高桩码头上部结构受力特性实验

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1、河海大学港航院 上善若水 by 陈大可Hohai University 1高桩码头上部结构受力特性实验高桩码头试验模型采用几何比尺 5:1，模型长 5.2m，宽 2.5m，模型制成装配式结构。高桩码头上部结构受力特性试验主要是通过试验了解板梁式高桩码头的结构组成、传力机理和在垂直外荷载作用下板梁式高桩码头纵横梁受力特性。实验时测试码头纵横梁的振弦式应变计的频率，转化为码头纵横梁的受力状况。一、实验目的1、认识与了解板梁式高桩码头的结构组成、传力机理。2、了解与理解板梁式高桩码头在垂直外荷载作用下纵横梁受力特性。二、实验内容1、在垂直外荷载作用下码头纵梁振弦式应变计的频率测试。2、在垂直外荷载作

2、用下码头横梁振弦式应变计的频率测试。三、实验要求及注意事项1、要求做实验前，了解实验内容，理解实验原理，明确实验目的。2、实验前熟悉具体的实验步骤，记录好有关常数。3、实验时同组之间注意分工明确，协调合作。4、在实验过程中，所加荷载要轻拿轻放，注意安全，避免意外事故发生。5、注意振弦应变计粘贴时，胶水涂层应厚薄均匀，并且粘贴要牢固6、测量数据时，若发现振弦频率仪显示屏所显示的数据为 ，需要查Erl明原因。河海大学港航院 上善若水 by 陈大可Hohai University 2四、实验仪器及设备主要实验设备与仪器包括：板梁式高桩码头试验模型、振弦式应变计若干套、加载设备及铅块、采点箱与振弦频率

3、仪、计算机。板梁式高桩码头实验模型采用几何比尺 5:1，模型长 5.2m，宽 2.5m， ，模型制成装配式结构。码头上部结构主要由面板、纵梁、横梁、桩帽和靠船构件组成。面板、纵梁、横梁均采用连续结构，纵横梁采用不等高的连接方式，横梁搁置在桩帽上。前门机轨道梁下布置一对双直桩，后门机轨道梁下布置一对叉桩，中纵梁下布置单直桩。靠船构件采用悬臂梁式。整个上部构件采用整体连接方式。码头模型如图 1。加载设备及铅块见图 2，振弦式应变计见图 3，采点箱与振弦频率仪见图4。五、实验原理高桩码头是应用广泛的主要码头结构型式之一。它的工作原理是通过桩台图 1 板梁式高桩码头模型图 2 加载设备及板砖 图 3

4、振弦式应变计 图 2 加 载 设 备 及 板 砖 图 4 采点箱与振弦频率仪河海大学港航院 上善若水 by 陈大可Hohai University 3把码头上的荷载分配给桩，桩再把荷载传到地基中。板梁式高桩码头上部结构主要由面板、纵梁、横梁、桩帽和靠船构件组成。面板、纵梁、横梁均采用连续结构，纵横梁采用不等高的连接方式，横梁搁置在桩帽上。前门机轨道梁下布置一对双直桩，后门机轨道梁下布置一对叉桩，中纵梁下布置单直桩。靠船构件采用悬臂梁式。整个上部构件采用整体连接方式。垂直方向的荷载，包括上部结构自重力、固定设备自重力、堆货荷载、起重运输机械荷载、铁路荷载等以均布力和集中力的形式由面板纵梁横梁桩基

5、地基。振弦式传感器（如图 3）由受力弹性形变外壳（或膜片） 、钢弦、紧固夹头、激振和接收线圈等组成。钢弦自振频率 ，其中 为粘贴12Efll振弦式传感器处的结构应力， 为粘贴振弦式传感器处的结构应变。容易得到，当受力前后，振弦频率变化量为 ，则可得 。实验24lfE f24lfE中，板梁式高桩码头模型材料为钢筋混凝土， ， 、 由振弦7=2.810kPaE砼 l几何尺寸、材质确定。一般地， 一般为常数。应此 一式可进24l24f一步简化为 ， 为系数，本实验中 。由此可见，在振弦几何尺2=kf4k810寸确定后，振弦振动频率的变化量，即可表征该处的应变。如图 5所示，在边纵梁每一跨下部粘贴 5

6、个振弦式应变计，向码头前沿面看去，自左向右编号为 020到 034，采点箱通道编号也为 020到 034。中横梁河海大学港航院 上善若水 by 陈大可Hohai University 4每一跨下部粘贴 3个振弦式应变计，自码头后方向码头前沿编号为 000到008，采点箱通道编号也为 000到 008。所有振弦式应变计位置见数据记录表。当垂直荷载作用在码头面某一点时，垂直荷载将引起振弦式应变计频率发生变化，变化量为 ，根据公式 ，容易得到垂直荷载在振弦式应变计粘贴处引f2=kf起的应变，进而可根据材料力学知识 ，很容易的得到该点处的弯矩。zyMEI砼根据纵横梁各点弯矩值分别绘制纵横梁弯矩图，进而

7、结合港口水工建筑物所学的相关知识，对结果进行分析研究。六、实验步骤1、阅读和掌握实验目的、实验要求以及实验内容。2、了解高桩码头结构组成、传力机制、纵横梁受力特性，熟悉和掌握实验原理与操作方法。3、开启振弦频率仪、计算机电源，打开振弦频率仪的联机软件。4、按动振弦频率仪的 功能键，选择 命令菜单，进入 100点自动扫Ec9Ec图 5 板梁式高桩码头纵横梁振弦式应变计测点布置图河海大学港航院 上善若水 by 陈大可Hohai University 5描自动定时测量状态，再按下 RET键，开始进行测量。5、待数据测量完毕后，按动 键，选择 命令菜单，进入串口向计算Prr8机送数状态，开始向计算机送

8、入数据。6、打开联机软件操作菜单，从仪器中接收数据，起始点号选择 000，终止点号选择 039，并确定。待数据读取完毕后存盘。7、将自控行车移动到设计的试验点位置，施加垂直荷载 ， 重复 46 步Pi骤，卸荷。8、重复 4 9步骤，直至设计荷载试验完毕。七、数据记录及处理（一）垂直荷载（大约为 ）作用在边纵梁边跨距最右边排架204180N中心 740 处。m1.1、纵梁数据记录与处理。表 1 垂直荷载作用在边纵梁边跨中部左右时纵梁数据记录与处理应变计位置初始值 加荷后值 频率平方差 仪器灵敏度纵梁应变值混凝土弹性模量纵梁使用期惯性矩纵梁中性轴距底部距离弯矩值通道编号 mHz2Hz2zkPa4m

9、Nm20 285 1172.2 1172.1 -234.43 4810-0.19 72.81053.20.073 -2.39 21 495 1443.3 1442.8 -1443.05 -1.15 0.073 -14.70 22 705 742.3 741.2 -1631.85 -1.31 .5.0.073 -16.62 23 915 846.9 846.3 -1015.92 4810-0.81 72810320.073 -10.35 24 1125 1054.1 1053.5 -1264.56 -1.01 .5.0.073 -12.88 25 1685 1186.8 1186.6 -474.

10、68 -0.38 0.073 -4.84 26 1895 1230.5 1230.4 -246.09 4810-0.20 72.81053.20.073 -2.51 27 2105 1707.1 1706.9 -682.80 -0.55 0.073 -6.96 28 2315 1018.7 1018.4 -611.13 -0.49 .5.0.073 -6.23 29 2525 1051.5 1051.2 -630.81 4810-0.50 72810320.073 -6.43 30 3080 1154.9 1157.3 5549.28 4.44 .5.0.073 56.53 31 3290 1

11、130.7 1135.6 11104.87 8.88 0.073 113.13 河海大学港航院 上善若水 by 陈大可Hohai University 60;Re30(0) 0;Re26(0) 0;Re22(0) 0;Re18(0) 0;Re13(0) 0;Re8(0)-50.00_0.00_50.00_100.00_150.00_纵梁弯矩图mm弯矩（Nm）32 3500 1294.3 1298.8 11668.95 48109.34 72.81053.20.073 118.88 33 3710 1168.0 1171.0 7017.00 5.61 0.073 71.48 34 3920 10

12、10.6 1012.1 3034.05 2.43 .5.0.073 30.91 1.2、纵梁弯矩图2.1、横梁数据记录与处理。表 2 垂直荷载作用在边纵梁边跨中部左右时横梁数据记录与处理应变计位置初始值 加荷后值 频率平方差 仪器灵敏度 纵梁应 变值混凝土弹性模量横梁使用期惯性矩横梁中性轴距底部距离弯矩值通道编号 mHzz2Hz2zkPa4mNm0 240 1393.8 1393.8 0 4810.00 72.8105.0.0951 0.00 1 395 1340.6 1340.6 0 0.00 100.0951 0.00 2 550 1284 1284 0 0.00 . 5.40.0951

13、0.00 3 850 1378.6 1378.6 0 4810.00 728100.0951 0.00 4 1048 1421.5 1421.5 0 0.00 .5.100.0951 0.00 5 1245 1424.5 1424.6 284.91 0.23 40.0951 5.19 6 1545 1941.6 1941.8 776.68 4810.62 72.8105.0.0951 14.16 7 1700 1022.9 1023.4 1023.15 00.82 100.0951 18.65 图 6 垂直荷载作用在边纵梁边跨中部左右时纵梁弯矩图河海大学港航院 上善若水 by 陈大可Hohai University 70;Re30(0) 0;Re14(0) 0;Re26(0) 0;Re8(0) 0;Re22(0)0.00_5.00_10.00_15.00_20.00_横 梁 弯 矩 图mm弯矩（Nm）8 1855 1360.2 1360.4 544.12 48100.44 72.8105.4100.0951 9.92 2.2横梁弯矩图（二）、垂直荷载（大约为 ）作用在边纵梁中跨距最右边排204180N架中心 2210 处m1.1、纵梁数据记录与处理表 3 垂直荷载作用在边纵梁中跨中部左右时纵梁数据记录与处理应变计位置初始值