工程結(jié)構(gòu)試驗試驗指導(dǎo)書

1、 工程結(jié)構(gòu)試驗課程教學(xué)實驗試驗指導(dǎo)書（土木工程專業(yè)適用）大連民族學(xué)院土木建筑工程學(xué)院結(jié)構(gòu)工程實驗室二00九年九月目錄第一部分 工程結(jié)構(gòu)試驗須知第二部分 工程結(jié)構(gòu)試驗項目實驗一 常用儀表的使用和標定 （綜合性）實驗二 應(yīng)變片的粘貼和應(yīng)變測量技術(shù) （綜合性）實驗三 混凝土線彈性模量及泊松比測定試驗（綜合性）實驗四 鋼網(wǎng)架、鋼桁架的靜載試驗 （綜合性）實驗五 動態(tài)量測儀器的使用和振動測量 （演示性）第一部分 工程結(jié)構(gòu)試驗須知工程結(jié)構(gòu)試驗是一門實踐性很強的專業(yè)課，結(jié)構(gòu)試驗是教學(xué)中很重要的實踐環(huán)節(jié)。只有在掌握已有的物理、力學(xué)、材料和結(jié)構(gòu)等專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，才能在老師的指導(dǎo)下由學(xué)生獨立完成。為確保試驗順利

2、進行，達到預(yù)定的目的，應(yīng)做到下面幾點：一、作好試驗前的準備工作1.預(yù)習(xí)試驗指導(dǎo)書 , 明確本次試驗?zāi)康暮头椒ā⒉襟E和注意事項。2.預(yù)習(xí)本次試驗有關(guān)的基本原理和其它有關(guān)參考資料等。3.對試驗中所用到的儀器、設(shè)備，試驗前應(yīng)有一定的熟悉和了解。4.必須清楚地知道本次試驗所需記錄的項目及數(shù)據(jù)處理的方法，事先做好記錄表格等準備工作。5.除了解指導(dǎo)書中所介紹方案外，應(yīng)多設(shè)想一些其他方案。二、遵守試驗室的規(guī)章制度1. 嚴肅認真 , 保持安靜。2. 愛護設(shè)備及儀器，嚴格遵守規(guī)程。3. 非本試驗所用設(shè)備及儀器切勿隨意動用。4. 試驗完畢后，應(yīng)將設(shè)備和儀器擦試干凈，并恢復(fù)到原來正常狀態(tài)。三、認真做好試驗1. 認真

3、聽取教師講解。2. 清點有關(guān)試驗用設(shè)備，儀表和器材。3. 應(yīng)有嚴格的科學(xué)作風(fēng)，認真細致地按照要求的試驗方法和步驟進行。4. 對于帶電或貴重的設(shè)備及儀器，在接線或布置完成時，應(yīng)經(jīng)教師檢查通過后，方可開始試驗。5. 試驗過程中，應(yīng)密切觀察試驗現(xiàn)象，隨時進行分析，若發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時報告，試驗過程還應(yīng)注意采取防護措施，確保人身、儀器和設(shè)備安全。6. 記錄下全部所需測量數(shù)據(jù)，以及儀器型號、精度、量程、試件的尺寸、材料標號、保護層厚度、鋼筋含量和規(guī)格等，如果試驗結(jié)果與溫度有關(guān)還應(yīng)記錄溫度、濕度。原始數(shù)據(jù)不得隨意改動。7. 教學(xué)試驗是培養(yǎng)學(xué)生動手能力的一個重要環(huán)節(jié)，在試驗小組中雖有一定分工，但每個學(xué)生都必須自

4、己動手，相互交流，完成全部試驗環(huán)節(jié)。8.如學(xué)生希望觀察一些與本試驗有關(guān)的其他現(xiàn)象，或用另外方案進行試驗，在完成本試驗規(guī)定項目后，經(jīng)教師同意可以進行。四、寫好試驗報告試驗報告是試驗的總結(jié)，通過對它的書寫，可以提高分析問題的能力，因此必需獨立完成。報告要求整潔清楚，要有分析和自己的觀點，并進行討論。一般試驗報告應(yīng)具有下列內(nèi)容 :1. 試驗名稱、試驗日期、試驗者及同組成員。2. 試驗?zāi)康摹?. 試驗的基本原理、方法及步驟。4. 設(shè)備及儀器型號、精度、量程等。5.試驗數(shù)據(jù)及其原理（應(yīng)包括全部原始數(shù)據(jù)。并注明測量單位，最好以表格形式列出數(shù)據(jù)的運算過程，并根據(jù)數(shù)據(jù)處理和誤差分析的要求給出試驗誤差）。最后將

5、所得的試驗結(jié)果作出曲線或給出經(jīng)驗公式。6.討論。應(yīng)根據(jù)試驗結(jié)果及試驗中觀察到的現(xiàn)象，結(jié)合基本原理進行分析討論，如試驗涉及的問題有理論解，則應(yīng)與計算結(jié)果進行比較并提出見解。第二部分 工程結(jié)構(gòu)試驗項目建筑結(jié)構(gòu)實驗是工程結(jié)構(gòu)實驗與檢測課堂教學(xué)中講授某一章節(jié)后安排的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。通過試驗加深對課程理論概念的理解。掌握結(jié)構(gòu)實驗常用的測試儀器、加載設(shè)備的基本原理和使用方法。對先進的實驗設(shè)備、測試技術(shù)和發(fā)展方向有所了解。本指導(dǎo)書有5個實驗項目。其順序基本上是按照工程結(jié)構(gòu)試驗課程的內(nèi)容安排的。本實驗指導(dǎo)書適用于土木工程專業(yè)，實驗學(xué)時則根據(jù)實驗大綱要求確定。試驗一、常用儀器的使用和標定一、試驗?zāi)康?掌握常用儀

6、器的基本原理及使用方法；2掌握結(jié)構(gòu)試驗中位移傳感器、力傳感器的使用和標定方法；3依照國家計量法的規(guī)定，計量測試儀器、器具必須進行周期檢定，標定計量測試儀器、器具時，要用高一級精度的儀器作為標準，對被測儀器進行標定，并計算出相對誤差。二、試驗儀器1靜態(tài)電阻應(yīng)變儀 2千分卡尺 3力傳感器 4位移傳感器 5磁性表座 6油泵 7反力架 8傾角儀 9讀數(shù)顯鏡 10. 標準測力計三、試驗方法與步驟1位移傳感器的標定（1）標定時采用千分卡尺作為基準值，將位移傳感器與磁性表座連接好，打開磁性表座開關(guān)，利用表座磁性固定到千分卡尺臺座上，位移傳感器的伸縮桿與千分卡尺連接成一條直線，并要求位移傳感器的伸縮桿頂進千分

7、卡尺2mm左右，并將千分卡尺旋轉(zhuǎn)到零位置上，并檢查是否連接可靠；（2）位移傳感器的內(nèi)部接線為全橋，用萬用表測量出橋路對應(yīng)的靜態(tài)電阻應(yīng)變儀A、B、C、D各點，連接到靜態(tài)電阻應(yīng)變儀上，打開靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的電源開關(guān)，將靜態(tài)電阻應(yīng)變儀調(diào)整到應(yīng)變測量位置，然后對橋路進行初始化；（3）將千分卡尺分5級對位移傳感器進行標定，每級為1mm，記錄靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的應(yīng)變值，根據(jù)千分卡尺分給出標準值，求出位移傳感器滿量程的應(yīng)變值。打開靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的設(shè)置系統(tǒng)，將該點的應(yīng)變測量轉(zhuǎn)換到位移測量，根據(jù)被標定的位移傳感器滿量程，選擇靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的位移滿量程分別輸入到靜態(tài)電阻應(yīng)變儀中，這時靜態(tài)電阻應(yīng)變儀將測量出位移傳感器位移

8、值，單位為mm;（4）千分卡尺對位移傳感器、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀再次標定，每級1 mm，共5級，為保證數(shù)據(jù)更加準確，重復(fù)上述過程1次求平均值，計算出總的相對誤差，將標定情況及計算結(jié)果記錄在表上。2力傳感器的標定（1）標定時采用力傳感器為基準值，首先將力傳感器連接到液壓千斤頂上，再將標準測力計放到加載臺座上，調(diào)整標準測力計百分表的初始值，標準測力計的讀數(shù)可依照其附帶的百分表讀數(shù)與其荷載值的對應(yīng)數(shù)據(jù)獲得，標準測力計在加載（進程）和卸載（回程）中的同一荷載所對應(yīng)的百分表讀書略有不同，試驗時要對照測力計荷載百分表讀數(shù)對應(yīng)數(shù)據(jù)操作儀器。測力計荷載與百分讀數(shù)對應(yīng)數(shù)據(jù)（600KN）測力計荷載（KN）0501001

9、50200進程百分表讀數(shù)（mm）1.0001.7042.4153.1303.846測力計荷載與百分讀數(shù)對應(yīng)數(shù)據(jù)（300KN）測力計荷載（KN）03050100150進程百分表讀數(shù)（mm）1.0001.8192.3743.7525.135（2）力傳感器的內(nèi)部接線為全橋，用萬用表測量出橋路對應(yīng)的靜態(tài)電阻應(yīng)變儀A、B、C、D各點，連接到靜態(tài)電阻應(yīng)變儀上。打開靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的電源開關(guān)，將靜態(tài)電阻應(yīng)變儀調(diào)整到應(yīng)變測量位置，然后對橋路進行初始化；（3）根據(jù)力傳感器的最大量程選擇對應(yīng)的標準測力計值，分級用液壓千斤頂加載，記錄靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的應(yīng)變值，根據(jù)標準測力計給出標準值，求出力傳感器滿量程的應(yīng)變值。（4）

10、設(shè)置要求，當(dāng)應(yīng)變測量轉(zhuǎn)換到力測量時，需要求出力傳感器的滿量程橋路電壓的毫伏值，必須將力傳感器滿量程的應(yīng)變值轉(zhuǎn)換為電壓的毫伏值，經(jīng)過推導(dǎo)公式如下：S a 2000式中a為力傳感器滿量程的應(yīng)變值S為力傳感器滿量程電壓,單位mV（5）靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的設(shè)置系統(tǒng)，將應(yīng)變測量轉(zhuǎn)換到F力測量，根據(jù)被標定的力傳感器滿量程，選擇靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的滿量程，將計算得到的S分別輸入到靜態(tài)電阻應(yīng)變儀中，這時靜態(tài)電阻應(yīng)變儀將直接顯示出力傳感器力值，單位為KN。（6）再用標準測力計標準力值對力傳感器、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀再次標定，為保證數(shù)據(jù)更加準確，重復(fù)上述過程1次求平均值，計算出總的相對誤差，將標定情況及計算結(jié)果記錄在表上。3.

11、溫度傳感器的標定（1）利用烘箱模擬大體積混凝土溫升，設(shè)定溫度20、30、40、50分階段加熱。（2）用萬用表或者數(shù)據(jù)采集儀采集上已標定的傳感器來標定烘箱溫度傳感器四、試驗數(shù)據(jù)的整理與計算1根據(jù)標定值，列表整理傳感器的對應(yīng)值，計算出平均值，同時計算相對誤差。2根據(jù)力傳感器的標定結(jié)果，作出加載時的標準測力計荷載與力傳感器荷載的對應(yīng)曲線。五、思考題 如何采用修正系數(shù)對力傳感器的讀數(shù)進行修訂，應(yīng)怎樣確定修正系數(shù)？試驗二、應(yīng)變片的粘貼和應(yīng)變測量技術(shù)一、 試驗?zāi)康?掌握應(yīng)變片的粘貼技術(shù)2熟悉電阻應(yīng)變儀的操作方法3學(xué)習(xí)和掌握利用電阻應(yīng)變片和電阻應(yīng)變儀測量構(gòu)件應(yīng)變值的半橋及全橋的接線方法。二、試驗儀器1. 電

12、阻應(yīng)變片 ,502 粘結(jié)劑 , 丙酮, 酒精等2. 電烙鐵，懾子，導(dǎo)線，膠帶，接線端子3. 萬用表，兆歐表4. 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀5. 等強度梁及砝碼三、試驗方法與步驟（一）應(yīng)變片的粘貼1檢查應(yīng)變片是否有絲柵、氣泡、霉班等，用萬用表檢查應(yīng)變片的阻值是否符合要求。2將試件（一段鋼筋）的貼片部位先用粗砂紙除去油污、銹斑等，再用細砂紙打磨至沒有斑痕，劃出定位線；用棉球蘸丙釀擦洗干凈。貼片時，用一手捏住應(yīng)變片引線，在其底層均勻地涂一層 502膠。然后準確的將其貼在定位位置上，用一小塊塑料薄膜蓋在應(yīng)變片上，用手指順絲柵方向滾動，以便擠出多余的膠水和氣泡，稍停一兩分鐘后將塑料薄膜揭去，檢查應(yīng)變片有無氣泡翹曲及

13、脫膠等現(xiàn)象。再將接線端子貼在應(yīng)變片出線端，用烙鐵將應(yīng)變片的引線分別焊在接線端子上，并將20厘米左右的細銅線焊接在接線端子上，并將細銅線固定在試件上。用萬用表檢查應(yīng)變片的阻值是否正確，以防止發(fā)生短路和斷路現(xiàn)象。3用兆歐表檢查應(yīng)變片的絕緣電阻 ,20OM以上為合格。（二）應(yīng)變測量原理及方法電阻應(yīng)變儀的讀數(shù)與其各橋臂應(yīng)變片的應(yīng)變值有如下關(guān)系：r= 1-2+3-4 利用電橋的這一特征，可以達到多種測量目的。試驗中，采用的試件為懸臂的等強度梁，測量在其自由端施加集中力時的彎曲應(yīng)變。等強度梁的截面高度是不變的，而寬度隨加載點與被測截面的距離線性變化（b=aX），因此等強度梁上下表面的應(yīng)力（絕對值）為：即上

14、下表面的應(yīng)方沿其軸向是均勻的 , 不隨位置而變化。在等強度梁上 , 上下表面沿軸向各布置 2 個應(yīng)變片 ( 上表面R1，R3， 下表面R2，R4); 另外，在梁的底上布置2個溫度補償片(R5，R6)。利用這些應(yīng)變片可以組成多個不同的橋路。電橋的基本接法有兩種，半橋和全橋。半橋只在相鄰的兩個橋上有應(yīng)變片，其余兩邊固定電阻，通常以無下標的R表示。每一個應(yīng)變片反應(yīng)出的應(yīng)變值包含荷載作用和溫度影響兩部分，按迭加原理可以寫成 =r+1分別表示荷載和溫度，而荷載又可分為彎距、軸力等。圖21等強度梁試驗包括半橋和全橋各兩個實驗。1) 半橋接法與測量a 接法（圖 2-2）這時溫度補償由專用的溫度補償片（R5）

15、完成。r=1-5=（1m+1t）-（5m+5）而1m=m，5m=0，1t=5t 則r=m 圖22b 接法 (圖 2-3)這里以工作片互為溫度補償片，而讀數(shù)為實際應(yīng)變的兩倍，靈敏系數(shù)提高了。r=1-3=（1m+1t）-（3m+3t）=2m圖232) 全橋接法與測量a 接法 ( 圖 2-4)此種接法采用兩個工作片和兩個補償片。r=1-5+2-6=2m圖24b 接法 ( 圖 2-5) 這種接法四個橋臂都是工作片，靈敏系數(shù)提高到 4 倍。r=1-3+2-4 =2m圖253) 加載試驗分別按上述四種接法接通橋路，首先在初始荷載下將應(yīng)變儀預(yù)調(diào)平衡，利用標準磚碼加載，將各級荷載相應(yīng)的應(yīng)變值記錄下來，并重復(fù)三

16、次，計算平均值。四、試驗數(shù)據(jù)的整理與計算1. 按試驗要求列表整理出各種測量數(shù)據(jù)。2. 討論各種橋路接法優(yōu)點和使用條件，半橋接法和全橋接法的相應(yīng)數(shù)據(jù)是否與理論推導(dǎo)的關(guān)系一致。3. 分析理論值與實測值的差異原因。實驗三、混凝土靜彈性模量及泊松比測定試驗一、試驗?zāi)康?. 學(xué)習(xí)和全面掌握綜合運用常用儀器和設(shè)備進行完整的結(jié)構(gòu)靜載試驗的方法。2. 通過對混凝土軸心受壓橫向及縱向應(yīng)變的測定，對實驗數(shù)據(jù)進行處理分析，掌握簡單靜載試驗的基本過程。二、試驗儀器1. 電阻應(yīng)變片 ,502 粘結(jié)劑 , 丙酮, 酒精等2. 電烙鐵，懾子，導(dǎo)線，膠帶，接線端子3. 萬用表，兆歐表4. 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀6. 混凝土軸心抗壓試

17、件7. 200噸伺服壓力試驗機三、試驗裝置 100*100*300mm混凝土軸心抗壓試件軸心受壓，側(cè)面三分之一段貼橫向和縱向應(yīng)變片。四、試驗內(nèi)容1觀察和了解混凝土軸心受壓的加載裝置、支座形式、掌握混凝土軸心受壓加載方法的簡單靜力試驗。2. 熟悉并掌握混凝土軸心受壓靜力試驗的測試內(nèi)容及相應(yīng)的測點布置。3. 觀察和了解所用測量儀的使用方法及其安裝，連接和調(diào)試等操作過程。4進行混凝土軸心受壓測試靜彈性模量和泊松比試驗的全過程。5進行數(shù)據(jù)處理，編寫實驗報告五、試驗步驟1檢查混凝土試件的幾何尺寸和試驗裝置、加載設(shè)備和支座等情況。2檢查混凝土軸心抗壓試件所有測點的位置、應(yīng)變計的粘貼質(zhì)量等。3按要求安裝測量

18、儀器、連接應(yīng)變計與應(yīng)變儀的導(dǎo)線，連接所有測量儀器。4對所有測點的測量儀器進行調(diào)試。5預(yù)加載，以檢查所有儀器和設(shè)備的工作狀態(tài)。6正式加載，分五級加載至最大試驗荷載，然后分二級卸載至零，每次都要對所有的儀器進行讀數(shù)和記錄。六、試驗結(jié)果的整理與分析混凝土軸心抗壓試件原始數(shù)據(jù)： 截面面積 A：100*100mm2 應(yīng)變計電阻 120歐1 繪制混凝土軸心抗壓試件實測的荷載應(yīng)變曲線（消除原始值影響）。2根據(jù)各測點的實測應(yīng)變值和截面參數(shù)，計算給定各級荷載下的實際應(yīng)力值以及測定的的應(yīng)變值值，填入繪制的表格內(nèi)并畫出應(yīng)力應(yīng)變曲線。3具體分析試驗結(jié)果和誤差產(chǎn)生的原因。試驗四、鋼網(wǎng)架、鋼桁架的靜載試驗一、試驗?zāi)康?.

19、 學(xué)習(xí)和全面掌握綜合運用常用儀器和設(shè)備進行完整的結(jié)構(gòu)靜載試驗的方法。2. 通過對鋼網(wǎng)架、鋼桁架節(jié)點位移、支座沉降以及桿件內(nèi)力的測量及測量結(jié)果的處理分析，掌握靜載試驗的基本過程。二、試驗儀器1. 鋼桁架 2. 鋼網(wǎng)架 3. 加荷承力架 4.力傳感器 5. 電阻應(yīng)變儀 6.油泵 7機電百分表 8磁性表座 9. 千斤頂三、試驗裝置圖31 鋼網(wǎng)架試驗裝置圖圖32 鋼桁架試驗裝置圖圖中桿件兩側(cè)均貼有電阻應(yīng)變片，可測出對應(yīng)桿件的應(yīng)變值。百分表F1、F2分別測量網(wǎng)架在加載過程中的支座沉降值。F3測下弦跨中撓度。由于支座沉降值的影響，應(yīng)采用下列計算公式：四、試驗內(nèi)容1觀察和了解鋼網(wǎng)架、鋼桁架的加載裝置、支座形

20、式、掌握鋼桁架加載方法的靜力試驗。2. 熟悉并掌握鋼網(wǎng)架、鋼桁架靜力試驗的測試內(nèi)容及相應(yīng)的測點布置。3. 觀察和了解所用測量儀的使用方法及其安裝，連接和調(diào)試等操作過程。4進行鋼網(wǎng)架、鋼桁架靜力試驗的全過程。5進行數(shù)據(jù)處理，編寫實驗報告五、試驗步驟1檢查鋼網(wǎng)架、鋼桁架的幾何尺寸和試驗裝置、加載設(shè)備和支座等情況。2檢查鋼網(wǎng)架、鋼桁架所有測點的位置、應(yīng)變計的粘貼質(zhì)量等。3按要求安裝測量儀器、連接應(yīng)變計與應(yīng)變儀的導(dǎo)線，連接所有測量儀器。4對所有測點的測量儀器進行調(diào)試。5預(yù)加載，以檢查所有儀器和設(shè)備的工作狀態(tài)。6正式加載，分五級加載至最大試驗荷載，然后分二級卸載至零，每次都要對所有的儀器進行讀數(shù)和記錄。六、試驗結(jié)果的整理與分析鋼網(wǎng)架原始數(shù)據(jù)： 截面面積 A：488.922mm2 彈性模量 E：2.06105MPa鋼桁架原始數(shù)據(jù)： 6.3 截面面積 A： 8.45cm2 14 截面面積 A： 18.5cm2 彈性模量 E： 2.06105M