工字鋼簡(jiǎn)支梁靜力荷載試驗(yàn)

工字鋼簡(jiǎn)支梁靜力荷載試驗(yàn)學(xué)院城建學(xué)院專(zhuān)業(yè)工程管理年級(jí)2011級(jí)姓名張婧銀學(xué)號(hào)20111150111指導(dǎo)老師林帆老師2013年12月9日一、試驗(yàn)?zāi)康恼莆展ぷ咒摵?jiǎn)支梁構(gòu)件的靜荷載試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法和計(jì)算原理；學(xué)會(huì)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)組織計(jì)劃的設(shè)計(jì)方法和步驟；掌握簡(jiǎn)支梁試件的安裝就位技術(shù)；鞏固百分表，應(yīng)變片，裂縫綜合測(cè)試儀的實(shí)驗(yàn)原理和操作方法；研究工字鋼簡(jiǎn)支梁的力學(xué)性能，以及各受力階段應(yīng)變（應(yīng)力）分布和變形特征；6.對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的總結(jié)和分析，并對(duì)結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行評(píng)定。試驗(yàn)原理和方法百分表原理：測(cè)桿上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，側(cè)桿上的齒條就帶動(dòng)齒輪，使指針按一定比例關(guān)系轉(zhuǎn)動(dòng)，從而表示出側(cè)桿相對(duì)于表殼的唯一值。使用方法：使用時(shí)，將位移計(jì)安裝在磁性表架上，用表架橫桿上的頸箍夾夾住位移計(jì)的頸軸，并將測(cè)桿頂住測(cè)點(diǎn)，使測(cè)桿與測(cè)面保持垂直。表架的表座應(yīng)放置在一個(gè)不動(dòng)點(diǎn)上，打開(kāi)表座上的磁性開(kāi)關(guān)以固定表座。電阻應(yīng)變片原理：電阻絲具有應(yīng)變效應(yīng)，當(dāng)構(gòu)件受力變形時(shí)，金屬絲的長(zhǎng)度和橫截面積也隨著構(gòu)件一起變化，進(jìn)而發(fā)生電阻變化。并通過(guò)電阻應(yīng)變儀把試件的應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)換成電阻的變化，再經(jīng)轉(zhuǎn)化求得試件的應(yīng)變。使用方法：將應(yīng)變片牢固粘貼于試件上，再用導(dǎo)線將應(yīng)變片與無(wú)線電阻應(yīng)變儀焊接，將無(wú)線通訊控制器和電腦連接，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后通過(guò)無(wú)線接收和信號(hào)轉(zhuǎn)換在電腦上直接觀測(cè)。三、儀表設(shè)備1.電阻應(yīng)變片—技術(shù)指標(biāo)：電阻：120Ω靈敏度系數(shù)：2.082.靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀：配置導(dǎo)線，十字螺絲刀，電烙鐵；3.百分表—技術(shù)指標(biāo)：刻度值：0.01mm最大量程：10mm測(cè)量精度：0.01mm；4.工字型鋼梁，分配梁（鋼梁），反力架（帶擋板）；5.液壓千斤頂（加載極限為100kN）四、試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 1.試驗(yàn)試件（實(shí)測(cè)尺寸） 1-試驗(yàn)梁；2-分配梁滾動(dòng)鉸支座；3-分配梁；4-千斤頂；5-固定鉸支座；6-反力架及擋板2.加載方案加載圖示加載方法①預(yù)加載：將分配梁的自重以及千斤頂?shù)瓤缰性O(shè)備作為預(yù)加載值；②分級(jí)加荷：若是普通鋼筋混凝土梁要分三級(jí)加載，在正常使用范圍內(nèi)，每級(jí)取其荷載值的20%，一般分5級(jí)加載至正常使用荷載，超過(guò)正常使用荷載后，每級(jí)取其荷載值的10%，當(dāng)荷載價(jià)值承載能力計(jì)算值的90%以后，每級(jí)取正常使用荷載的5%加至破壞。而該實(shí)驗(yàn)中使用的是工字型鋼梁，正加載極限內(nèi)是不會(huì)發(fā)生破壞的，加載目的在于觀測(cè)其變形情況。該工字鋼梁為HPB235鋼，查表可知其fy=210Mpa,荷載分級(jí)：級(jí)數(shù)12345678荷載/KN010203040507080③然后分級(jí)卸載，分兩級(jí)卸完，每級(jí)卸載40kN。 3.觀測(cè)方案（1）撓度觀測(cè)為了求得梁的真正能夠撓度，必須注意支座沉陷的影響。在試驗(yàn)時(shí)由于荷載的作用，試件兩個(gè)端點(diǎn)處支座常常會(huì)有沉陷，以致使試件產(chǎn)生剛性位移，因此，如果跨中的撓度是相對(duì)地面進(jìn)行測(cè)量的話，則同時(shí)還必須測(cè)定梁兩端支承面相對(duì)同一地面的沉降值，所以最少要布置三個(gè)測(cè)點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)布置在梁兩端支座處和跨中位置，正位安置百分表，跨中處安放在腹板邊緣,即下翼緣板的上表面，以變影響應(yīng)變片的粘貼。（2）應(yīng)變測(cè)量設(shè)計(jì)進(jìn)行受彎構(gòu)件試驗(yàn)時(shí)要測(cè)量由于彎曲產(chǎn)生的應(yīng)變，在梁承受正負(fù)彎矩最大的截面或彎矩有突變的截面上布置測(cè)點(diǎn)。如果只要求測(cè)量彎矩引起的最大應(yīng)力，則只在該截面上下邊緣纖維處布置測(cè)點(diǎn)，為了減少誤差，上下纖維上的儀表均應(yīng)設(shè)在梁截面的對(duì)稱(chēng)位置上或在對(duì)稱(chēng)軸的兩側(cè)各設(shè)一個(gè)儀表，以求取它們的平均應(yīng)變。該實(shí)驗(yàn)中，五個(gè)應(yīng)變片皆粘貼在跨中，上翼緣板和下翼緣板各兩片，腹板上粘貼一片。翼緣板上的應(yīng)變片離梁邊緣20mm，腹板上的應(yīng)變片要貼在其正中。如圖： 4.注意事項(xiàng)反力架上要有擋板以作為保護(hù)措施；應(yīng)變片的粘貼要符合要求；百分表要能正常工作；導(dǎo)線連接是要正確，不可出現(xiàn)短路；焊接和加載過(guò)程要注意安全。試驗(yàn)步驟安裝試件，試件在壓力機(jī)上就位，要求試件垂直、穩(wěn)定、荷載著力點(diǎn)的位置正確、接觸良好，并要做到試件為偏心受力而對(duì)試驗(yàn)機(jī)本身是中心受力，以保護(hù)試驗(yàn)機(jī)，并標(biāo)好測(cè)點(diǎn)位置，用砂紙打磨，保證表面的清潔；安裝儀器儀表，在跨中下翼緣板上表面和兩支座處安放百分表支架和百分表，在跨中的上下翼緣板和腹板上粘貼應(yīng)變片，并焊接線路，聯(lián)線調(diào)試；做好調(diào)試和檢查工作確保線路的通路后，進(jìn)行預(yù)加載，觀察所有儀器是否能正常工作；按加載方案和觀測(cè)方案進(jìn)行正式試驗(yàn)加載和觀察并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)實(shí)驗(yàn)的工作情況作出評(píng)價(jià)。試驗(yàn)結(jié)果整理和分析本實(shí)驗(yàn)中所用工字鋼為HPB235,14號(hào)鋼，其相關(guān)參數(shù)為h=140mm,b=80mm,d=5.5mm,t=9.1mm,r=7.5mm,=3.8mm,截面尺寸=21.516,,，E=2.1×10５N/mm2 1.計(jì)算各級(jí)荷載作用下的理論撓值計(jì)算各級(jí)荷載作用下的理論應(yīng)變值（，）級(jí)數(shù)12345678荷載/KN010203040507080理論撓度ｍｍ00.04760.09510.14270.19020.23780.33290.3805理論應(yīng)變0187373560747934130714943.分析計(jì)算值與實(shí)測(cè)值得符合程度，分析差異原因①測(cè)撓度時(shí)支座下沉，應(yīng)進(jìn)行修正：②應(yīng)變修正七、實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程（根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了調(diào)整）１.加載方案加載一次，分三級(jí)加載，分別加載至5kN、7.5kN、10kN卸載時(shí)，一次卸載2.觀測(cè)方案①應(yīng)變片的布置———采用1/4橋電路；②在工字梁跨中布置兩個(gè)應(yīng)變片，上翼緣板表面和跨中腹板處。3.實(shí)驗(yàn)步驟（1）在靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀上按照要求輸入電阻應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)，阻值，及其他參數(shù)；（2）根據(jù)觀測(cè)方案確定的加載點(diǎn)位置，在距簡(jiǎn)支梁一端650mm處劃定應(yīng)變片黏貼位置，打磨工字鋼，并粘貼應(yīng)變片，在另一金屬棒上粘貼溫度補(bǔ)償片；（3）等應(yīng)變片粘結(jié)劑風(fēng)干后，用電烙鐵將三電阻應(yīng)變片的導(dǎo)線與靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀器的導(dǎo)線焊接起來(lái)；（4）布置支座，支座中心對(duì)準(zhǔn)刻度尺600mm處，沿著支座中心線位置，在支座長(zhǎng)邊的中間位置放置滾動(dòng)鉸支座，使得跨間距為1200mm；（5）架設(shè)簡(jiǎn)支梁，與滾動(dòng)支座搭接長(zhǎng)度50mm，保證與支座長(zhǎng)邊方向垂直，固定不動(dòng)；（6）在距工字鋼簡(jiǎn)支梁兩端450mm處放置分配梁滾動(dòng)支座，固定滾動(dòng)支座，安裝分配梁，使分配梁與工字梁對(duì)稱(chēng)；（7）將百分表架設(shè)到預(yù)定位置，連接測(cè)力計(jì)，將電阻應(yīng)變片導(dǎo)線連接到靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量?jī)x上；（8）安裝好擋板，卸載后重新施加一較小的力，打開(kāi)測(cè)力計(jì)以及靜力測(cè)試儀，調(diào)試儀器使各數(shù)值為零；（9）進(jìn)行加載，記錄數(shù)據(jù)，處理結(jié)果并分析。數(shù)據(jù)處理荷載/ＫＮ百分表左/mm百分表中/mm百分表右/mm跨中撓度/mm理論應(yīng)變跨中/實(shí)測(cè)應(yīng)變跨中/理論值實(shí)驗(yàn)值01.523.951.9054.470.742.710.8510.02130.323-83-626.930.492.360.6150.03300.430-123-969.580.231.990.370.04560.1605-179-13301.283.661.7450.095.實(shí)驗(yàn)分析（一）數(shù)據(jù)主要分析（1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果中理論應(yīng)變和實(shí)際應(yīng)變基本吻合，但是但是撓度偏差甚遠(yuǎn)；（2）對(duì)于撓度測(cè)量過(guò)程進(jìn)行反思，讀數(shù)和操作都嚴(yán)格按規(guī)定來(lái)進(jìn)行，但是理論值和實(shí)驗(yàn)值確實(shí)對(duì)不上，分析原因可能是支座是橡膠支座，而梁是鋼梁，受力后，膠支座變形較大