橋梁結構試驗實驗指導書樣本

《橋梁結構試驗》實驗指導書同濟大學橋梁實驗室二〇〇九年三月

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u實驗一接橋方式和靜態(tài)電阻應變儀使用 敏捷度系數(shù)導線電阻應變計電阻表2-3（續(xù)）應變計連接序號用途現(xiàn)場實例與采集箱連接輸入參數(shù)方式五全橋(4片工作片)合用于只測拉伸壓縮應變敏捷度系數(shù)導線電阻應變計電阻泊松比方式六全橋(4片工作片)合用于只測彎曲應變敏捷度系數(shù)導線電阻應變計電阻實驗三簡支梁自振特性參數(shù)測定實驗一、實驗目⒈學習用自由振動法和逼迫振動法測構造物頻率、振型、阻尼比等自振特性參數(shù)辦法。⒉理解電磁激振，加速度計測振兩套儀器功能和使用。⒊初步理解用模態(tài)實驗法測自振特性參數(shù)辦法。二、實驗規(guī)定⒈畫出實驗儀器配套框圖，弄清實驗原理，理解所用儀器技術性能并學會操作。⒉計算鋼簡支梁各階固有頻率，作為實驗盼望值，并將實測值與之比較。三、實驗儀器和設備JZ-1型電動式激振器 1臺ZJY-601A型振動教學實驗儀 1臺YJ-2壓電式加速度計 2枚DASP動態(tài)信號采集儀 1套四、實驗內容和環(huán)節(jié)⒈熟悉儀器由指引教師簡介各儀器性能指標以及它們之間配套原理。⒉實驗準備⑴熟悉ZJY-601A型振動教學實驗儀上各鍵、鈕、表頭等，并將它們置開機前規(guī)定狀態(tài)（電源關閉）。⑵把激振器安裝在梁3L/8位置。⑶把傳感器安頓在梁（質量塊位置）上。⑷所有儀器接線完畢，須檢查的確無誤，方可開機。⑸依照被測振動幅值、頻率等選取適當衰減檔。⑹用手輕輕點觸實驗梁使其自由振動，觀測每個點與否均有輸出，逐點調節(jié)。至此，所有準備工作就緒。⒊實驗環(huán)節(jié)⑴逼迫振動法①頻率測量：逐級調撥振教儀上頻率調節(jié)鈕，使激振器輸出力推動梁體振動，并觀測分析儀上信號輸出，尋找共振峰值，在確為最大幅值處，記錄下相應頻率，并觀測、擬定每個頻率相應各測點相位。如此繼續(xù)下去，找出第2、第3頻。②振型測試：將傳感器從梁上取下，只剩一枚，繼續(xù)做振型測試（也可以用各種拾振器一起測）。按前述辦法，在各共振頻率處，固定振源頻率、幅值不變，沿梁長度方向逐點測量幅值，從f1、f2到f3為止，并記錄各相應值，繪制振型曲線。③繪制共振曲線：用1個通道（即1個傳感器）記錄共振頻率f1（或f2、f3）附近頻率響應。詳細以2Hz為間隔，在共振頻率前、后掃描，并記錄下響應信號頻率和幅值。以頻率為橫坐標，輸出幅值為縱坐標，繪制共振曲線。在曲線上用半功率帶寬法求阻尼測量：該項測量只規(guī)定做某階頻率。⑵自由振動衰減法以小橡皮錘在梁跨中單擊，記錄梁自由振動曲線。重復記錄三次。分析梁頻率和阻尼比。⑶模態(tài)實驗法由指引教師為同窗演示模態(tài)實驗（全過程）。五、實驗報告（至少應涉及如下內容）⒈測量簡支梁幾何尺寸，計算1、2、3階固有頻率，并與實測值比較。{等截面簡支梁前三階頻率計算公式：式中：為各階圓頻率，為抗彎剛度，為單位質量，為梁長。}⒉依照逼迫振動和自由振動實測記錄數(shù)據，求出三階頻率和振型曲線，并求阻尼比。⒊自行設計本實驗測試儀器框圖、登記表格等。實驗四數(shù)顯回彈儀和超聲波探測儀使用一、數(shù)顯回彈儀使用⒈實驗目⑴理解數(shù)顯回彈儀功能和性能。⑵熟悉掌握ND數(shù)顯回彈儀用法。⒉實驗儀器ND型回彈儀 1個ND顯示屏 1臺測試鋼鉆 1塊混凝土梁 1根30cm鋼尺、石筆 若干⒊實驗過程⑴由指引教師簡介ND型數(shù)顯回彈儀功能和用法⑵磨平混凝土梁表面，在梁上畫16個3×3cm方格⑶儀器操作①將回彈儀與顯示屏相連②按“ON”鍵，打開儀器儀器先顯示：回彈儀及顯示屏編號；軟件版本和電池使用壽命等。（如無顯示，應更換電池）儀器接著顯示測試界面，如右圖（圖中值為儀器最后一次使用時值）。③輸入基本參數(shù)（見附錄，本教學實驗不設這項）④雙手持回彈儀在梁上稍用力頂推一下，使回彈儀撞桿彈出。⑤雙手持回彈儀將回彈儀對準被測混凝土梁上方格交會點（注意必要與被測面保持垂直），用力按下，儀器發(fā)出一聲響，顯示屏即顯示測值。⑥重復以上過程，共測16點。⑦按END鍵結束測試，儀器自動計算并輸出平均值、最大最小值和混凝土強度等參數(shù)。⑧雙手持回彈儀在梁上稍用力頂推一下，使回彈儀撞桿收回。⒋實驗規(guī)定⑴實驗前詳細閱讀本實驗附錄中儀器闡明某些。⑵本儀器為高檔電子儀器，價格昂貴，使用中請愛惜、愛護。⒌附錄⑴儀器技術參數(shù)可存儲5000次測量值，LCD為128×128RS232接口，可打印或與PC機連接沖擊能量：2.207Nm測量范疇：10～70N/mm2測試精度：±0.2R溫度范疇：-10O℃～+60O℃電池：6×LR6，1.5V，60h⑵基本設立顯示屏上菜單ImpactDirection(沖擊方向)ImpactDirection(沖擊方向)MeanValue（均值）MeasureSeriesNo.（測試編號）Conversion（換算）Corrections（修正）DisplayRange（顯示范疇）LimitValues（限值）Language（語言）Data/Time（日期/時間）DataOutput（數(shù)據輸出）Selectby↑↓StartbySTARTEndbyEND①沖擊方向回彈值與強度轉換關系，總是與沖擊方向關于。非水平測試時，依照預先設立方向自動校正回彈值。②計算平均值測試n（n可預設）次后，將自動計算平均值，或按“END”計算平均值。③測試編號每測試完一次后，編號自動增長。④換算a)混凝土強度單位有N/mm2，MPa，psi及kg/cm2可選。b)通過轉換曲線，由回彈值R可計算混凝土強度。儀器內置有兩條曲線：7天（β7）齡期和14-56天（β28）齡期混凝土換算曲線。SetCurveNr=1SetCurveNr=1a=+0.0152b=+0.65c=-7.2β(N/mm2)=aR2+bR+c=+0.015R2+0.65R-7.2Adjustby↑↓←→EndbyMENUorEND用鍵盤可自行編設5條換算關系曲線。用某一類混凝土構件可以擬定回彈值R和抗壓強度β之間關系。固定構件（如在構件上加40KN壓力），彈擊20次，然后對這些構件做抗壓破壞測試，得出抗壓強度。然后從R和β一一相應值算出曲線數(shù)學形式。⑤修正a)形狀修正因子αs原則β7和β28曲線是用200mm立方試塊做實驗得出。若要用它們來測定其他形狀構件，必要用αs進行修正。b)時間修正因子αt用時間修正因子可修正混凝土齡期影響。齡期750100200400800時間因子1.2-1.01.00.940.870.790.7時間修正因子在測試圖中不顯示，它和測試數(shù)據在一起。c)異常值刪除異常值可用“print”鍵刪除進行如下設立后，可自動進行刪除異常值：0不刪除異常值M1刪除最大最小值，但至少要有6個測試值M3刪除偏離平均值20%值，彈擊次數(shù)會依照所刪除次數(shù)自動減少。當儀器發(fā)出4聲時，表白規(guī)定用新值代替刪除值。⑥顯示范疇可以調節(jié)測試范疇。⑦限值處在該限值范疇內回彈值才有效，該限值不保存。⑧語言英語、法語、德語、日語、意大利語等可選取。⑨日期/時間內部時鐘將測試日期、時間與測試值共同保存。⑩數(shù)據輸出數(shù)據格式為RS232C：9600，N，8，1。當達到最大存儲量時，最早值被覆蓋?？砂褦?shù)據傳播到PC機、刪除內存數(shù)據、顯示內存數(shù)據、打印等。⑶檢查測6000次后，必要在測試鋼鉆(No.31009000)上檢查回彈儀。將鋼鉆放在結實、光滑表面，沖擊桿端與鋼鉆接觸面必要清潔。必要達到鋼鉆上所標注標定值（普通為80±2）。若超過容許范疇，必要送至計量中心進行校準。二、超聲波探測儀使用⒈實驗目⑴理解數(shù)字超聲波探測儀功能和使用性能。⑵熟悉掌握TICO型超聲波探測儀用法。⒉實驗儀器TICO型超聲波探測儀 1臺壓電發(fā)射、接受傳感器 各1個帶裂縫混凝土梁 1根30cm鋼尺、石筆 若干⒊實驗過程⑴由指引教師簡介TICO型超聲波探測儀功能和用法⑵擬定被測混凝土梁，在裂縫處畫線⑶儀器操作①將傳感器與儀器相連②按“ON”，打開儀器（注意必要先將傳感器與儀器連線再打開電源）。儀器先顯示：儀器編號；軟件版本和電池使用壽命等。（如無顯示，應更換電池）儀器接著顯示測試界面，如右圖（圖中值為儀器最后一次使用時值;詳細闡明見附錄）。③混凝土強度測定采用非直接傳遞辦法（如下(右邊)圖）a)定測量點，在測量點上涂凡士林；b)在菜單上設定距離、實驗號和R；c)按自動儲存模式測試。按START鍵，在“t”顯示過程中，穩(wěn)定3秒鐘，聽到一聲響聲，并顯示速度值。按STORE鍵存儲。如重新做，按START鍵。④裂縫深度測量（參閱右圖“裂縫測量界面”）a)在試件上畫距離b和2b；b)按START鍵，b欄顯示距離，同步發(fā)出聲波；c)把傳感器安放在b-b，只要測量值穩(wěn)定3秒鐘，聽到一聲響聲，顯示t1值。按STORY鍵存儲；d)把傳感器安放在2b-2b，只要測量值穩(wěn)定3秒鐘，聽到一聲響聲，顯示t1值。按STORY鍵存儲；e)在c欄內顯示裂縫深度。注意：t2必要不大于兩倍t1，否則裂縫深度不會被顯示。⒋實驗規(guī)定⑴實驗前詳細閱讀本實驗附錄中儀器闡明某些。⑵本儀器為高檔電子儀器，價格昂貴，使用中請愛惜、愛護。⒌附錄⑴儀器技術參數(shù)固定存儲250次測量值，LCD為128×128RS232接口與PC機連接測量范疇：15～6550μs（54KHz傳感器）辨別率：0.1μs電壓脈沖：1KV脈沖率：3Hzefgefghi溫度范疇：-10O℃～+60O℃電池：6×LR6，1.5V，30小時⑵混凝土強度測試界面水泥類型：P為波特蘭水泥；B為爐灰水泥。a——濕度或其他影響修正系數(shù)b——輸入回彈值c——測試號d——傳感器之間聲波傳遞時間e——傳感器之間距離（單位可選）f——脈沖速度v=1/tg——混凝土強度（單位可選）h——操作批示⑶菜單設定①兩發(fā)射和接受傳感器之間距離（用箭頭鍵輸入）②回彈值R通過回彈儀和脈沖速度結共計算混凝土強度（CUR69和TNO，荷蘭原則）。該數(shù)學關系由700個實驗樣本導得。在R平均值被輸入后，還必要輸入水泥型號。只有在脈沖速度如下圖范疇內時（如R30狀況下，v必要在3900m/s到4450m/s），強度數(shù)據才會顯示。③修正系數(shù)影響脈沖速度得不但是混凝土強度，尚有其他因素，如溫度、濕度和鋼筋位置等等。規(guī)范BS1881-203描述了這種影響。這兒可以用箭頭鍵輸入系數(shù)。這個系數(shù)乘以測量時間，對的時間被顯示并被用來作進一步計算。例子：溫度-4度，潮濕混凝土條件，脈沖速度增長7%。修正系數(shù)為0.93。④實驗號（每次測量后自動增長）⑤基本設定a)長度和強度單位選取(N/mm2,MPa,psi或kg/cm2)。b)標定（如右圖）本機原則54Hz發(fā)射頻率。標定可用標定桿進行