简支钢桁架结构试验指导书.docx
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简支钢桁架结构试验指导书
简支钢桁架结构试验指导书
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简支钢桁架弹性形态
试验报告
（试验指导书）
学校：
专业：
班级：
姓名：
学号：
华南理工大学土木与交通学院土木系
二O—六年六月
简支钢桁架弹性形态
试验报告
1V刖吕
进行简支钢桁架非破坏性试验，是为了学习结构试验的计划及报告的指定方法，常用设备的操作技术，试验数据的采集过程，试验结果的整理，试验报告的撰写方法。
进而培养观察表面现象，探求内在联系，独立思考，独立工作的能力。
本实验要求学生在了解原始资料的基础上，独立制定试验计划，参加试验过程，采集整理试验数据，分析试验结果，完成试验报告，并参加从试验准备到正式试验的全部过程。
2、原始资料
该试验梁跨度2.85m,各杆件截面为2L50X5,节点板与填板均厚5mm,材料采用Q235B,结构简图如下图所示。
3、试验目的
1）了解钢结构节点的处理方式；
2）学习掌握土木工程试验中常用仪器仪表的使用方法，掌握通过电阻应变计及桥路的布置进行结构内力的测量；
3）通过桁架节点位移、杆件内力的测量对桁架的工作性能做出分析，验证理论计算和试验值的准确性；
4）分析加载点变化对桁架内力及变形的影响，并做出相应的评价；
5）通过节点板处内力分析，了解节点处的应力分布特征。
4、试验计划
4.1加载方案
对桁架梁进行三点压弯加载，在桁架跨中顶部施加荷载，荷载从0加至
50kN,每级荷载5kN,加载间隔3min。
4.2量测方案与测点布置
考虑桁架及加载的对称性，对半侧桁架杆件及节点板的应变、支座及跨中的位移进行测量，每完成一级加载后，持荷3min,然后采集各测点的数据。
具体测点布置及编号如下图所示。
其中，各杆件的应变测点选在杆件中部的形心线上，正反两面均布置，测量值取平均值，以减少误差；测量支座的挠度以排除支座的沉降对跨中挠度的影响。
5、试验结果及分析
钢桁架应力应变数据
荷载（kN）
0
5.03
9.93
15.1
19.9
25
30.1
34.8
39.7
44.9
49.8
编号
应变（
U）
1
0
-26
-52
-79
105
131
158
182
208
235
259
2
0
-24
-49
-74
-97
121
146
168
191
214
235
3
0
7
15
22
29
36
43
49
56
63
70
4
0
9
18
27
36
44
53
62
70
79
87
5
0
0
2
6
8
10
12
14
16
18
19
6
0
0
1
1
2
2
3
6
6
6
7
7
0
-29
-61
-92
122
154
185
215
246
277
307
8
0
-20
-49
-80
109
138
167
195
223
252
278
9
0
21
44
67
88
111
133
155
176
199
220
10
0
21
43
65
85
107
129
150
171
192
212
11
0
11
22
33
44
54
65
75
85
95
104
12
0
13
27
41
53
67
81
94
107
121
133
13
0
0
3
8
11
14
17
20
23
26
29
14
0
0
3
7
10
13
15
18
21
23
26
15
0
-26
-53
-80
-
-
-
-
-
-
-
106133160186212239264
16
0
-26
-54
-82
109
137
165
193
220
248
275
17
0
-23
-46
-91
114
137
159
181
205
226
18
0
-21
-43
-66
-86
108
130
150
171
193
213
19
0
35
73
111
144
181
220
256
295
335
370
20
0
37
76
116
153
192
232
269
307
346
382
21
0
0
■1
■3
■7
■9
-12
-14
-17
-19
-21
22
0
0
■3
-8
-11
-15
-19
-22
-26
-30
-33
23
0
1
7
9
11
14
16
17
19
21
22
24
0
18
38
58
77
96
116
135
154
174
193
25
0
-16
-34
-52
-70
-88
-
-
—
-
-
107
125
144
164
183
26
0
-12
-26
-42
-58
-75
-92
-
-
-
-
108
124
140
155
27
0
-25
-50
-77
102
127
153
176
199
224
247
28
0
-14
-26
-37
-48
-59
-69
-78
-87
-97
105
29
1
7
10
14
17
21
25
28
32
36
30
18
40
62
82
105
127
147
169
191
211
31
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
32
0
-17
-36
-54
-73
-90
-
-
-
-
-
109
127
145
164
180
33
0
1
3
8
9
11
14
15
16
17
18
5.3将实验得到的杆件内力、桁架整体变形与理论值进行比较，分
析差异并给出解释
钢桁架基本数据信息：
1、杆件截面积A=960.6mm2；
2、Q235弹性模量E=200000MPa；
3、抗拉刚度EA=N；
4、抗弯刚度EI=Nmnro
由结构力学求解器可得纯餃接、纯刚接的钢桁架轴力图。
图纯餃接轴力图（P=1000N）
图纯刚接轴力图（P=1000N）
实测数据与理论值的比较。
荷载杆件轴力系数（=杆件轴力/荷载）
（kN）
1/2
3/4
5/6
7/8
9/10
11/12
13/14
15/16
17/18
19/20
21/22
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
5.03
-0.95
0.31
0.00
-0.94
0.80
0.46
0.00
-0.99
-0.84
138
0.00
9.93
-0.98
0.32
0.03
-1.06
0.84
0.47
0.06
・1・04
-0.86
1.44
-0.04
15.10
-0.97
0.31
0.04
-1.09
0.84
0.47
0」0
-1.03
-0.85
1.44
-0.07
19.90
-0.98
0.31
0.05
-1.12
0.84
0.47
0.10
・1・04
-0.86
1.44
-0.09
25.00
-0.97
0.31
0.05
•1.12
0.84
0.46
0.10
-1.04
-0.85
1.43
-0.09
30.10
-0.97
0.31
0.05
-1.12
0.84
0.47
0」0
-1.04
-0.85
1.44
-0.10
34.80
-0.97
0.31
0.06
-1.13
0.84
0.47
0.10
-1.05
-0.85
1.45
-0.10
39.70
-0.96
0.30
0.05
-1.13
0.84
0.46
0」1
-1.04
-0.85
1.46
-0.10
44.90
-0.96
0.30
0.05
-1.13
0.84
0.46
0.10
-1.04
-0.85
1.46
-0.10
49.80
-0.95
0.30
0.05
-1.13
0.83
0.46
0」1
・1・04
-0.85
1.45
-0.10
平均值
-0.97
0.31
0.04
-1.10
0.83
0.47
0.09
-1.03
-0.85
1.44
-0.08
纯较接
4）.65
0.43
0.00
-0.93
0.71
0.43
（）.0（）
-0.93
-0.71
1.43
0.0（）
偏差
+0.31
-0.12
+0.04
+0」7
+0」3
+0.04
+0.09
+0」1
+0.01
+0.08
偏差率
44831%
27.48%
-
+18.72%
+18J00%
利.48%
-
+11X3%
+20.44%
40.94%
-
纯刚接
4）.65
0.42
0.00
-0.92
0.70
0.43
（）.0（）
-0.93
-0.69
1.41
-0.01
偏差
+0.31
-0.12
+0.04
+0」8
+0」4
+0.04
+0.09
+0」1
+0.16
+0.02
+0.07
偏差率
447.94%
-2722
-
+1936%
+19和％
<76%
-
+1161%
+23.41%
+1.71%
-
对比分析:
1、偏心影响：
由测点9-10-30及测点13-14-29的应变值可以看出，其相互的相差程度很小，可以认为本次加载没有偏心。
2、轴力误差：
由上表格可以看出，钢桁架杆件轴力绝大多数的实测值比理
论值大。
其中，钢桁架的最外侧斜压杆受到压力比理论值大了约48%,而与其
相连的下弦杆则比理论值少了约27%,分析节点力可以发现，杆件的理论夹角
为49.6。
，而实际两轴力夹角为31.0。
，并且考虑到可能出现的弯矩微小影响,
可以认为，该误差的成因为实际杆件焊接的尺寸有i吴差。
3、零力杆：
理论分析中，钢桁架的竖杆为零力杆，若按钢架分析，竖杆的轴力亦近似为0,而实际数据反映.零力杆亦出现了轴力，其原因在于受到荷载之后，桁架出现变形，直接受荷的竖杆受到压力，其余竖杆受到拉力。
5・4分析节点板处的应力状态
节点板实测数据如下表所示。
荷载应步（MPa）
（kN）232425|262728
荷载（kN）
应力系数（二节点板应力/荷载）
23
24
25
26
27
28
5.03
0.04
0.72
-0.64
-0.48
-0.99
-0.56
9.93
0.14
0.77
-0.68
-0.52
-1.01
-0.52
15.1
0.12
0.77
-0.69
-0.56
-1.02
-0.49
19.87
0.11
0.78
-0.70
-0.58
-1.03
-0.48
25.03
0.11
0.77
-0.70
-0.60
-1.01
-0.47
30.06
0.11
0.77
-0.71
-0.61
-1.02
-0.46
34.83
0.10
0.78
-0.72
-0.62
-1.01
-0.45
39.73
0.10
0.78
-0.72
-0.62
-1.00
-0.44
44.89
0.09
0.78
-0.73
-0.62
-1.00
-0.43
49.79
0.09
0.78
-0.74
-0.62
-0.99
-0.42
平均值
0.10
0.77
-0.70
-0.58
-1.01
-0.47
45。
应变花主应变及其角度:
最大主应变：
=+£y）+[（务-£“）2+（£“-fy）2]]
最小主应变：
弘in=弍怎+勺）-J2[怎-£J+（尙_叨2]}
最大主应变与X轴的夹角：
荷载
（kN）
23-24-25节点板
26-27-28节点板
最大主应最小主应变变
夹角（°）
最大主应变
最小主应变
夹角
（°）
5.03
3.88-6.88
-35.78
-0.19
-5.01
-42.62
9.93
8.39
■13.79
-34.15
-0.40
-10.00
-45.00
15.10
12.73
■21.33
-34.51
-0.38
-15.42
-43.09
19.87
16.89
・28.69
・34.59
-0.75
-20.45
-42.09
25.03
21.09
-35.89
-34.51
-1.29
-25.51
-41.20
30.06
25.46
・43.66
-34.58
-1.42
-30.78
-40.49
34.83
29.58
■51.18
-34.71
-1.73
・35.47
-39.88
39.73
33.77
・58.77
-34.69
-2.04
-40.16
・39.40
44.89
38.17
■66.77
-34.68
217
■45.23
-39.24
49.79
42.32
・74.52
-34.73
-2.07
■49.93
-38.97
平均
值
・34.69
-41.20
6、参加本次试验后的收获体会及建议:
在这个实验中，主要操作过程是贴应变片，测量构件尺寸，加载静载，利用软件记录数据等过程，在实验过程中应变片的位置要尽可能准确。
这个实验很好地锻炼了我们的实验动手能力，但在实验的过程中应该注意一些问题及细节，例如是要确保桁架节点处间隙要被消除，尽可能保证操作准确无误，减少实验误差，在本次试验中可能存在的误差有：
1、钢材本身存有缺陷。
2、桁架结构不对称，放在钢架上加压时没有精确在桁架中心，应变片贴片位置不够精确且左右贴片位置不对称。
3、桁架在加载过程中产生了塑性变形，同时桁架结点处的间隙，在预加载后没有完全消除。
4、加压点没有在桁架的对称轴所在的直线上，加的压力没有精确到整数。
5、应变仪读数不稳定，产生一定误差。
6、应变片的电阻值不同，导线的电阻值不同，将其忽略而导致对试验结果的影响。
7、应变仪、加压设备有滞后性，导致显示读数与实际值有偏差，其他实验条件达不到理论的要求也影响了试验结果匚
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