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1、结构工程试验指导书李美娟主编课题组教师参编土木工程系2014-11-27 实验 仪器仪表的认识与使用一、试验目的认识结构实验中常用的各种机械式量测仪表，通过示范表演和操作练习，进一步巩固课堂上讲授的知识，基本上掌握操作技能，为正确进行静载实验做好准备。本实验属于验证性实验。二、试验内容1、接触式位移计熟悉百分表、千分表的表盘刻度划分，掌握读数方法。观看百分表与磁性表座配合使用示范，并亲手安装之。2、手持式应变仪实测两标距间的延量，进行读书练习。3、读数显微镜实测一细线的宽度，进行读数练习。4、万用表 实测电池的电压，进行读数练习。实测电阻应变片电阻，进行读数练习。5、兆欧表实测电阻应变片电阻，
2、进行读数练习。6、实测等强度梁的挠度值。三、试验仪表及器材1、钢筋混凝土简支梁及附加装置。2、钢尺（或卷尺）一把。3、百分表或千分表一块。4、磁性表座一个。四、试验步骤1、测量等强度梁的厚度t。2、在梁上安装带有磁性表座的百分表。3、测量支座至百分表的距离。4、记录百分表的初始读数。5、分级加荷载：5N、10N、15N，每次加荷5分钟，测读百分表的读数，填入下表。6、分级卸载，测度百分表的读数，填入下表。重复加载三次。五、试验报告 荷 载支座表（1）/mm跨中表（2）/mm支座表（3）/mm跨中挠度 f = ( 2 ) (1)+(3 )/2P N读 数读数差读 数读数差读 数读数差实验 结构模
3、型的设计及制作实验本实验条件是原型为两端简支的受压短柱，截面面积，400*400，采用c20混凝土制成，设计荷载为N176*104N，求该简支受压柱的相似条件。并制作该模型。1.实验原理 由于受实验规模、实验场所、设备容量的等各条件的限制，绝大多数结构试验的实验对象采用的是结构模型，它是按照原型的整体、部件或构建复制的实验代表物，而且较多的采用缩小比例的模型进行实验。 结构实验中采用的实验模型一般可分为相似模型和缩尺模型。 缩尺模型实质上是原型结构缩小几何尺寸的实验代表物，它并不遵循严格的相似条件。缩尺模型用以研究结构性能、验证设计假定与计算方法的正确性，并可以将实验结果所证实的一般规律和计算
4、方法推广到原型结构中去。 相似模型要求比较严格的相似条件，即要满足几何相似、力学相似和材料相似。它是用适当的缩尺比例和相似材料制成，在模型上施加相似力系，使模型受力后重演结构的实际工作状态，最后根据相似条件，由模型试验结果推演原型结构的工作性能。本实验属于验证性实验2.实验仪器 试模、混凝土振动泵、铁锹、量筒、磁盘、磅秤、抹布。3.实验步骤 （1）根据相似原理求相似条件。确定模型尺寸，对于局部性、研究结构强度的模型，选较大尺寸，其比例尺寸可选为原型的1/4-1。整体结构一般选原型的1/20-1/2。本实验选用长度相似系数为SL=lm/lP=bm/bP =hm/hP,则面积相似准数SA=SL2,
5、截面模量相似准数SW=SL3，惯性矩相似准数SL=SL4。截面上的正应力为=N/A。将该式两边同时除以得到1= N/A截面上压缩应变= N/EA。将该式两边同时除以得到1=N/EA。故原型与模型的两个相似准数为1= N/A，2=N/EA根据第三相似定理，模型与原形的相似准数相等，从而有1= Np/pAp= Nm/mAm 2=Np/EpApp= Nm/EmAmmm=(Nm/ Np)(Ap/Am) p=Spp /SL2m=(Nm/ Np)(Ap/Am)（Ep/Em）=Spp /(SE SL2)（2）模型混凝土一般采用微粒混凝土、环氧微粒混凝土等材料置模浇注的方法制作。本实验制作强度模型材料采用微粒
6、混凝土，是按照相似比缩小混凝土骨料的粒径进行级配。原模型采用c20混凝土，坍落度采用30-50mm，最大粒径采用10mm。混凝土的参考质量配合比：1：1.852：6.7：15.63。（3）施加荷载。荷载大小和作用位置与原型成比例。施加荷载为原设计荷载的1/16，位置与原来的位置相同。（4）边界条件。在施加荷载时，两端仍然采用简支的形式。4.实验及实验报告（1）写出推导强度相似条件的过程。（2）在本实验中采用长度相似比例为多少？（3）混凝土中采用的各材料的质量各是多少？（4）在强度实验中，若原模型边界条件为简支，则实验模型的边界条件为哪种形式。实验 电阻应变片的粘贴技术一、试验目的1、掌握电阻应
7、变片的选用原则及方法；2、掌握常温用电阻应变片的粘贴技术；3、学习常温用电阻应变片的预埋粘贴技术，为后继的电阻应变测量的实验，做好试件上黏贴应变片、接线、防潮、检查等准备工作。本实验属于验证性实验二、试验仪器及器材万用表、KH502粘结剂、钢筋试件、 皮老虎、电烙铁、镊子、放大镜、引线、酒精棉球、电阻应变片、砂布、玻璃纸、小刀、砂纸 、兆欧表、环氧树脂、焊锡膏、焊锡丝等三、试验步骤应变片粘贴工艺程序为：检查分选试件表面处理贴片固化处理粘贴质量检查固定导线。（一）选片及处理1、选片（1）根据试验及试件的要求确定所选应变片形状、类别、规格及型号；（2）外观检查：a.用放大镜检查、分选应变片，剔除丝
8、栅有形状缺陷、片内有气泡、霉点、锈斑等。阻值检查：b.用兆欧表或万用表检查阻值，选用多片时阻值差异不大于0.5%R；2、试件处理除去试件表面漆层、电镀层、锈斑、污垢等覆盖层。钢筋件：（1）将试件打出平滑面，面积大于片的30左右；（2）砂纸细磨达到光亮无凸凹缺陷，且条纹呈现出45交叉斜线；3、划线选定贴片位置，贴片位置应在形心主轴上，对处理过的面积外围划出测点中心线。4、擦洗钢筋件：（1）用脱脂棉球将表面灰垢擦掉；（2）棉球沾无水酒精清洗表面。（二）贴片1、涂胶、贴片钢筋件：在桁架左右半边各杆件表面各贴一片使用502 胶或环氧树脂胶，右手捏住应变片引线，左手上胶，胶应薄且均匀，校正方向贴好。再垫
9、上玻璃纸或塑料薄膜，用手指稍加滚压挤出多余的胶，约1min后轻轻掀开薄膜，检查有无气泡、翘曲等现象，否则应重新黏贴。贴片后必须使粘贴剂充分干燥，以保证固化后能传递试件的变形和保证应变片的绝缘度。快干胶和环氧树脂胶均靠自然干燥固结，故当温度太低时，可用红外线灯烘烤。2、绝缘处理及导线固定钢筋件：（1）固化后将引线焊接固定，缠透明胶带纸，（2）将引线与外部连接焊好，24 小时固化后方可进行贴片阻值检查，应变片电阻值应无明显变化，万用表检查电阻及绝缘电阻（200 兆欧）。用万用表检查是否通路，如属焊点脱开尚可补焊。混凝土试件：（1）将端子贴好；（2）将引出线与测量导线焊好，用万用表检查阻值。3、防潮
10、处理钢筋件：为防止潮湿侵害应变片和测量导线，必须敷设防潮层，必要时还要敷设防护罩防水和防机械损伤。防潮措施应在应变片检查合格后立即进行。防潮材料常用的有环氧树脂胶、无水凡士林石腊合剂和松香石腊；（1）封石蜡：做到封的严密，均匀厚薄适当，用表检查阻值。（2）封环氧：将粘结剂调好，准备好面纱，一侧涂上环氧，然后边绑边涂环氧粘结剂，过一段后检查试件阻值。混凝土试件：（1）用石蜡配制好防潮剂，涂法同钢筋件，检查阻值。（2）将配制好的防潮剂直接涂在应变片上，检查。4、试验报告（1）简述选片原则；（2）简述贴片的过程、步骤及要求；（3）预埋应变片时，应如何进行防潮处理（4）补偿片的作用是什么？实验 钢桁架
11、的静力实验1.试验目的（1）学习和掌握静态应变测试系统及荷载传感器的安装和使用方法。（2）通过对桁架节点位移、支座沉降、杆件内力的测量以及对测量结果的处理分析，掌静力非破坏试验的基本过程，对桁架结构的工作性能作出分析，并验证理论计算的确性。2.试验设备和仪器（1）钢桁架。钢桁架及荷载试验装置见图。弦杆和腹杆均采用2L60*60*5（2）手动千斤顶。（3）位移传感器、荷载传感器及静态电阻应变采集系统、电脑（4）百分表、磁性表座、米尺、游标卡尺等。钢桁架试验装置图分别为百分表。图中杆件两侧均贴有120的应变片，可测出对应杆件的应变值。百分表和别测量桁架在加载过程中的支座沉降；百分表、分别测量桁架下
12、弦节点的挠度。3.试验方案（1）桁架试验一般多采用垂直加荷方式，由于桁架出平面刚度较弱，安装时必须采用专措施，设置侧向支撑，以保证桁架的侧向稳定。（2）桁架试验时支座的构造可以采用梁试验的支承方法，支承中心线的位置须准确，起差对桁架端节点的局部受力影响较大，应该严格控制（3）三角形屋架，受荷后，下弦长较多，滚动支座的水平位移往往较大，因此支座垫板应有足够的尺寸。（4）观测项目一般有强度、挠度、杆件内力等。测量挠度可以采用位移传感器或位移计，测点一般布在下弦节点。为了测量支座沉降，安装在桁架两支座的中心线上应安装垂直方向的位移计。另外还需要在下弦两端安装两个水平方向的位移计，以测量在荷载作用下固
13、定绞支座和滚动绞座的水平位移值。杆件内力测量可以用电阻应变片进行测量，其安装位置随杆件受力条件测量要求而定。钢桁架杆件受力为拉压杆。电阻应变片应贴在形心轴线上，检查固定好电阻应变片的电阻值，线路通畅后则用双心屏蔽线用1/4桥路连接在静态电阻应变仪中的通道相连中，补偿片连接在补偿端连接好。1/4桥路为10个通道采用一个补偿片。连接时将铜片插入，然后用电烙铁将双心屏蔽线焊接在通道的连接点上。（5）将静态电阻应变仪用数据线和电脑相连，连接好后，打开静态采集系统软件。然后查找机箱-平衡操作。（6）预加载，荷载分级可以在弹性范围内，按指导教师给定的执行。首先加指导教师给定的荷载值，做预载试验，测好读数观
14、察、分析试验结果，检查试验装置，看试件、仪表是否工作正常，然后卸载，把发现的问题及时解决、排除。将仪表重新调零。（7）正式加载，每级持载停歇时间为5分钟，停歇结束前读数。仪表分五级加载，每级100N，记录初读数，做好记录和描绘试验曲线的准备。满载后，分两级卸载。（8）为保持整体稳定，试验桁架的平面外均应设置水平辅助桁架，确保稳定。4.试验结果的整理、分析及试验报告（1）钢桁架原始数据：等边角钢单位长度重量：1.83kg/m等边角钢60*60，E=2.0610，壁厚：2.5mm，W=1.5910，形心 cm。r=1.05cm r:回转半径（2）桁架各杆件内力图（按给定桁架图，要求学生自己事先计算）（3）节点挠度的计算公式： 实验原始数据记录格式 百分表挠度记录值荷载/KN百分表读数/mm实际挠度值/mm 表表表表表
