載；在正式實驗前對結(jié)構(gòu)進行預(yù)加載，荷載量不宜超過開裂荷載值得70%，其目的是：a.使試驗結(jié)構(gòu)的各支點進入正常工作狀態(tài)；b.檢查加荷設(shè)備工作是否正常，加荷裝置是否安全可靠；c.檢查測試儀表是否都已進入正常工作狀態(tài)；d.使試驗人員熟悉自己擔任的任務(wù)，掌握調(diào)表、讀數(shù)等操作技術(shù)，保證采集的數(shù)據(jù)準確無誤。在本次試驗中由于缺乏經(jīng)驗，在測力儀無讀數(shù)的情況下盲目加載，導(dǎo)致試驗梁被壓裂，無法進行彈性

22、階段的試驗。9、正式試驗，荷載分級；a.荷載分級的目的，一方面為控制加荷速度，另一方面是為便于觀察結(jié)構(gòu)變形情況，為讀取各種試驗數(shù)據(jù)提供所必須的時間；b.試驗荷載一般按20%左右為一級，即按五級左右進行加載；c.本次試驗中基本采用3kN的加荷等級差；d.分兩級卸載。10、確定實測開裂荷載及裂縫觀測，見圖5。圖5 裂縫觀測四、試驗資料整理與分析1、應(yīng)變量測結(jié)果整理，原始應(yīng)變數(shù)據(jù)記錄如圖6； 圖6 應(yīng)變原始數(shù)據(jù)記錄2、 撓度量測結(jié)果整理（含支座沉降影響的修正、跨中點加載圖式影響的修正），原始數(shù)據(jù)截圖，見附錄，原始數(shù)據(jù)記錄見圖7；圖7 撓度原始記錄構(gòu)件的撓度是指構(gòu)件本身的絕對撓度。由于試驗時收到支座沉

23、降、構(gòu)件自重和加荷設(shè)備、加荷圖式及預(yù)應(yīng)力反拱的影響，欲得到構(gòu)件受荷后的真實實測撓度，應(yīng)對所測撓度值進行修正。修正后的撓度計算公式為： 式中：消除支座沉降后的跨中撓度實測值； 構(gòu)件自重和加載設(shè)備重產(chǎn)生的跨中撓度值； 或 構(gòu)件自重和加荷設(shè)備自重產(chǎn)生的跨中彎矩值； 、從外加試驗荷載開始至構(gòu)件出現(xiàn)裂縫前一級荷載的加載值產(chǎn) 生的跨中彎矩值和跨中撓度實測值； 用等效集中荷載代替均布荷載時的加荷圖式修正系數(shù)，本試驗取用 0.91。圖8 自重撓度計算由于儀表初讀數(shù)是在試件和試驗裝置安裝后讀取，加載后量測的撓度值中未包括自重引起的撓度，因此在構(gòu)件撓度值中應(yīng)加上構(gòu)件自重和設(shè)備自重產(chǎn)生的撓度，的值可近似認為構(gòu)件在開

24、裂前處于彈性工作階段，彎矩撓度為線性關(guān)系，如圖8。本次試驗中未能成功測得開裂前的階段，無法對撓度值進行自重撓度修正。3、 繪制試驗曲線； 由于本次試驗未能成功測得彈性階段的應(yīng)變和撓度，無法對撓度進行完全修正，故撓度曲線無法繪出。（1）各級荷載作用下梁的整體撓度曲線（2）測點的荷載撓度曲線（3）測點的荷載應(yīng)變曲線由于本次試驗只記錄了梁開裂后的應(yīng)變值和撓度值，且其中有些應(yīng)變片已斷掉，故選取觀察第12通道（即跨中鋼筋）的應(yīng)變與荷載的關(guān)系，見圖9。圖9 開裂后跨中鋼筋應(yīng)變（*-8）與荷載的關(guān)系曲線（4）梁跨中截面應(yīng)變圖選取2（北）2-6號應(yīng)變片所測得的在4kN到28kN荷載下跨中截面的應(yīng)變值分析，繪圖

25、如圖10。圖10 開裂后梁跨中截面應(yīng)變圖（5）梁裂縫分布圖試驗未能成功觀測到裂縫的發(fā)展過程，故無法繪出裂縫分布圖。五、試驗結(jié)果分析1、由于缺乏試驗經(jīng)驗，在測力儀無讀數(shù)你的情況下盲目加載，將梁壓開裂，未能記錄下梁彈性階段的應(yīng)變和撓度，故后續(xù)對于撓度的修正和繪圖分析都不能進行，這是本次試驗失敗之處，需吸取教訓(xùn)。2、試驗過程中，測量到荷載43kN后，測力儀突然無讀數(shù)，在未記錄應(yīng)變和撓度值的情況下繼續(xù)試驗，以裂縫寬度達1.5mm判斷其極限荷載為54kN。2、通過分析圖9，可看出梁開裂后應(yīng)變隨荷載呈線性遞增關(guān)系。3、通過分析圖10，可看出梁開裂后隨荷載增加，中性軸基本不變，偏向于鋼筋一側(cè)，應(yīng)變基本呈線性

26、遞增。試驗五測定結(jié)構(gòu)動力特性與動力反應(yīng)一、試驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)編制結(jié)構(gòu)動載試驗計劃；2、熟悉動態(tài)測試儀器系統(tǒng)；3、熟練掌握結(jié)構(gòu)動力系數(shù)的測定方法及結(jié)構(gòu)動力特性的測試方法；4、熟練掌握結(jié)構(gòu)動載試驗資料的整理。二、儀器設(shè)備1、工字型簡支鋼梁（16a），梁長7m；2、電動葫蘆，重180kg；3、加速度傳感器3個；4、應(yīng)變式位移計5、DH3817電阻應(yīng)變儀圖1 加速度傳感器三、試驗方案設(shè)計1、試驗對象為工字型簡支鋼梁（16a），裝置簡圖見圖2。鋼梁長7m，電動葫蘆自重180kg。 圖2實驗裝置簡圖2、制定加載方案（1）確定鋼梁計算跨度（2）自由振動的激勵方法及激勵設(shè)備（3）確定鋼梁不同計算跨度下移動荷載加

27、載系統(tǒng)及加載值的大小3、制定觀測方案（1）確定觀測項目（2）確定測點位置（3）確定觀測用的儀器設(shè)備四、試驗步驟及數(shù)據(jù)計算1、將三個加速度傳感器分別布置于梁的四分點處（1表示1/4梁處，2表示梁跨中，3表示3/4梁處），并將其接入通道，將采集的信號輸入計算機。2、將應(yīng)變式位移計按半橋接法接入DH3817電阻應(yīng)變儀，將應(yīng)變儀與計算機連接。3、開啟應(yīng)變儀及計算機，啟動采樣控制軟件進行相關(guān)參數(shù)設(shè)置及平衡、清零操作。圖3 移動荷載作用下示意圖4、移動荷載作用下位移計及應(yīng)變片布置情況見圖3，啟動電動葫蘆（掛50kg砝碼），記錄移動荷載作用下的振動曲線如圖4，計算梁及電動葫蘆（掛50kg砝碼）系統(tǒng)的動力系數(shù)

28、見表1。 圖4 移動荷載作用下的振動曲線表1 動力放大因數(shù)計算表（mm）1.7891.7891.7631.7631.882（mm）1.4621.4951.4821.4711.5311.224 1.197 1.190 1.199 1.229 所以動力因數(shù)。5、 將電動葫蘆（掛50kg砝碼）移動到梁中部，突卸荷載記錄梁及電動葫蘆系統(tǒng)的自由振動曲線，或突加荷載記錄梁及電動葫蘆系統(tǒng)（掛50kg砝碼）的自由振動曲線，見圖5，試驗數(shù)據(jù)記錄于表2，計算衰減系數(shù)見表3。圖5 自由振動曲線表2 自由振動試驗數(shù)據(jù)表No.時間(s)時間差(s)1(m/ss)2(m/ss)3(m/ss)16.79687500.598

29、580.70850.4013626.906250.1093750.466320.505890.104637.0156250.1093750.373920.577650.4897347.10937593.75m0.427780.685330.4319657.20312593.75m0.412630.502030.3053167.3203130.1171880.335220.378180.2311677.41406393.75m0.288420.475750.3206487.5156250.1015630.277150.377280.2166497.6171880.1015630.236820.3

30、16360.20979107.718750.1015630.13480.259750.17295117.812593.75m0.16440.196720.12328由周期,頻率， ，得：表3 衰減系數(shù)計算表1(m/ss)2(m/ss)3(m/ss)0.598580.70850.401360.16440.196720.123281.27241.26171.1622 所以， 阻尼比。6、 用脈動法測量結(jié)構(gòu)的固有頻率，將地面不規(guī)則運動（見圖6）作為激勵作用于結(jié)構(gòu)上，記錄脈動曲線并進行自譜分析如圖7，試驗數(shù)據(jù)記錄于表4。圖6 地面不規(guī)則運動圖7 脈動法自譜分析表4 脈動法試驗數(shù)據(jù)記錄表No.頻率(Hz

31、)頻率差(Hz)1(m/ss)2(m/ss)3(m/ss)112.87503.593E-44.585E-42.79E-4216.3753.52.093E-42.993E-41.830E-4326.375101.336E-44.734E-52.767E-5可知，第一階頻率為12.875Hz,第二階頻率為16.375Hz，第三階頻率為26.375Hz。五、試驗結(jié)果對比與分析1、從上面數(shù)據(jù)計算結(jié)果可以看出，用自由振動方法測得的結(jié)構(gòu)固有頻率為9.843Hz，而由脈動法測得的結(jié)構(gòu)固有頻率為12.875Hz，相差3.032Hz，可能由于試驗測得的自由振動波形未能很好的體現(xiàn)其衰減特征，另外數(shù)據(jù)點的選取也可能

32、不太合理。2、測得動力放大系數(shù)為1.208>1,可見動荷載作用下的撓度比靜荷載增大20%左右。3、自由振動中傳感器1和3（即梁的1/4處和3/4處）所測得的加速度值并不完全對稱相等，推測其原因可能是加速度傳感器的安裝位置不精準或儀器設(shè)備自身的誤差等。4、脈動法所測波形經(jīng)過自譜分析后可以看出四分點處的頻譜基本一致，測到了三階頻率，1處峰值最高，為基頻。實驗六 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測一、實驗?zāi)康?、了解混凝土超聲儀、回彈儀、鋼筋位置測定儀的使用方法；2、了解超聲回彈綜合法檢測混凝土強度的要求；3、掌握回彈法及超聲回彈綜合法檢測混凝土強度的基本原理，熟悉鋼筋位置和保護層厚度的測定方法； 4、掌

33、握超聲法測缺陷的基本原理。二、試件、實驗儀器設(shè)備和試劑1、試件鋼筋混凝土塊基本情況：截面：矩形；尺寸：L×b×h=1500mm×500mm×500mm；粗骨料：卵石；泵送混凝土強度等級：C25。2、實驗儀器設(shè)備（1）DJUS-05非金屬超聲波儀；（2）DJHT225W-09回彈儀，見圖1；（3）DJGW-2A鋼筋位置測定儀；圖1 DJHT225W-09回彈儀（4）卷尺、直尺。3、試劑1酒精酚酞試液。三、基本原理1、回彈法檢測混凝土強度的基本原理回彈法的基本原理是使回彈儀的彈擊拉簧驅(qū)動儀器內(nèi)的彈擊重錘，通過中心導(dǎo)桿，彈擊混凝土的表面，并測得重錘反彈的距離x

34、，以反彈距離與彈簧初始長度L之比為回彈值R，由它與混凝土強度的相關(guān)關(guān)系來推定混凝土強度。2超聲回彈綜合法檢測混凝土強度的原理超聲法和回彈法都是民混凝土材料的應(yīng)力應(yīng)變行為與強度的關(guān)系為依據(jù)的。超聲波在混凝土材料中的傳播速度反映了材料的彈性性質(zhì)。由于超聲波穿透被檢測的材料，因此它反映了混凝土內(nèi)部構(gòu)造的有關(guān)信息?；貜椃ǖ幕貜椫捣从沉嘶炷恋膹椥孕再|(zhì)，同時在一定程度上也反映了混凝土的塑性性質(zhì)，但它只能確切反映混凝土表層約3cm左右厚度的狀態(tài)。當采用超聲和回彈綜合法時，它既能反映混凝土的彈性，又能反映混凝土的塑性；既能反映混凝土的表層狀態(tài)，以能反映混凝土的內(nèi)部構(gòu)造。這樣由表及里，較為確切地反映混凝土的強

35、度。3、超聲波檢測混凝土缺陷的基本原理（1）超聲波檢測混凝土裂縫的基本原理采用低頻超聲波檢測儀，測量超聲脈沖的縱波在結(jié)構(gòu)混凝土中的傳播速度，接收波形信號的振幅和頻率等聲學(xué)參數(shù)的相對變化，來判定混凝土的缺陷。（2）超聲檢測混凝土內(nèi)部的不密實區(qū)域或空洞基本原理根據(jù)各測點的聲時(或聲速)、波幅或頻率值的相對變化，確定異常測點的坐標位置，從而判定缺陷的范圍。4、混凝土內(nèi)部鋼筋位置檢測的原理鋼筋測試儀利用電磁感應(yīng)原理進行檢測。混凝土是帶弱磁性的材料，而結(jié)構(gòu)內(nèi)配置的鋼筋是帶有強磁性的。混凝土中原來是均勻磁場，當配置鋼筋后，就會使磁力線集中于沿鋼筋的方向。檢測時，鋼筋測試儀的探頭接觸結(jié)構(gòu)混凝土表面，探頭中的

36、線圈通過交流電，線圈周圍就產(chǎn)生交流磁場。該磁場中由于有鋼筋存在，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。該感應(yīng)電壓的變化值是鋼筋與探頭的距離和鋼筋直徑的函數(shù)。鋼筋愈靠近探頭、鋼筋直徑愈大時，感應(yīng)強度變化也愈大。四、實驗方法（一）檢測混凝土強度1、回彈法（1）測區(qū)、測點布置測區(qū)布置在構(gòu)件混凝土澆注的側(cè)面，兩側(cè)對稱布置，均勻分布，尺寸為200mm×200mm，見圖2。避開鋼筋密集區(qū)和預(yù)埋件。測試面應(yīng)清潔、平整、干燥。每一測區(qū)的兩個相對測試面各彈擊8點（每一測區(qū)16個回彈測點），測點在測區(qū)范圍內(nèi)宜均勻分布，相鄰兩測點的間距不小于20mm。測點距構(gòu)件邊緣的距離不小于30mm，同一測點只允許彈擊一次。（2）測試方

37、法將回彈儀的彈擊桿水平方向頂住混凝土的表面，輕壓儀器，使按鈕松開，彈擊桿徐徐伸出，并使掛鉤掛上彈擊錘。使回彈儀對砼表面緩慢均勻施壓，待彈擊錘脫鉤，沖擊彈擊桿后，讀回彈值，測讀至1。圖2 回彈測試逐漸對回彈儀減壓，使彈擊桿自機殼內(nèi)伸出，掛鉤掛上彈擊錘，待下一次使用。每一測區(qū)記取16個回彈值。用沖擊鉆鉆取直徑約15mm的孔洞，深度大于混凝土的碳化深度，除盡孔洞中的粉末和碎屑。用濃度為1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞內(nèi)壁的邊緣處，用游標卡尺測量未變色的垂直距離，測量3次，取其平均值。每次讀數(shù)精確至0.5mm。2、超聲回彈綜合法（1）準備工作混凝土內(nèi)部鋼筋位置檢測布置測區(qū)：清理待測構(gòu)件的兩個對稱表面，測區(qū)間

38、距及面積、測區(qū)的要求同回彈法。布置好各測區(qū)的3個超聲對測點（見圖3），收、發(fā)探頭應(yīng)在同一軸線。，并量取距離。1回彈測點2超聲測點圖3超聲回彈綜合法測強測點布置圖注意：每對測點的連線盡量不要與附近的鋼筋軸線平行。測區(qū)應(yīng)避開鋼筋密集區(qū)和預(yù)埋鐵件。檢測部位（測點）不平或有粉刷層時要進行打磨清除處理，以保證換能器與測試面耦合良好。（2）回彈測試（3）開機用儀器專配的連接電纜分別將發(fā)射換能器和接收換能器與主機的“發(fā)射”接口和“接收1”接口相連。 打開主機電源，在操作系統(tǒng)界面中雙擊DJUS05超聲儀（即采集系統(tǒng)）圖標，進入測試主界面。 圖4 超聲回彈法測量強度（二）檢測裂縫深度（淺裂縫）（1）準備工作布置

39、不跨縫測線：在被測裂縫附近（同一混凝土上），選擇質(zhì)量較好、無裂縫的區(qū)域，布置測線L。以兩個換能器內(nèi)邊緣間距（）分別等于100、150、200、250、300mm、布置發(fā)射點和接收點。lhc圖5 超聲波測淺裂縫深度布置跨縫測線：選擇裂縫明顯，且裂縫兩側(cè)各有不小于300mm平坦無缺陷的區(qū)域，垂直于裂縫布置跨縫測線L，以裂縫處為中點，以兩個換能器內(nèi)邊緣間距（）分別等于100、150、200、250、300mm、布置發(fā)射點和接收點。見圖5。注意事項： 被測裂縫中不得有積水或泥漿。測線盡量不要與混凝土中的主鋼筋平行。測點接觸面不平或有粉刷層時要進行打磨清除處理。（2）開機用儀器專配的連接電纜分別將發(fā)射換

40、能器和接收換能器與主機的“發(fā)射”接口和“接收1”接口相連。 打開主機電源，在操作系統(tǒng)界面中雙擊DJUS05超聲儀（即采集系統(tǒng)）圖標，進入測試主界面。 圖6 裂縫測量及輸出數(shù)據(jù)五、資料整理（測區(qū)數(shù)少于10個的單個構(gòu)件）（一）回彈資料整理1、回彈值計算（1）計算測區(qū)平均回彈值表1 測試結(jié)果測次12345678數(shù)值3542395046424438測次910111213141516數(shù)值4037424439334344從測區(qū)16個回彈值中，剔除3個最大值和3個最小值，然后將余下的10個回彈值按下列公式計算：（51）式中：測區(qū)平均回彈值，計算至0.1第個測點的回彈值。注：當回彈儀測試位置非水平方向時、測試面為澆注方向的頂面或底面時，測得的回彈值應(yīng)修正。當檢測時回彈儀為非水平狀態(tài)且測試面為非混凝土的澆筑側(cè)面時，應(yīng)先進行角度修正，再進行澆筑面修正。（2）測區(qū)的平均碳化深度值的計算 （5-2） 式中：測區(qū)的平均碳化深度值（mm），計算至0.5mm; 第i次測量的碳化深度值（mm）； 測區(qū)的碳化深度值測量次數(shù)。2、計算測區(qū)混凝土強度換算值（1）普通混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件根據(jù)第i個測區(qū)平均回彈值及平均碳化深度值，查由回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程（JGJ/T23-2011）附錄A可得該測區(qū)混凝土強度換算值。（2）泵送混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件根據(jù)第i個測區(qū)平均回彈值及平均碳化深度值，由式（53）計算。（5-3）注