城建学院结构实验书土木本科.docx
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城建学院结构实验书土木本科
城市建设学院
结构检测实验报告
实验名称：
__________________________________________________
学生姓名：
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学生学号：
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专业班级：
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指导老师：
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完成时间：
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目录
试验一电阻应变片的粘贴技术
试验二静态电阻应变仪器操作试验
试验三位移传感器标定试验
试验四压力传感器标定试验
实验五简支钢桁架非破坏静载试验
实验六回弹法检测砼抗压强度试验
成绩综合评定
实验一
实验二
实验三
实验四
实验五
实验六
综合评定
注意事项：
1、按实验报告要求认真做好实验前预习准备。
2、在实验过程中严格按指导老师和实习指导书要求，结合相关参考教材内容做好实验，并准确记录相关数据。
3、按实验报告要求完成实验报告，并提出有结论性分析。
武汉科技大学城建学院
土木系结构实验室
试验一电阻应变片的粘贴技术
日期______________第______周、星期____________、第_____________节课、
地点、____________组员名单_________________指导老师________________
电阻应变粘贴技术电阻应变测量是结构试验中很重要的手段，是本门课程实验的重点内容，其中电阻应变片的粘贴质量是保证应变测试质量的主要因素，电阻应变粘贴技术是结构试验技术人员应掌握的一项技术，只有掌握好电阻应变粘贴过程中的各个环节及其技术，才能有效地保证试验质量，才能处理好试验过程中遇到的技术问题
一、试验目的
1、掌握电阻应变片的选用原则和方法。
2、学习常温用电阻应变片粘贴技术。
二、试验仪表及器材
1、电桥。
2、兆欧表。
3、万用电表。
4、等强度梁。
6、常温用电阻应变片。
7、电烙铁及其他工具。
8、引线若干。
三、试验方法及步骤
1、检查、分选电阻应变片——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。
用电桥测量阻值，进行电阻值选配。
同一测区用片的电阻值相差不得超过仪器可调平的允许范围。
2、试件测点表面准备——用砂纸等工具除去试件待测表面漆层、电镀层、锈斑、污垢覆盖层，划出测点定位线，然后用0#砂纸磨平，再打成与测量方向成45°交叉的条纹，最后用棉球蘸丙酮或酒精沿一方向擦拭干净。
3、贴片——使用502快干胶，要掌握时机，左手捏住应变片引线，右手上胶，胶水应匀而薄（多用反而不好）。
待一分钟左右，当胶水发粘时，校正方向贴好，再垫上塑料薄膜（最好用聚乙烯类非极性塑料薄膜），用手指稍加滚压即可。
4、检查——包括外观检查和应变片电阻值及其绝缘电阻值的测量。
胶层固化后，应变片电阻值应无明显变化。
绝缘电阻值是检验胶层干澡或固化程度的标志，胶层完全干燥或固化后，绝缘电阻可达104MPΩ以上。
一般静动态测量均应大于200MΩ以上方为合格。
5、固定导线——应变片到电阻应变仪之间的测量导线布置，应使同一测区导线同规格、同型号、等长、排列整齐，分区成束捆扎。
屏蔽网接地。
应变片引出线也应事先固定，防止扯坏应变片，连接焊点应光滑、牢固、防止虚焊。
引出线应编号并作记录。
6、如有必要重贴时，一定要除去原有胶层，重新擦洗，涂胶粘贴。
四、试验报告
1、实验方案；
2、详细记录实验过程；
3、对关键问题的处理措施，体会
4、回答后面思题
五、思考题
（1）可能影响粘片质量的因素有那些？
（2）如何检查贴片质量？
（3）当应变片与应变仪连接后不能平衡时，试验分析可能原因，如何处理？
（附件：
实验报告内容）
试验二静态电阻应变仪器操作试验
日期______________第______周、星期____________、第_____________节课、
地点、____________组员名单_________________指导老师________________
在电阻应测量中，如在电桥中仅接入一个电阻应变片，则实际测量值中含有由于温度变化时构件产生的应变，这是实验中所不希望的，通过适当的接线方式，可消除温度的影响，在课本中有许多不同的接线方式，主要分为两大类，一是设置专门温度补偿片，这种方式又可分为公共补偿与单片补偿两种，二是通过工作片间互相补偿，称为互相补偿或自补偿，接线要有一定的技巧。
掌握电阻应变测量中的温度补偿方式及不同接线方式的测量结果的区别是很重要的。
一、试验目的
1、熟悉静态电阻应变仪的操作规程。
2、掌握静态电阻应变仪单点测量的基本原理。
3、学会电阻应变片作半桥及全桥测量的接线方法。
二、试验设备及仪表
1、静态电阻应变仪
2、标准钢梁。
三、试验原理及方法
静态电阻应变仪的读数ε仪与各桥臂应变片的应变值εi有下列关系：
ε仪=（ε1-ε2-ε3-ε4）
式中ε1、ε2、ε3ε4分别为各桥臂上应变片的应变值。
1、半桥接线与测理
如果应变片R1接于应变仪AB接线柱，温度补偿应变片R2接于BC接线柱，则构成外半桥，如图2-1。
另内半桥由应变仪内部两个无感绕线电阻构成。
应变仪读出的应变值为：
ε仪=ε1
若梁上同一截面处的压区和拉区分别贴应变片R1和R2，接于AB和BC接线柱，则构成外半桥。
如图2-2，两电阻应变片既属测量片又互为补偿，应变仪读出应变值为：
ε仪=（ε1+ε3）
即ε1=ε3，故有：
ε仪=2ε1
若梁上同一截面的压区应变片R1、R3仍接于AB和CD接线柱，而拉区贴应变片R2、R1，并接于BC和DA接线柱组成全桥，如图2-4。
则应变仪读出应变值为：
ε仪=ε1-ε2+ε3-ε1
因ε1=ε3=-ε2=-ε1，故有：
ε仪=4ε1
四、试验步骤
1、按上述接桥方法分别接通桥路，试件采用矩形截面简支小钢梁，装置如图2-5所示。
2、将应变仪预调平衡，调好初始读数。
3、试验前，先作1-3级预加荷载试验，每级P=10N。
仪器测读，应按一定的时间间隔进行，全部测点读数时间必须基本相等，只有同时得到的数据才能说明结构在某一受载状态下的实际情况。
通过预载试验检查仪表和装置，所发现的问题都应逐一加以解决，之后，所有仪表读出初读数值。
4、正式试验，每级加载10N，逐级记取读数。
共四级，重复三次，
整理出试验数据，并比较应变仪读数与接桥的关系，电阻应变仪读数的关系，试验数据填入表2-1、2-2。
五、试验报告
1、实验方案；
2、实验过程；
3、整理出实验数据，试验数据填入应变记录表。
（表格见下表）
4、比较两种接线方法，分析原因，给出结论。
5、写出试验操作方法和体会。
6、回答后面的思考题。
试验数据记录表表2-1
接法
半桥接法
（1）单补
半桥接法
（2）互补
荷载
次序
10N
20N
30N
40N
10N
20N
30N
40N
1
2
3
平均
试验数据记录表表2-2
接法
全桥接法
（1）单补
全桥接法
（2）互补
荷载
次序
10N
20N
30N
40N
10N
20N
30N
40N
1
2
3
平均
六、思考题
（1）两种接线方法的加载量和加载方式相同，为什么测量值不同？
分析其理论依据。
（2）第二种接线方式在理论课本中又称为什么测量方法？
这种测量方法的特点和作用是什么？
（附件：
实验报告内容）
试验三位移传感器标定试验
日期______________第______周、星期____________、第_____________节课、
地点、____________组员名单_________________指导老师________________
为确保测试仪器的精确度和灵敏度，保证测试仪器测量数据的误差不超出规定范围，应进行测试仪器示值和标准值校对工作，这一工作过程称为对测试仪器标定。
标定作用，1、确定传感器输入和输出关系，赋予传感器分度值；2、确定传感器静态特征指标；3、消除系统误差，改善传感器的正确度。
一、目的
1、标定位移传感器工作位移应变图
二、设备
1、SCB—A长度标定仪
2、应变仪
3、YHD—位移计
三、步骤
1、调应变仪
2、安传感器接应变仪
3、位移计调零（旋标定仪）
4、调应变化置零
5、调标定仪读数
四、实验报告
1、实验方案；
2、实验过程；
3、整理出实验数据，试验数据填入应变记录表。
（表格见下表）
4、分析数据，计算弹性模量，分析误差，给出结论。
5、写出试验操作方法和体会。
应变仪
应变仪
一次
二次
三次
平均
一次
二次
三次
平均
—1mm
1mm
—2mm
2mm
—3mm
3mm
—4mm
4mm
—5mm
5mm
（附件：
实验报告内容）
试验四压力传感器标定试验
日期______________第______周、星期____________、第_____________节课、
地点、____________组员名单_________________指导老师________________
为确保测试仪器的精确度和灵敏度，保证测试仪器测量数据的误差不超出规定范围，应进行测试仪器示值和标准值校对工作，这一工作过程称为对测试仪器标定。
一、目的
1、掌握传感接线方法
2、学会标定传感器
3、作出荷载—应变曲线图
二、实验设备
1、压力传感器
2、数显标准荷重传感器
3、应变仪
4、液压千斤顶
三、实验步骤
1、安装应变仪、传感器、数显传感器、千斤顶
2、确定加载程序
3、调整应变仪
4、按方案加载，记录数据连续三次
5、绘制荷载应变曲线图。
四、实验报告
1、实验方案；
2、实验过程；
3、整理出实验数据，试验数据填入应变记录表。
（表格见下表）
4、分析数据，计算弹性模量，分析误差，给出结论。
5、写出试验操作方法和体会。
6、回答后面的思考题。
数量读数
应变读数
应变读数
应变读数
平均值
（KN）
20
30
40
50
60
六、思考题
1、为什么要进行仪器标定，仪器标定作用？
（附件：
实验报告内容）
（附件：
实验报告内容）
实验五简支钢桁架非破坏静载试验
日期______________第______周、星期____________、第_____________节课、
地点、____________组员名单_________________指导老师________________
一、目的
1.掌握结构静载试验常用仪器、设备使用方法,并了解其主要性能指标。
2．通过对桁架节点位移、杆件内力的测量对桁架结构的工作性能及计算理论作出评判，深刻理解对称荷载、对称性等知识点。
3.了解结构静载试验的试验方案、方法设计。
4．掌握试验数据的整理、分析和表达方法。
5.学会误差分析，加载-卸载分析。
6．通过分工协作,培养团结合作的团队精神。
二、仪器设备
1、钢桁架：
跨4200mm，上下弦杆2L30×30×3，腹杆2L25×25×3，节点板厚t=4mm。
2、百分表及表架，倾角仪。
3、加载装置（杠杆式1：
5）放大率6倍。
4、荷载传感器。
5、静态应变仪。
三、实验方案
1．加载装置与加载方案
桁架实验一般多采用垂直加载方式，加载位置务需准确、垂直，以防止桁架平面外受力较大，影响实验进行和读数的准确性。
另外，由于桁架外平面刚度较弱，安装时必须采用专门措施，设置侧向支撑，以保证桁架的侧向稳定。
侧向支撑点的位置应根据安全要求确定。
同时侧向支撑应不妨碍桁架在其平面内的位移。
桁架实验时支座的构造可以采用梁实验的支承方法，支承中心线的位置务需准确，其偏差对桁架端节点的局部受力和支座沉降影响较大，对钢筋混凝土桁架影响更大，故应严格控制。
三角形屋架受荷后，下弦伸长较多，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。
桁架实验加荷方法可采用实物加荷（如用屋面板等，多用于现场鉴定性实验），也可采用吊兰加荷（多用于木桁架实验），也采用同步液压千斤顶加荷，实验时应使桁架受力稳定、对称、防止出现平面外失稳破坏，同时还要充分估计千斤顶的有效行程，防止因行程不足而影响实验的进行，在实验过程中加载者要采取有效措施防止千斤顶回油影响测量数据的准确性。
桁架的实验荷载不能与设计荷载相符合时，亦可采用等效荷载代换，但应验算，使主要受力构件或部位的内力接近设计情况，还应注意荷载改变后可能引起的局部影响，防止产生局部破坏。
本次桁架试验采用垂直加荷方式，桁架两边简支，具体加载方案为利用杠杆原理的砝码加载法，在L/2处单点加载和采用在分配梁梁下设置滚轴支座实行2点和3点加载方案。
2．测点布置
观测项目一般有强度、抗裂度、挠度和裂缝宽度、杆件内力等，本实验主要测量挠度和应变，可采用挠度计或水准仪和应变仪，测点一般布置于下弦节点。
为测量或扣除支座沉陷，在桁架两支座的中心线上应安置垂直方向的位移计。
另外还需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的固支和滚支的水平侧移值。
杆件内力测量，可用电阻应变片或接触式位移计，其安装位置随杆件受力条件和测量要求而定，杆件应变测量点均设置在每一杆件的中间区段，为消除自重弯矩的影响，电阻应变片贴在截面的重心连线上。
因桁架结构为对称结构，在对称荷载作用下，对称杆件的内力（应变）和对称节点的挠度在理论上其值分别对称相等，故上述测点布置利用对称性进行自检提供了便利。
本次测量项目有：
桁架整体变形（挠度）；杆件内力。
采用百分表测量挠度，挠度测点均布置在桁架下弦节上，跨中3个表，支座各1个表，共5个百分表。
跨中桁架各点挠度等于相应百分表测量值消除支座沉降在该点产生的影响。
采用电阻应变仪测量桁架杆件应变，应变片每杆布置1片（或2片时杆件应变取平均值），共21片（或42片），测点布置如图1—1。
应用虎克定理求杆件应力及内力。
实验前应将每个百分表和每个应变片编号并记录其所在位置，以方便记录、计算。
3．实验步骤
本实验为开放式：
实验前，学生应仔细阅读实验指导书，想好实验过程，在指导教师解答提问、讲明注意事项之后，由学生自己提具体实施方案，经指导教师同意后，分组自行操作实验。
教师给出实验所需的仪器设备并实时指导。
具体实验步骤如下：
（1）考察实验场地及仪器设备，听实验介绍并写出实验方案与实验方法；画记录表和记录图,进入实验室进行实验。
（2）检查试件和实验装置，架百分表，要求垂直对准；先按单点加载方案安装杠杆加载装置。
（电阻应变片已预先贴好）。
（3）预加载实验（1KN荷载）。
检查装置试件和仪表工作是否正常，发现问题及时排除。
然后卸预载。
（4）作好记录准备,读仪表初值并记录初值。
（5）正式实验。
加载制度：
5级加载，每级0.5KN（或1KN），满载后分3级卸载，加卸载每级停歇时间5分钟，停歇的中间读数并记录。
读数应尽可能保证同时性。
（6）正式实验可重复两次。
（7）再选择2点和3点加载方案重复上述步骤进行试验。
（8）实验后每人写一份实验报告
四、试验结果整理、分析、试验报告
1、试验记录
（1）实验数据记录表一：
荷载值P（KN）
应变仪（
ε）
百分表（mm）
倾角仪
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
A
B
C
H
D
加载
卸载
（2）实验数据记录表二：
荷载值P（KN）
应变仪（
ε）
百分表（mm）
倾角仪
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
A
B
C
H
D
加载
卸载
2、桁架各杆件内力分析及节点挠度分析
（1）各杆内力图
式中A----实测杆件的截面积
E----实测杆件材料的弹性模
（2）挠度值比较（附表三）
测点
H
C
D
实测值
理论值
实测/理论
（3）内力值比较（附表三）
测点
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
实测值
理论值
实测/理论
3、试验小结及原因分析
（ 1）、位移量的数据记录表（附表一）
（2）、应变量测数据记录表（附表二）
4、试验结果整理与分析
用结构力学方法（参照相关教材）计算试件在各级荷载作用下所测下弦节点的挠度理论计算值和所测杆件的内力计算值，结果列入附表三和附表四.
（附件：
实验报告内容）
实验六回弹法检测砼抗压强度试验
日期______________第______周、星期____________、第_____________节课、
地点、____________组员名单_________________指导老师________________
在结构试验时，有时需要测试现役结构的混凝土强度，而又对结构不能产生大的损伤，这时可采用无损检测，常用混凝土强度的无损检测方法有回弹法与超声波法等，我国对无损检测法有专门的规程，本试验通过混凝土强度的回弹检测实验让同学们对这一方法与数据处理规定有一基本了解。
适用范围：
1、适用于工程结构普通混凝土抗压强度（以下简称混凝土强度）的检测，不适用于表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土结构或构件的检测。
2、混凝土强度测定范围在C10～C60之间
一、实验目的
1、掌握回弹仪使用方法
2、初步掌握回弹法检测砼强度
3、学习了解回弹法（JGJ/T23-2001）规程
4、学习回弹仪率定方法
二、实验仪器设备
1、ZC3—A型砼回弹仪
2、GZII型校验钢砧
3、砼单个构件
三、实验方法
1、确定测区一般结构与构件不少于10个，小型构件不少于5个，本次实验5个测区或取10个测区。
2、每区水平弹击16次，并读数记录，剔出3个最大值和3个最小值，计算10个平均值为该区平均回弹值。
式中：
Rm—测区平均回弹值，精确至0.1；
Ri－第i个测点的回弹值。
四、强度计算及推定
1、按已计算各区平均回弹值和测定的碳化深度，可查看得出砼强度换算值。
2、各测区砼强度换算值，可计算构件砼强度平均值，当次数大于10时，还应计算标准差。
（1）砼强度平均值
（2）标准差
式中：
构件混凝土强度平均值，（mpa），精确至0.1MPa;
对于单个检测的构件，取一个构件的测区数，对于批量检测的构件，取被抽取构件测区数之和。
构件混凝土强度标准差（mpa），精确至0.01MPa;
构件混凝土
区混凝土强度；
3、强度推定
（1）当该结构或构件测区数少于10个时。
式中：
构件中最少的测区混凝土强度换算值。
（2）当该结构或构件测区强度值中出现小于10.0mpa时。
（3）当该结构或构件测区数不小于10个或批量检测时，应按下列公式计算：
五、实验报告
1、实验方案；
2、实验方法；
3、规范对实验方法及数据处理的基本规定（可参考理论课本相关内容）；
4、实验原始数据；
5、实验数据处理；
6、结论；
7、回答后面的思考题。
附表一回弹法检测原始记录表
回弹值
碳化深度（mm）
换算值mpa
构件
测区
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Rm
1
2
3
4
5
回弹仪型号编号率定值
附表二构件砼强度计算表
测区
项目
1
2
3
4
5
强度推定值
回弹值
测区平均值
角度修正值
碳化深度（mm）
升级会员 