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1、精选优质文档-倾情为你奉上 工程结构试验课程教学实验试验指导书（土木工程专业适用）大连民族学院土木建筑工程学院结构工程实验室二00九年九月目录第一部分 工程结构试验须知第二部分 工程结构试验项目实验一 常用仪表的使用和标定 （综合性）实验二 应变片的粘贴和应变测量技术 （综合性）实验三 混凝土线弹性模量及泊松比测定试验（综合性）实验四 钢网架、钢桁架的静载试验 （综合性）实验五 动态量测仪器的使用和振动测量 （演示性）第一部分 工程结构试验须知工程结构试验是一门实践性很强的专业课，结构试验是教学中很重要的实践环节。只有在掌握已有的物理、力学、材料和结构等专业知识的基础上，才能在老师的指导下由学
2、生独立完成。为确保试验顺利进行，达到预定的目的，应做到下面几点：一、作好试验前的准备工作1.预习试验指导书 , 明确本次试验目的和方法、步骤和注意事项。2.预习本次试验有关的基本原理和其它有关参考资料等。3.对试验中所用到的仪器、设备，试验前应有一定的熟悉和了解。4.必须清楚地知道本次试验所需记录的项目及数据处理的方法，事先做好记录表格等准备工作。5.除了解指导书中所介绍方案外，应多设想一些其他方案。二、遵守试验室的规章制度1. 严肃认真 , 保持安静。2. 爱护设备及仪器，严格遵守规程。3. 非本试验所用设备及仪器切勿随意动用。4. 试验完毕后，应将设备和仪器擦试干净，并恢复到原来正常状态。
3、三、认真做好试验1. 认真听取教师讲解。2. 清点有关试验用设备，仪表和器材。3. 应有严格的科学作风，认真细致地按照要求的试验方法和步骤进行。4. 对于带电或贵重的设备及仪器，在接线或布置完成时，应经教师检查通过后，方可开始试验。5. 试验过程中，应密切观察试验现象，随时进行分析，若发现异常应及时报告，试验过程还应注意采取防护措施，确保人身、仪器和设备安全。6. 记录下全部所需测量数据，以及仪器型号、精度、量程、试件的尺寸、材料标号、保护层厚度、钢筋含量和规格等，如果试验结果与温度有关还应记录温度、湿度。原始数据不得随意改动。7. 教学试验是培养学生动手能力的一个重要环节，在试验小组中虽有一
4、定分工，但每个学生都必须自己动手，相互交流，完成全部试验环节。8.如学生希望观察一些与本试验有关的其他现象，或用另外方案进行试验，在完成本试验规定项目后，经教师同意可以进行。四、写好试验报告试验报告是试验的总结，通过对它的书写，可以提高分析问题的能力，因此必需独立完成。报告要求整洁清楚，要有分析和自己的观点，并进行讨论。一般试验报告应具有下列内容 :1. 试验名称、试验日期、试验者及同组成员。2. 试验目的。3. 试验的基本原理、方法及步骤。4. 设备及仪器型号、精度、量程等。5.试验数据及其原理（应包括全部原始数据。并注明测量单位，最好以表格形式列出数据的运算过程，并根据数据处理和误差分析的
5、要求给出试验误差）。最后将所得的试验结果作出曲线或给出经验公式。6.讨论。应根据试验结果及试验中观察到的现象，结合基本原理进行分析讨论，如试验涉及的问题有理论解，则应与计算结果进行比较并提出见解。第二部分 工程结构试验项目建筑结构实验是工程结构实验与检测课堂教学中讲授某一章节后安排的实践性教学环节。通过试验加深对课程理论概念的理解。掌握结构实验常用的测试仪器、加载设备的基本原理和使用方法。对先进的实验设备、测试技术和发展方向有所了解。本指导书有5个实验项目。其顺序基本上是按照工程结构试验课程的内容安排的。本实验指导书适用于土木工程专业，实验学时则根据实验大纲要求确定。试验一、常用仪器的使用和标
6、定一、试验目的1掌握常用仪器的基本原理及使用方法；2掌握结构试验中位移传感器、力传感器的使用和标定方法；3依照国家计量法的规定，计量测试仪器、器具必须进行周期检定，标定计量测试仪器、器具时，要用高一级精度的仪器作为标准，对被测仪器进行标定，并计算出相对误差。二、试验仪器1静态电阻应变仪 2千分卡尺 3力传感器 4位移传感器 5磁性表座 6油泵 7反力架 8倾角仪 9读数显镜 10. 标准测力计三、试验方法与步骤1位移传感器的标定（1）标定时采用千分卡尺作为基准值，将位移传感器与磁性表座连接好，打开磁性表座开关，利用表座磁性固定到千分卡尺台座上，位移传感器的伸缩杆与千分卡尺连接成一条直线，并要求
7、位移传感器的伸缩杆顶进千分卡尺2mm左右，并将千分卡尺旋转到零位置上，并检查是否连接可靠；（2）位移传感器的内部接线为全桥，用万用表测量出桥路对应的静态电阻应变仪A、B、C、D各点，连接到静态电阻应变仪上，打开静态电阻应变仪的电源开关，将静态电阻应变仪调整到应变测量位置，然后对桥路进行初始化；（3）将千分卡尺分5级对位移传感器进行标定，每级为1mm，记录静态电阻应变仪的应变值，根据千分卡尺分给出标准值，求出位移传感器满量程的应变值。打开静态电阻应变仪的设置系统，将该点的应变测量转换到位移测量，根据被标定的位移传感器满量程，选择静态电阻应变仪的位移满量程分别输入到静态电阻应变仪中，这时静态电阻应
8、变仪将测量出位移传感器位移值，单位为mm;（4）千分卡尺对位移传感器、静态电阻应变仪再次标定，每级1 mm，共5级，为保证数据更加准确，重复上述过程1次求平均值，计算出总的相对误差，将标定情况及计算结果记录在表上。2力传感器的标定（1）标定时采用力传感器为基准值，首先将力传感器连接到液压千斤顶上，再将标准测力计放到加载台座上，调整标准测力计百分表的初始值，标准测力计的读数可依照其附带的百分表读数与其荷载值的对应数据获得，标准测力计在加载（进程）和卸载（回程）中的同一荷载所对应的百分表读书略有不同，试验时要对照测力计荷载百分表读数对应数据操作仪器。测力计荷载与百分读数对应数据（600KN）测力计
9、荷载（KN）050100150200进程百分表读数（mm）1.0001.7042.4153.1303.846测力计荷载与百分读数对应数据（300KN）测力计荷载（KN）03050100150进程百分表读数（mm）1.0001.8192.3743.7525.135（2）力传感器的内部接线为全桥，用万用表测量出桥路对应的静态电阻应变仪A、B、C、D各点，连接到静态电阻应变仪上。打开静态电阻应变仪的电源开关，将静态电阻应变仪调整到应变测量位置，然后对桥路进行初始化；（3）根据力传感器的最大量程选择对应的标准测力计值，分级用液压千斤顶加载，记录静态电阻应变仪的应变值，根据标准测力计给出标准值，求出力传
10、感器满量程的应变值。（4）设置要求，当应变测量转换到力测量时，需要求出力传感器的满量程桥路电压的毫伏值，必须将力传感器满量程的应变值转换为电压的毫伏值，经过推导公式如下：S a 2000式中a为力传感器满量程的应变值S为力传感器满量程电压,单位mV（5）静态电阻应变仪的设置系统，将应变测量转换到F力测量，根据被标定的力传感器满量程，选择静态电阻应变仪的满量程，将计算得到的S分别输入到静态电阻应变仪中，这时静态电阻应变仪将直接显示出力传感器力值，单位为KN。（6）再用标准测力计标准力值对力传感器、静态电阻应变仪再次标定，为保证数据更加准确，重复上述过程1次求平均值，计算出总的相对误差，将标定情况
11、及计算结果记录在表上。3.温度传感器的标定（1）利用烘箱模拟大体积混凝土温升，设定温度20、30、40、50分阶段加热。（2）用万用表或者数据采集仪采集上已标定的传感器来标定烘箱温度传感器四、试验数据的整理与计算1根据标定值，列表整理传感器的对应值，计算出平均值，同时计算相对误差。2根据力传感器的标定结果，作出加载时的标准测力计荷载与力传感器荷载的对应曲线。五、思考题 如何采用修正系数对力传感器的读数进行修订，应怎样确定修正系数？试验二、应变片的粘贴和应变测量技术一、 试验目的1掌握应变片的粘贴技术2熟悉电阻应变仪的操作方法3学习和掌握利用电阻应变片和电阻应变仪测量构件应变值的半桥及全桥的接线
12、方法。二、试验仪器1. 电阻应变片 ,502 粘结剂 , 丙酮, 酒精等2. 电烙铁，慑子，导线，胶带，接线端子3. 万用表，兆欧表4. 静态电阻应变仪5. 等强度梁及砝码三、试验方法与步骤（一）应变片的粘贴1检查应变片是否有丝栅、气泡、霉班等，用万用表检查应变片的阻值是否符合要求。2将试件（一段钢筋）的贴片部位先用粗砂纸除去油污、锈斑等，再用细砂纸打磨至没有斑痕，划出定位线；用棉球蘸丙酿擦洗干净。贴片时，用一手捏住应变片引线，在其底层均匀地涂一层 502胶。然后准确的将其贴在定位位置上，用一小块塑料薄膜盖在应变片上，用手指顺丝栅方向滚动，以便挤出多余的胶水和气泡，稍停一两分钟后将塑料薄膜揭去
13、，检查应变片有无气泡翘曲及脱胶等现象。再将接线端子贴在应变片出线端，用烙铁将应变片的引线分别焊在接线端子上，并将20厘米左右的细铜线焊接在接线端子上，并将细铜线固定在试件上。用万用表检查应变片的阻值是否正确，以防止发生短路和断路现象。3用兆欧表检查应变片的绝缘电阻 ,20OM以上为合格。（二）应变测量原理及方法电阻应变仪的读数与其各桥臂应变片的应变值有如下关系：r= 1-2+3-4 利用电桥的这一特征，可以达到多种测量目的。试验中，采用的试件为悬臂的等强度梁，测量在其自由端施加集中力时的弯曲应变。等强度梁的截面高度是不变的，而宽度随加载点与被测截面的距离线性变化（b=aX），因此等强度梁上下表
14、面的应力（绝对值）为：即上下表面的应方沿其轴向是均匀的 , 不随位置而变化。在等强度梁上 , 上下表面沿轴向各布置 2 个应变片 ( 上表面R1，R3， 下表面R2，R4); 另外，在梁的底上布置2个温度补偿片(R5，R6)。利用这些应变片可以组成多个不同的桥路。电桥的基本接法有两种，半桥和全桥。半桥只在相邻的两个桥上有应变片，其余两边固定电阻，通常以无下标的R表示。每一个应变片反应出的应变值包含荷载作用和温度影响两部分，按迭加原理可以写成 =r+1分别表示荷载和温度，而荷载又可分为弯距、轴力等。图21等强度梁试验包括半桥和全桥各两个实验。1) 半桥接法与测量a 接法（图 2-2）这时温度补偿
15、由专用的温度补偿片（R5）完成。r=1-5=（1m+1t）-（5m+5）而1m=m，5m=0，1t=5t 则r=m 图22b 接法 (图 2-3)这里以工作片互为温度补偿片，而读数为实际应变的两倍，灵敏系数提高了。r=1-3=（1m+1t）-（3m+3t）=2m图232) 全桥接法与测量a 接法 ( 图 2-4)此种接法采用两个工作片和两个补偿片。r=1-5+2-6=2m图24b 接法 ( 图 2-5) 这种接法四个桥臂都是工作片，灵敏系数提高到 4 倍。r=1-3+2-4 =2m图253) 加载试验分别按上述四种接法接通桥路，首先在初始荷载下将应变仪预调平衡，利用标准砖码加载，将各级荷载相应
16、的应变值记录下来，并重复三次，计算平均值。四、试验数据的整理与计算1. 按试验要求列表整理出各种测量数据。2. 讨论各种桥路接法优点和使用条件，半桥接法和全桥接法的相应数据是否与理论推导的关系一致。3. 分析理论值与实测值的差异原因。实验三、混凝土静弹性模量及泊松比测定试验一、试验目的1. 学习和全面掌握综合运用常用仪器和设备进行完整的结构静载试验的方法。2. 通过对混凝土轴心受压横向及纵向应变的测定，对实验数据进行处理分析，掌握简单静载试验的基本过程。二、试验仪器1. 电阻应变片 ,502 粘结剂 , 丙酮, 酒精等2. 电烙铁，慑子，导线，胶带，接线端子3. 万用表，兆欧表4. 静态电阻应
17、变仪6. 混凝土轴心抗压试件7. 200吨伺服压力试验机三、试验装置 100*100*300mm混凝土轴心抗压试件轴心受压，侧面三分之一段贴横向和纵向应变片。四、试验内容1观察和了解混凝土轴心受压的加载装置、支座形式、掌握混凝土轴心受压加载方法的简单静力试验。2. 熟悉并掌握混凝土轴心受压静力试验的测试内容及相应的测点布置。3. 观察和了解所用测量仪的使用方法及其安装，连接和调试等操作过程。4进行混凝土轴心受压测试静弹性模量和泊松比试验的全过程。5进行数据处理，编写实验报告五、试验步骤1检查混凝土试件的几何尺寸和试验装置、加载设备和支座等情况。2检查混凝土轴心抗压试件所有测点的位置、应变计的粘
18、贴质量等。3按要求安装测量仪器、连接应变计与应变仪的导线，连接所有测量仪器。4对所有测点的测量仪器进行调试。5预加载，以检查所有仪器和设备的工作状态。6正式加载，分五级加载至最大试验荷载，然后分二级卸载至零，每次都要对所有的仪器进行读数和记录。六、试验结果的整理与分析混凝土轴心抗压试件原始数据： 截面面积 A：100*100mm2 应变计电阻 120欧1 绘制混凝土轴心抗压试件实测的荷载应变曲线（消除原始值影响）。2根据各测点的实测应变值和截面参数，计算给定各级荷载下的实际应力值以及测定的的应变值值，填入绘制的表格内并画出应力应变曲线。3具体分析试验结果和误差产生的原因。试验四、钢网架、钢桁架
19、的静载试验一、试验目的1. 学习和全面掌握综合运用常用仪器和设备进行完整的结构静载试验的方法。2. 通过对钢网架、钢桁架节点位移、支座沉降以及杆件内力的测量及测量结果的处理分析，掌握静载试验的基本过程。二、试验仪器1. 钢桁架 2. 钢网架 3. 加荷承力架 4.力传感器 5. 电阻应变仪 6.油泵 7机电百分表 8磁性表座 9. 千斤顶三、试验装置图31 钢网架试验装置图图32 钢桁架试验装置图图中杆件两侧均贴有电阻应变片，可测出对应杆件的应变值。百分表F1、F2分别测量网架在加载过程中的支座沉降值。F3测下弦跨中挠度。由于支座沉降值的影响，应采用下列计算公式：四、试验内容1观察和了解钢网架
20、、钢桁架的加载装置、支座形式、掌握钢桁架加载方法的静力试验。2. 熟悉并掌握钢网架、钢桁架静力试验的测试内容及相应的测点布置。3. 观察和了解所用测量仪的使用方法及其安装，连接和调试等操作过程。4进行钢网架、钢桁架静力试验的全过程。5进行数据处理，编写实验报告五、试验步骤1检查钢网架、钢桁架的几何尺寸和试验装置、加载设备和支座等情况。2检查钢网架、钢桁架所有测点的位置、应变计的粘贴质量等。3按要求安装测量仪器、连接应变计与应变仪的导线，连接所有测量仪器。4对所有测点的测量仪器进行调试。5预加载，以检查所有仪器和设备的工作状态。6正式加载，分五级加载至最大试验荷载，然后分二级卸载至零，每次都要对
21、所有的仪器进行读数和记录。六、试验结果的整理与分析钢网架原始数据： 截面面积 A：488.922mm2 弹性模量 E：2.06105MPa钢桁架原始数据： 6.3 截面面积 A： 8.45cm2 14 截面面积 A： 18.5cm2 弹性模量 E： 2.06105MP 弹性模量 E： 2.06105MPa2 绘制钢网架（钢桁架）跨中实测的荷载挠度曲线（消除原始值影响）。2根据各测点的实测应变值和截面参数，计算给定荷载下的各杆件的实际内力以及相应的理论内力值，计算出误差、填入绘制的表格内。3具体分析试验结果和误差产生的原因。试验五、动态量测仪器的使用和振动测量一、试验目的1熟悉动态量测系统的使用
22、方法 2测量试验梁的动力特性3掌握一般结构动载试验的数据处理方法二、试验仪器1. 拾振器放大器2. 智能信号采集处理分析系统3. 光线示波器4. 试验梁三、试验原理结构的动力特性参数，主要包括自振频率、阻尼和振型等。测量方法有自由振动法、其振法和脉动法等；试验中采用的是自由振动法。试验中，采用撞击法使试件产生自由振动，一般的自由振动试件时间历程曲线形状如下4-1图。在记录纸上读出相应信号的尺寸，经与标尺比较后即得到信号的幅值以及周期，随后利用下列公式得出结构的特征参数： ，式中T为自振周期，为阻尼系数。为消除冲击荷载的影响最初几个周期的波形可以不作参考，同时应取若干周期之和的平均值作为基本周期，以提高精度。图41 振动试件时间历程曲线四、试验步骤1. 将拾振器安装在试件上，检查测试系统各部分是否正常。2. 激振时，撞击力要适中；将智能信号采集处理分析系统调整合适后开始试验。3. 记录试验曲线、试验梁的几何参数和材料性能。五、试验数据的整理与计算1. 简支梁的自振频率理论值为：。2. 根据记录的曲线计算出自振周期和阻尼比。3. 比较实测值和理论值的差别并且分析原因。4. 完成试验报告，记录曲线应附在试验报告内。专心-专注-专业