建筑结构试验指导书学生用修改.docx
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建筑结构试验指导书学生用修改
建筑结构试验指导书
南华大学城市建设学院
结构实验室
本实验指导书是为钢筋混凝土结构及建筑结构试验课程教学而编写的，专供指导学生进行教学实验使用。
本指导书在编写时，注意了以下几点：
1、密切教学实验与理论课程的关系
实验内容结合实际，有利于加强理论与实验的有机联系，钢筋混凝土及建筑结构试验是建立在建筑材料、工程力学与结构力学等理论课程基础上的一门综合性的骨干课程，为此尽力使课程中的重要内容和工程检测技术，通过实验达到进一步了解、熟悉掌握的目的。
2、培养学生独立工作和分析问题、解决问题的能力。
实验内容的安排，尽可能地依据循序渐进的原则，由机测仪器到电测仪器，由手工操作到自动检测，使学生通过教学实验全过程，学会实验现象的观察和分析并独立写出实验报告。
3、注意基本操作和实验技能的训练。
通过教学实验，掌握常用仪器设备的工作原理和主要技术性能，对于最基本的实验技能，将在不同实验中得到反复运用、多次实验的机会。
4、加强实验报告的编写能力。
每个实验结束后，由学生对实验数据进行整理分析，并根据实验目的要求分析讨论，对实验结果作出结论，学生可以参考本实验指导书及实验报告图表，正确全面的编写实验报告，以巩固和扩大理论教学知识。
由于水平有限，缺点和错误在所难免，希望读者提出批评指正。
编者2004．5
目录
1、实验一电阻应变计在电桥中的接桥方法及应变的测定..........2
2、实验二机械式量测仪表及电测仪表的使用..........10
3、实验三结构的静荷载试验一六米钢桁架试验..........15
4、实验四悬臂梁动力特性的测定..........22
实验注意事项
为了达到实验目的，确保实验顺利进行，学生应做到以下几点:
1、学生在实验前必须认真做好实验前的预习，明确实验目的、方法和步骤，对本次实验所用的仪器设备有一定的了解。
2、实验必须在老师和实验人员指导下进行。
要自觉遵守实验室的各项规章制度，不迟到不早退，保持实验室的整洁。
3、实验时要注意安全，爱护仪器设备，严格按照仪器设备操作规程进行使用操作，节约材料。
如不按操作规程或不听从指导而造成机器、仪器、设备、工具、元件等损坏者，按有关规定进行赔偿。
4、认真做好试验工作，专心听取老师在实验前的讲解和演示，认真仔细地按照实验指导的要求进行试验。
5、明确分工，按照测读记录把数据正确填入记录表格中，包括测点编号、仪器型号、试件的几何尺寸等各种参量，原始数据必须书写清晰，原始数据不得随意涂改。
6、认真填写实验报告，通过报告的全过程的填写，提高分析问题的能力，试验报告要求做到试验数据齐全，图表清晰，结论正确。
实验一、电阻应变计在电桥中的接桥法及应变的测定
一、实验目的：
l、掌握在静载荷作用下，使用静态电阻应变仪进行单点与多点应变的测量方法。
2、学会电阻应变片的半桥、全桥接法。
3、验证电桥的桥路特性，测取不同接桥方式时的桥路桥臂灵敏系数。
二、实验设备、仪备：
1、等强度梁、加载砝码。
’
2、静态电阻应变仪、螺丝刀、预调平衡箱。
3、电阻应变片：
在等强度梁轴向上、下表面各粘贴2枚。
横向上下表面各粘贴一枚，在补偿块上粘贴2枚，具体见下图2-1。
4
三、实验原理与方法
电阻应变仪电桥输出△U与各桥臂
应变片的指示应变ε有下列关系：
△U=uK（εⅠ—εⅡ+εⅢ—εⅣ）／4
其中：
K为应变片的灵敏系数，u为电桥桥压，εⅠ、εⅡ、εⅢ、εⅣ分别为各桥臂应变片的应变。
1、半桥接法：
（参看图2-2）
a、如应变片R1（上表面，受拉应变εⅠ）与温度补偿片R1接成半桥，另外半桥为应变，仪内部固定桥臂电阻，则输出只有应变εⅠ
b、如果上表面应变—片R1（受拉应变εⅠ）与梁下表面应变片R2（受应变ε2）接成半桥，则输出为εⅠ－ε2＝2εⅠ（∵ε2＝－εⅠ）。
c、如应变片Rl与横向应变片R5接成半桥，另外半桥为应变仪内部固定桥臂电阻，则输出为εⅠ－ε5＝εⅠ（－με1）＝（1+μ）εⅠ。
d、在应变片Rl与R3接成半桥，另外半桥为应变仪内部固定桥臂电阻，εⅠ－ε5＝εⅠ－εⅠ＝0＝（∵ε5＝εⅠ）。
2、全桥接法：
（参看图2--3）
a、如应变片R1和R3（上表面、受拉应变）与R2和R4（下表面、受压应变）接成全桥，则输出为εⅠ－ε2+ε3+ε4＝4εⅠ。
（∵ε5＝εⅠε2＝ε4＝－εⅠ）。
b、如应变片R1和R2与横向应变片R5、R6接成全桥，则输出为：
εⅠ－ε2+ε6－ε5＝2（1+μ）εⅠ（∵ε5＝－εⅠε5＝－με1ε6＝με1）。
c、
5
在应变片R1和R2与温度补偿片R7、R8接成全桥、则输出为：
2εⅠ
d、如应变片R1和R2与R3、R4接成全桥、则输出为：
εⅠ+ε2－ε3－ε4＝0（∵ε2＝－εⅠε2＝ε1ε4＝－ε1）。
四、实验步骤：
1、分别按图2—3所示各种接法，接成桥路。
6
2、将应变仪调零，加砝码20N，测量指示应变，记录于表2—1，再加砝码20N，测量指示应变，记录于表2—1，重复3次，进行数据处理，检查ε仪与应变值的倍数。
3、配预调平衡箱进行多点测量。
将等强度梁上所贴的六个应变测点接到预调平衡箱上作半桥测量，用温度补偿块上的补偿片R7或R8补偿温度影响，仪器各点调平后，加砝码20N，读取各点应变数值记录于表2—2，再加砖码20N，读各点应变，记录于表2—2，重复三次。
五、试验数据分析：
1、整理各种接桥方法的实验数据（表2--1，2—2）
2、讨论应变片各种接桥方法的优缺点和使用条件。
3、试根据表2—2的应变数值，计算该等强度梁材料的泊松比μ。
7
表2-1
接桥方式
载荷N
应变值μ
实验次数
半桥接法
全桥接法
a
b
c
d
a
b
c
d
0
20
40
0
20
40
0
20
40
0
20
40
0
20
40
0
20
40
0
20
40
0
20
40
1
2
3
4
平均变化值
桥臂系数
表2-2
测点号
载荷N
应变值μ
实验次数
1
2
3
4
5
6
0
20
40
0
20
40
0
20
40
0
20
40
0
20
40
0
20
40
1
2
3
平均变化值
8
实验二、机械式量测仪表及电测仪表的使用
一、实验目的：
认识结构静载试验用的各种机械式量测仪表、电测仪表，了解它们的构造、性能，并学习安装的技术和使用的方法。
二、实验设备及仪器：
l、等强度梁、静态电阻应变仪、杠杆引伸仪、螺丝刀。
2、百分表、电子位移计、游标卡尺、钢尺、磁性表架。
三、实验内容：
用等强度梁上粘贴的电阻应变计，并安装杠杆引伸仪、百分表，然后在等强度梁端施加砝码，测量其某一截面上的应变及梁端挠度值，并和理论值比较。
四、实验步骤：
l、用游标卡尺及钢尺、量测等强度梁的几何尺寸（包括等强度梁的总长L，根部宽度b，平均厚度h等，详见图3—1）并记录在表3—1中。
2、用磁性表架在距梁端X1（设在100mm）的截面上安装百分表（注意百分表安装时应给表一预压量，并且表面应严格垂直于梁表面），在距梁端X2处（设为200mm）的截面上安装杠杆引伸仪（杠杆引伸仪活动刀口向着梁悬臂端），把应变片（编号为1）接到应变仪上。
3、在梁端逐级施加砝码（每级加20N），量测等强度梁在相应荷载作用下各被测截面的应变值及位移值（挠度值），共加两级载荷，即20N、40N分别将各级读数记录于表3—2中，（电测应变值、机测应变值、机测位移值）。
4加、卸载三次（即重复步骤3共3次），从而得到三组读数值。
再分别取这三组读数值的平均值作为该等强度梁在相应荷载下的应变值（电测值飞机测值）、位移值（机测值）。
5、卸下杠杆引伸仪、应变片的接线、百分表（磁性表架不动）再在原磁性表架上安装电子位移计，并把导线接在应变仪上重复步骤3，所不同的这次仅测电测位移。
6、重复步骤4得到等强度梁在相应荷载作用下的电测位移值。
7、计算等强度梁在X1＝100mm处的挠度值，X2＝200mm处的应变值，再与实验实测值进行比较（比较时，用P＝40N时的值）列表于3—3。
五、理论计算：
9
l、等强度梁几何尺及物理参数：
其中：
L—等强度梁的总长度。
b一等强度梁的根部宽度。
bx1一被测挠度截面的宽度。
bx2一被测应变截面的宽度。
h—等强度梁的平均厚度。
X1一被测挠度截面到加载点的距离。
X2一被测应变截面到加载点的距离。
等强度梁材料的弹性模量及泊松比E＝2.O×l05Mpaμ=0.285
2、梁截面的应力计算：
3、等强度梁挠度计算：
距悬臂端X1截面的挠度
悬臂端挠度
2、杠杆引伸仪的应变计算：
其中：
△Z一两次标度读数差 K—实际标度分度值
L一杠杆引伸仪的标距V—杠杆引伸仪的放大率
六、试验数据分析：
1、整理数据（表3-1、3-2）
表3-1
名称
单位
序号
L
b
h
X1
X2
bx1
bx2
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
1
2
3
平均
10
表3-2
名称
单位
值
载荷N
次数
位移（挠度f）
应力（σ）
mm
MPa
机测（百分表）
电测（电子位移计）
机测（杠杆引伸仪）
电测（应变片）
S
△S
ε
Z
△Z
σ=
Eε
ε
σ=
Eε
1
0
20
40
2
0
20
40
3
0
20
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