结构实验指导书结构.docx
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结构实验指导书结构
《结构试验》
教学实验指导书及实验报告
熊世树编写
学生姓名：
学生学号：
所在班级：
华中科技大学土木工程与力学学院
2014年05月
实验一 网架结构静载实验
一、实验验目的
1.初步掌握应变片的选用原则和方法。
2.学习常温用电阻应变片的粘贴技术，学习静态电阻应变仪的使用方法。
3.掌握电阻应变测量的基本原理和接桥方法。
4.了解结构实验的加载方法，网架杆件轴力和线位移的测量方法。
通过对理论计算结果和实测结果的比较分析，验证理论计算的正确性，并分析对比之间的差异及原因。
二、实验设备及仪器
1.试件
网架网格700×700，网架尺寸2800mm×4200mm×495mm，杆件均为Φ42×3,见图1-1。
２.主要仪表及用途
（1）静态电阻应变仪KD7024：
测量应变值。
（2）机电百分表：
测线位移。
（3）应变计：
测量杆件应变。
（4）万用表：
检测各测点阻值。
３.加载设备
液压同步加载系统。
三、实验方法及步骤
（一）贴片
１、用放大镜检查、分选应变片，剔除丝栅有形状缺陷，片内有气泡、霉斑、锈点等缺陷的应变片。
用电桥测量各应变片电阻值，选择电阻值差在±0.5%欧姆内的应变片20枚供粘贴用。
２、测量选取及表面处理：
选取杆件中间区段的截面，贴片部位应在形心主轴上。
先用砂纸磨平后，划出定位线，再用棉球醮丙酮擦洗干净。
３、贴片：
每组选择1/4网架的部分杆件个贴应变计一片，布置图见图1-2。
使用502快干胶贴片要掌握时机，一手拿502瓶上胶，一手捏住应变片引出线，在应变片基底底面涂一层胶，应涂得薄而均匀，校正方向贴好，再用塑料薄膜盖在应变片上，用手指按应变片挤出多余的胶，约一分钟后轻轻掀开薄膜，检查有无气泡，翘曲、脱胶等现象，否则应重贴。
按同样方法贴两片温度补偿片。
４、检查贴片质量，包括外观检查和应变片阻值测量，应变片电阻值应无明显变化。
用万用表检查应变片是否通路。
如属丝栅断开则需重贴，如属焊点脱开尚可补焊。
5、应变片、位移计与应变仪之间的测量导线布置，应使用等长导线，排列整齐，成束捆扎。
应变片引出线也应事先固定，防止扯坏应变片，连接点应光滑、牢固、防止虚焊。
引出线应编号并作记录。
再用万用表检查应变片是否通路。
6、每个小组选择一条下弦节点布置位移计五个，具体位置见图1-3。
7、接线：
采用1/4桥测量各测点的应变。
先将各测量导线按序号接在平衡箱上ＡＢ端，补偿片接ＢＣ端，作为一个半桥；另外一个半桥使用应变仪应变仪内部120Ω标准电阻。
8、接通电阻应变仪电源，预热20分钟后，平衡应变仪。
如果不平衡，则应找出原因，直到各测点的应变平衡为止，并且稳定不变化方可进行下一步。
9、预载：
预载二级荷载，每级4×7.5KN，每级停歇５分钟后读取数据。
同时检查实验装置，试件和仪表工作是否正常，然后卸载。
把发现的问题及时排除。
10、正式加载：
仪表重新调零后，正式加载实验，共加载六级荷载，每级4×7.5KN，每级停歇５分钟后读取实验数据。
11、卸载：
每级卸载4×15kN，并停歇５分钟读取实验数据。
12、重复一次加载卸载实验过程。
四、实验报告内容
1.网架内力计算与分析：
利用实测应变计算杆的内力，并绘出内力——荷载曲线。
比较满载时，杆件内力实测值与理论值的差异并分析其原因。
2.节点位移计算与分析：
（1）绘出各级荷载下节点的荷载——位移曲线。
（2）比较满载时节点的实测值与理论值的差异并分析其原因。
3、根据实验结果与理论计算结果的分析比较，讨论理论计算的准确性。
图1-1实验模型及加载装置
图1-2杆件应力测点布置图
DA-第一组位移测点DB-第二组位移测点
DC-第三组位移测点DD-第四组位移测点
图1-3节点位移测点布置图
附录网架部分杆件应变和节点位移理论计算值（总荷载4×37.5KN）
1．应变值
表1-2网架部分杆件应变理论计算值
杆件号
应变
（με）
杆件号
应变
（με）
杆件号
应变
（με）
杆件号
应变
（με）
1-1
0
2-1
0
3-1
0
4-1
0
1-2
-296
2-2
-296
3-2
-296
4-2
-296
1-3
-247
2-3
-247
3-3
-247
4-3
-247
1-4
-179
2-4
-179
3-4
-179
4-4
-179
1-5
65
2-5
65
3-5
65
4-5
65
1-6
182
2-6
182
3-6
182
4-6
182
1-7
0
2-7
0
3-7
0
4-7
0
1-8
-770
2-8
-770
3-8
-770
4-8
-770
1-9
-4
2-9
-4
3-9
-4
4-9
-4
1-10
-616
2-10
-616
3-10
-616
4-10
-616
1-11
-246
2-11
-246
3-11
-246
4-11
-246
1-12
-119
2-12
-119
3-12
-119
4-12
-119
1-13
-88
2-13
-88
3-13
-88
4-13
-88
1-14
-269
2-14
-269
3-14
-269
4-14
-269
1-15
943
2-15
943
3-15
943
4-15
943
1-16
121
2-16
121
3-16
121
4-16
121
1-17
861
2-17
861
3-17
861
4-17
861
1-18
116
2-18
116
3-18
116
4-18
116
2．节点位移
表1-3网架节点位移理论计算值
测点号
挠度值
（mm）
测点号
挠度值
（mm）
测点号
挠度值
（mm）
测点号
挠度值
（mm）
DA1
0.000
DB1
0.469
DC1
0.469
DD1
0.000
DA2
4.078
DB2
4.260
DC2
4.260
DD2
4.078
DA3
7.406
DB3
7.511
DC3
7.511
DD3
7.406
DA4
9.222
DB4
9.315
DC4
9.315
DD4
9.222
DA5
9.227
DB5
9.320
DC5
9.320
DD5
9.227
DA6
7.417
DB6
7.532
DC6
7.532
DD6
7.417
DA7
4.088
DB7
4.309
DC7
4.309
DD7
4.088
DA8
0.000
DB8
0.563
DC8
0.563
DD8
0.000
网架结构静载实验报告
一、实验记录表
荷载kN
测点
预载
加载试验
卸载试验
0
30
60
30
60
90
120
150
90
30
0
杆件应变测点
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
节点位移
实验二混凝土强度、缺陷及保护层厚度无损检测
一、实验目的
1、熟悉掌握回弹仪检测混凝土强度。
2、熟悉超声波法测混凝土裂缝深度和内部缺陷。
3、熟悉钢筋混凝土结构中钢筋及其混凝土保护层的检测
二、实验仪器设备
1、回弹仪ZBL-S230
2、非金属超声仪ZBL-U520
3、钢筋扫描仪ZBL-R630
4、碳化深度测量仪和1%酚酞酒精溶液
5、冲击电钻及钢尺
试验模型试验仪器
三、实验内容
实验1：
混凝土强度无损检测
采用回弹仪对实验三所用的实验梁（实验三进行之前）进行回弹值测定，采用钻孔法测试碳化深度，由回弹值和碳化深度按测区混凝土强度换算表确定混凝土强度换算值。
实验2：
混凝土裂缝深度和内部缺陷检测
采用非金属超声仪，用平测法对混凝土表面裂缝深度进行检测，用对测法测试混凝土内部缺陷。
实验3：
钢筋及其混凝土保护层的检测
采用钢筋扫描仪测试内部钢筋分布及其钢筋保护层厚度。
四、实验步骤
实验1：
混凝土强度无损检测
1．利用率定回弹仪的钢砧（洛氏硬度HRC=60±2）进行回弹仪率定，回弹仪的率定值应为80±2。
2．在梁的每个侧面选择3个测区，测区大小200×200mm，划分成50×50mm的网格。
3．使用率定后的回弹仪测定混凝土立方体试块的回弹值，检测时回弹仪的轴线应始终垂直于试块受测表面，每一网格测量一个值，共计16个回弹值，每一测点回弹值读数精确至1，剔除3个最大值和3个最小值，由余下的10个回弹值求得测区平均回弹值。
4．在实验梁支座外侧各选择一个测区，采用冲击电钻加工一个直径15mm，深约10mm的孔，吹去孔洞中粉末，用1%酚酞酒精溶液滴入孔洞边缘处，量测孔外表面至不变色分界面的的垂直距离多次，取其平均值，即为混凝土的平均碳化深度dm。
实验2：
混凝土裂缝深度和内部缺陷检测
1、采用超声平测法，测试垂直裂缝深度。
（1）在没有缺陷的混凝土区，两探头间距为100mm、150mm、200mm、250mm、300mm时测试相应声时，并做好记录；
（2）将两超声探头对称置于裂缝两边，测试二者间距为100mm、150mm、200mm、250mm、300mm的声时，并做好记录。
2、对测法测试混凝土内部缺陷
（1）混凝土试件立面划分100x100网格，两对面网格线必须对齐，并对测试线和测点进行编号：
测试线编号从左至右、从下至上，测点编号遵循Z或N型原则。
（2）选择第1条测试线，在两对面的同一网格点（第1个网格个点）各布置一个超声探头，测试二者之间的声时，然后重复该操作，顺序测试该测试线上其它对测试点之间的声时。
（3）重复
（2）步骤，按Z或N型方式测试其它对测点声时。
顺序测试第2、3、。
。
n条测试线上各对测点的声时。
实验3：
钢筋及其混凝土保护层检测
1、检测仪器校准
探头放在空气中（远离钢筋等金属物体1米左右）进行测试，信号值显示为零。
2、钢筋位置及间距
探头垂直或平行梁板轴线方向移动，直到仪器显示接收信号最强或保护层厚度值最小时，探头中心线下方为钢筋位置，做好标记。
按上述步骤将相邻的其它钢筋逐一标出，然后测量标记间距。
3、保护层厚度值测试
设定好仪器量程范围及钢筋直径，沿被测钢筋轴线选择相邻钢筋影响较小的位置，并应避开钢筋接头。
每根钢筋的同一位置重复检测2次，每次读取1个读数C1、C2，两个读数差值不大于1mm，否则重测一次。
五、实验结果的整理与分析
1、根据回弹仪测定混凝土回弹平均值凡和平均碳化深度dm，按《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程）（JGJ／T23一2001）附录E测区混凝土强度换算表，求得混凝土强度换算值。
2、裂缝深度测试结果计算分析。
3、混凝土内部缺陷大小大致分布位置图（平面、立面）。
4、钢筋分布图及其保护层厚度测试结果
六、实验报告
1、回弹法测试过程、实验数据处理及混凝土强度推定。
2、超声法测试裂缝深度及内部缺陷的实验过程和测试结果。
3、钢筋及其保护层后土测试过程和结果
混凝土强度、缺陷及保护层厚度检测报告
实验1：
混凝土强度回弹检测
（测试记录、数据处理、强度推定）
实验2：
混凝土缺陷超声检测
（裂缝深度测试记录、数据处理、裂缝深度）
（缺陷各测点声时声速测试结果、测试分析、缺陷情况）
实验3：
混凝土钢筋分布及其保护层厚度检测
（钢筋间距测试记录、钢筋分布图；保护层厚度测试记录、数据处理、结果推定）
实验三钢筋混凝土梁正截面受弯性能实验
一、实验目的
1、通过梁的试验设计，掌握试验设计的主要内容；
2、通过对钢筋混凝土梁正截面的承载力、刚度及抗裂度的实验测定，进一步熟悉钢筋混凝土受弯构件实验的一般过程。
3、进一步熟悉结构实验的常用仪表的选择和使用方法。
4、加深对钢筋混凝土梁正截面受弯性能的认识。
二、试件
1、试件：
试件为普通钢筋混凝土简支梁，截面尺寸及配筋图2-1所示。
混凝土：
实验2测试，钢筋：
主筋Ⅱ级，其它Ⅰ级
图2-1试件尺寸及配筋
三、仪器设备
1、加载设备：
手动千斤顶和分配梁
2、应变仪YE-2538
3、应变计
4、百分表
5、裂缝测试仪
6、荷载传感器
四、实验方案设计
根据上述试验梁，完成实验设计（加载设计和观测设计）。
主要确定实验加载装置、加载制度；进行测点布置和仪器选择。
1、加载系统设计
2、加载程序
根据开裂荷载、标准荷载和破坏荷载进行加载制度设计，采用分级加载，在标志荷载时细分2-4级，并给出加载程序表。
（1）开裂荷载确定
为准确测定开裂荷载值，实验过程中应注意观察第一条裂缝的出现。
在此之前应把荷载级取为标准荷载的5%。
（2）破坏荷载确定
当试件进行到破坏时，注意观察试件的破坏特征并确定其破坏荷载值。
当发现下列情况之一时，即认为该构件已经达到破坏，并以此时的荷载作为试件的破坏荷载值。
●正截面强度破坏：
①受压混凝土破坏;
②纵向受拉钢筋被拉断;
③纵向受拉钢筋达到或超过屈服强度后致使构件挠度达到跨度的1/50；或构件纵向受拉钢筋处的最大裂缝宽度达到1.5毫米。
●斜截面强度破坏
①受压区混凝土剪压或斜拉破坏；
②箍筋达到或超过屈服强度后致使斜裂缝宽度达到1.5毫米；
③混凝土斜压破坏。
●受力筋在端部滑脱或其它锚固破坏。
表2-1加载程序及梁的外观特征观测
荷载级别
本级荷载（kN）
累计荷载（kN）
说明
预载
标准加载
注意确定开裂荷载。
破坏加载
确定破坏荷载
3、观测设计
（4）观测项目；
（5）测点布置：
绘制测点布置图；
（6）采用仪器及测试系统图。
四、实验步骤
五、实验报告
1、实验现象描述及裂缝分布图。
2、绘制荷载——挠度曲线、荷载——应变曲线。
3、实验值与理论结果对比分析。
钢筋混凝土梁正截面受弯性能实验报告
一、实验记录结果表
应变与挠度记录表
测点
荷载
钢筋
应变
混凝土应变
με
挠度
mm
荷载
级数
荷载值
1
2
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
KN
με
预载
标准加载
破坏加载
二、荷载挠度曲线、荷载应变曲线
实验四钢筋混凝士短柱破坏试验
一、试验目的
1、通过试验初步掌握受压柱静载试验的一般程序和测试方法。
2、观察在小偏心受压时，钢筋混凝土短柱破坏过程及其特征。
二、试件
矩形截面钢筋混凝土短柱，混凝土强度为C30，纵向钢筋为
（HRB335），箍筋采用
（HPB235），尺寸及配筋见图3－1所示。
图4-1试件尺寸
三、试验仪器设备
1、100吨液压加载系统
2、静态电阻应变仪KD7024
3、机电百分表WD-30
四、试验方案
1、试验加载
采用大型承力架配合液压加荷设备系统进行正位加载试验，支座采用单刀绞支。
试验加载示意图如图4-2。
柱子加载按估计破坏荷载的1/10～1/15分级施加，接近开裂荷载或破坏荷载时，加载值应减至1/2～1/4原分级值。
根据图4-1试件情况，完成加载程序设计。
柱试验加载程序（偏心距：
）单位：
kN
荷载级别
本次荷载
累计值
荷载级别
本次荷载
累计值
荷载级别
本次荷载
累计值
试件安装时应将试件轴线对准作用力的中心线，即几何对中。
若有可能还应进行力学对中，即加载约达标准荷载的40％左右测量其中间区段两侧或四角应变，并调整作用力轴线，使各点应变均匀。
力学对中后即可进行中心受压试验。
对偏心受压试验，应在力学对中后（或几何对中后），沿加力中心线量出偏心距离e0，再把加力点移至偏心距上进行偏心受压试验。
1－上压板；
2－试件
3－位移计；
4－电阻片
5－下压板；
6－单刀铰支
7－应变片
图4-2测点布置
2、观测方案
观测项目主要有各级荷载下的侧向挠度、控制截面或区段的应力及其变化规律、裂缝的开展、开裂荷载值及破坏荷载值等。
测点布置见图3－2所示。
3、试验步骤
首先设计加载程序，然后按下述步骤进行：
（1）在浇注混凝土前，作好贴在钢筋上电阻应变片的防水处理，并做好保护。
（2）试件试验前在中间区段混凝土柱两侧表面沿横向各贴应变片五枚。
（3）试件对中就位后，加载点偏移至偏心距处装好百分表。
（e0=25mm）
（4）根据给定条件算出试件承载力Pb和破坏荷载，确定荷载分级。
（5）作预载检查，预载值应不超过开裂荷载值，并调试仪表。
（6）加一级初载，各测点仪表调零或读取初读数。
以后每加一级荷载，读取一次读数，直至破坏。
同时注意观测裂缝、破坏过程及特征。
荷载达Pb时应拆除位移计。
五、试验报告
1、根据试验数据，计算出至标准荷载前各级荷载下的钢筋拉、压应变平均值。
计算出标准荷载下的σN、σMx值，绘出截面应变图。
2、计算侧向位移，绘出至标准荷载时的P－f关系曲线图。
3、绘制裂缝图及破坏形态图。
4、对试验柱作出基本力学性能的讨论。
钢筋混凝士短柱试验报告
测点
荷载
钢筋应变（）
混凝土应变（）
挠度（mm）
荷载
级数
荷载值
kN
1
2
3
4
1
2
3
4
5
1
2
3
预载
00
01
02
正式加载
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
升级会员 