2022年中南大学结构试验报告 .pdf

结构实验报告班级：土木 x 班专业： xxxxxx 学号： xxxxxxxxxxx 姓名： xxxx 中南大学土木工程学院精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 39 页1目录实验一电阻应变片的粘贴及防潮技术2实验二静态电阻应变仪单点接桥练习4实验三简支钢桁架梁静载试验9实验四钢筋混凝土简支梁静载试验14实验五测定结构动力特性与动力反应21 实验六钢筋混凝土结构无损检测27精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 39 页2实验一电阻应变片的粘贴及防潮技术一、试验目的1了解应变片选取的原则及质量鉴别方法；2掌握应变片的粘贴技术。二、仪器和设备1电阻应变片（型号： 3mm 2mm ；灵敏系数： 2.08）、连接端子、连接导线；2惠斯登电桥、放大镜、高阻表；3万能试验机、静态电阻应变仪、螺丝刀；4打磨机、砂布、铅笔；5丙酮（或无水酒精）、药棉、镊子；6剥线钳、剪刀、白胶布、绝缘胶布；7502胶水（或环氧树脂）、塑料膜；8直尺、游标卡尺。三、试验步骤1. 划线定位：在钢片上选定应变片位置划出十字线，且深度适中。2. 砂纸打磨钢片表面，使其符合光洁度要求。3. 清洁表面：用棉纱沾丙酮清洁打磨位置表面，清洁后不可用手指触碰。4. 对正调整：用透明胶带将应变片与钢片位置临时固定，移动胶带使其到达正确位置。5. 涂胶粘贴：在应变片反面滴一滴胶水，拇指按压挤出多余胶水。6. 粘贴接件：将应变片接线拉起至根部， 在紧连应变片的下部用胶水粘接一片连接片。7. 焊接引线：将应变片引线焊接在接线片上，焊点要求光滑牢固。8. 焊接导线：把连接应变仪的导线焊接在接线片上，并用绝缘胶带固定在钢片上。9. 检验：用高阻表检验连接好的应变片电阻值。四、现场图片精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 39 页3划线定位打磨清洗粘贴按压焊接引线焊接导线电阻检验五、心得体会通过这次试验我知道了电阻应变片是根据电阻应变效应作成的传感器。在发生机械变形时， 电阻应变片的电阻会发生变化。使用时， 用粘合剂将应变计贴在被测试件表面上， 试件变形时， 应变计的敏感栅与试件一同变形，使其电阻发生变化，在有测量电路将电阻变化转化为电压或电流的变化。这次试验是一个细活儿， 从打磨到粘贴到焊接， 一步都马虎不得。 在我们小组的共同努力下， 我们快速准确的完成了应变片的粘贴与连接，获得了朱志辉老师的肯定与表扬，同时我们也深刻认识到了课堂之外动手操作能力的重要性。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 39 页4试验二静态电阻应变仪单点接桥练习一、试验目的1. 了解电阻应变片、电阻应变仪、百分表的构造。2. 通过等强度梁的加载实验，掌握电阻应变片、电阻应变仪、百分表的使用方法及相应的数据处理方法。二、仪器和设备1.dh3818 静态电阻应变仪一台；2. 等强度梁一套（附砝码3 个）（梁板弾性模量E2.00105MPa ）； 3.应变片：工作片6 枚（竖向 R1 ，R2 ，R3 ，R4；横向 R5 ，R6 ），温度片 1枚(R7)； 4.螺丝刀一把。三、试验内容 1. 记录等强度梁的截面尺寸如图1；图 1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 39 页52. 打开电源检查 K值。K 值=2.080，符合。如图 2；图 2 3. 根据 1/4 桥电路将应变片连接好， 应变清零，当数据全部清零后， 开始加砝码，从 1kg 开始，逐渐加到 3kg，记录应变数值，重复测量3 次，接线方式如图3；图 34.根据半桥电路将应变片连接好， 然后应变清零， 当数据全部清零， 开始加砝码，从 1kg 开始，逐渐加到3kg，记录应变数值，重复测量3 次，接线方式如图4；图 4精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 39 页65.根据全桥电路将应变片连接好，然后应变清零，当数据全部清零后，开始加砝码，从 1kg 开始，逐渐加到 3kg，记录应变数值，重复测量3 次，接线方式如图5；图 5 四、理论值分析表 1 等强度梁的截面尺寸尺寸l(mm) b(mm) h(mm) 300 42.76 5.472 7010bhx662EF理论五、试验结果表 2 应变测量记录表荷载（kg）测次1/4 桥工作片互为补偿半桥工作片互为补偿全桥工作片互为补偿1 1 72 73 141 143 2872882 71 71 142 142 2862903 71 72 145 143 287292平均71.3 72 142.6 142.6 286.6 290.0 2 1 1421452892885766762 140144286286574580精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 39 页73 141143288288577584平均141144287.7287.3575.75803 1 211 216 4324328628722 208 217 4324348688773 208 215 431431864875平均209216431.7432.3864.7874.7表 3 实验结果与理论值的比较荷载（kg）测次1/4 桥温度片补偿半桥工作片互为补偿全桥工作片互为补偿1 理论值70 70 140 140 280 280 实测值71.3 72 142.6 142.6 286.6 290.0 误差（ % ）1.9 2.9 1.9 1.9 2.3 3.5 2 理论值140 140 280 280 560 560 实测值141144287.7287.3575.7580误差（ % ）0.7 2.8 2.7 2.6 2.8 3.5 3 理论值210 210 420 420 840 840 实测值209216431.7432.3864.7874.7误差（ % ）0.5 2.8 2.7 2.9 2.9 4.1 六、实验误差分析（一）应变测量的分析：以应变值的数据分析， 基本上呈线性增长， 说明实验结果可靠。 数据都是成倍增加的，如图 6。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 39 页8图 6 （二）以 1/4 桥工作片和半桥工作片互为补偿为例，实际值测量都比理论值小。如图 7，图 8 所示。原因可能是：1.测量时砝码的位置放的不好，造成了重量的不匀称，重心位置偏差。2.可能实验室仪器设备较久，长导线的电阻过大，实验室的温度略低都会造成影响。图 7 图 8 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 39 页9试 件分载梁百分表试验三简支钢桁梁静载试验一、试验目的1、了解结构静载试验的一般方法及步骤。2、掌握 dh3818静态电阻应变仪和百分表的使用和操作。3、熟悉静载试验数据的整理及试验报告的编写方法。二、仪器及设备1、试件：简支钢桁梁，如图1 所示。2、电阻应变片技术指标：阻值R=120 , 型号 La=5mm 3mm ，灵敏系数 K=2.08。3、加载设备：千斤顶、反力架、分载梁、支座。4、观测仪器：静态电阻应变仪、百分表及磁性表座、电子秤及荷重传感器。三、试验方案简支钢桁梁静载试验的布置如图2 所示：简支钢桁梁由两片桁架联结而成，跨度 4m ，每片桁架的上、下弦杆采用等边角钢2L404，斜杆为 2L253，垂杆为 L404。沿跨度方向在每片桁架的下弦布五个位移测点，在每片桁架的1-1、2-2、3-3、4-4、5-5、6-6 杆件中截面处均按 “角点法”布设应变测点 （见图 3）。因试件并非实际工程中的结构件，故无荷载标准值。 假定试件在正常使用状态的工作荷载P20kN （不含自重效应），试验时加荷级差取P20% P，每级荷载下的荷载持续作用时间t=10 分钟上，正式试验前应先预载一次。预载值为一个加载级差。图 1 简支钢桁梁图 2 试验布置立面示意图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 39 页10图 3 应变片布置示意图四、试验步骤1、 通过结构力学求解器可求得单位荷载作用下单片桁架的杆件内力如图3， 图 4。图 4 PN作用下单片桁架的杆件内力图 5 N作用下单片桁架的杆件内力1 1 1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 39 页112、计算出各级荷载下控制点的理论应变值及位移值，见表1。表 1 控制参数理论值P(kN) 控制点4 8 12 16 20 杆件截面应变（1110-6）1-1（5-5）-23.90 -47.80 -71.70 -95.60 -119.50 2-2（4-4）0 0 0 0 0 3-3（6-6）+23.60 +47.19 +70.79 +94.38 +117.98 桁梁挠度f（mm）下弦中点0.229 0.459 0.688 0.917 1.146 备注1、 角钢弹模： E2.06105N/mm2面积： AL40 43.086cm2AL25 31.432cm22、下弦中点挠度计算公式：EALNNfPL2（mm）3、桁梁就位，安装并调试仪器仪表。4、加?P荷载作预载，测取读数。检查仪器、仪表，桁梁及加装置等是否能正常工作，如发现问题，应及时排除。5仪器仪表调零（或初读数）。6正式分级加载并读取应变和百分表的数据，记录于表2、表 3。7满载读取数据后分二级卸载。五、实验结果的整理与分析1、原始记录如图 7、图 8，数据整理于表 2、表 3。图 7 百分表读数原始记录精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 39 页12图 8 应变读数原始记录表 2 应变读数记录表（单位：）P(kN) 截面编号0 4 8 12 16 20 1-1（5-5）10 -25 -47 -69 -89 -111 20 -14 -30 -44 -60 -75 30 -2 -13 -29 -43 -58 40 -66 -128 -154 -198 -241 2-2（4-4）10 0 0 0 0 0 20 +2 +9 +11 +12 +15 30 +21 +37 +44 +54 +62 40 -20 -32 -44 -54 -62 3-3（6-6）10 +22 +44 +68 +90 +113 20 +22 +45 +67 +90 +113 30 +21 +47 +74 +100 +127 40 +18 +36 +55 +74 +91 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 39 页13表 3 百分表读数记录表（单位：mm ）部P(kN) 表号位0 4 8 12 16 20 1支座 A 6.970 6.568 6.388 6.264 6.160 6.084 24l5.198 4.575 4.171 3.784 3.457 3.165 32l7.833 7.199 6.725 6.311 5.919 5.554 443l7.053 6.558 6.202 5.880 5.602 5.341 5支座 B 4.831 4.609 4.498 4.410 4.370 4.350 2、分解各级试验荷载下的界面内力, 见表 4。表 4 截面应变分解（单位：）项P(kN) 截面目0 4 8 12 16 20 1-1（5-5）上中0 -19.5 -38.5 -56.5 -74.5 -93 下中0 -34 -70.5 -91.5 -120.5 -149.5 N0 -26.75 -54.5 -74 -97.5 -121.25 XM0 +7.25 +16 +17.5 +23 +28.25 2-2（4-4）上中0 +1 +4.5 +5.5 +6 +7.5 下中0 +0.5 +2.5 0 0 0 N0 +0.75 +3.5 +2.75 +3 +3.75 XM0 +0.25 +1 +2.75 +3 +3.75 3-3（6-6）上中0 +22 +44.5 +67.5 +90 +113 下中0 +19.5 +41.5 +64.5 +87 +109 N0 +20.75 +43 +66 +88.5 +111 XM0 +1.25 +1.5 +1.5 +1.5 +2 备注（近似计算）222NM4321X中下上中下中上中，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 39 页143、修正后的挠度值 , 见表 5。表 5 修正后的挠度值（单位：mm ）部P(kN) 表号位0 4 8 12 16 20 1支座 A 0 0 0 0 0 0 24l0 -0.2660 -0.5073 -0.7793 -1.0183 -1.2483 32l0 -0.3220 -0.6505 -0.9585 -1.2785 -1.5955 443l0 -0.2280 -0.4558 -0.6808 -0.9027 -1.1298 5支座 B 0 0 0 0 0 0 4、绘制“荷载 - 应变”曲线，见图 9。图 9 荷载- 应变曲线5、绘制“荷载 - 挠度”曲线，见图 10。图 10 荷载- 挠度曲线精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 39 页15jlf2slf26、绘制各级荷载作用下桁梁的整体挠度曲线，见图11。图 11 桁梁的整体挠度曲线7、计算校验系数。表 6 截面计算校验系数表P(kN) 项目截面0 4 8 12 16 20 应变校验1-1（5-5）jN（计算）0 -23.90 -47.80 -71.70 -95.60 -119.50 sN（实测）0 -26.75 -54.5 -74 -97.5 -121.25 sNjNN/ 0.893 0.877 0.969 0.981 0.986 应变校验2-2（4-4）jN（计算）0 0 0 0 0 0 sN（实测）0 +0.75 +3.5 +2.75 +3 +3.75 sNjNN/ 0 0 0 0 0 应变校验3-3（6-6）jN（计算）0 +23.60 +47.19 +70.79 +94.38 +117.98 sN（实测）0 +20.75 +43 +66 +88.5 +111 sNjNN/ 1.137 1.097 1.073 1.066 1.063 刚度校验（计算）0 0.229 0.459 0.688 0.917 1.146 （实测）0 -0.3220 -0.6505 -0.9585 -1.2785 -1.5955 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 39 页16sjfllff22/ 0.711 0.706 0.718 0.717 0.718 8、数据对比分析。（1）由表 4 和图 9 可看出，应变随着荷载的增加而呈线性增长。（2）由表 5 和图 10 可看出，挠度随着荷载的增加而呈线性增长。（3）由表 5 和图 10 可看出，跨中挠度最大， L/4 处次之， 3L/4 处略小于 L/4处。（4）由图 11 可以看出， 桁梁的整体挠度曲线基本符合理论结果，但左右两半桁架挠度并不完全对称，此与理论（对称结构受对称荷载挠度对称）不符。（5）由表 6 可以看出，应变试验结果与理论值较接近，但挠度的试验结果与理论值偏差较大，校验系数最小达0.706，与理论计算结果相差近30% 。9、误差分析。（1）实验结果与理论结果有偏差，主要因为理论值是在假设支座和节点铰接，不抗弯的基础上计算的， 而试验时的支座和节点不可能制作成绝对铰接，支座已生锈， 从而钢桁梁的杆件并非单纯的受压或受拉，而是可能同时存在弯矩或扭转。（2）仪器自身存在测量误差，另外还有读数时存在误差。（3）试验所用钢桁架有一片是旧的，有一片是新的，故可能会导致实验结果出现偏差。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 39 页17试验四钢筋混凝土简支梁静载试验一、试验目的1、学习编制结构静载试验计划。2、 对钢筋混凝土受弯构件在正常使用荷载作用下的承载性能有一个实际的认识。3、熟悉对试验数据进行总结和分析，并对结构性能进行评定。二、试验梁基本情况1、设计依据钢筋混凝土设计规范（GB50010-2010 ）2、试验梁基本尺寸梁全长 L1.7m；计算跨度0L 1.6m；梁截面型式：矩形；梁截面尺寸：梁宽 b梁高 h100mm 180mm 。3、设计荷载使 用 状 态 短 期 荷 载 设 计 值mkNQs10； 承 载 力 设 计 荷 载 值mkNQu15。4、材料钢筋采用 HRB235 钢筋； 混凝土强度等级 C20 。 受拉主筋净保护层厚度c=20mm ，配筋见图 1。125650212A A B B A-A 截面B-B 截面154mm26mm1.7m1.6m550mm550mm560mm图 1 试验梁配筋图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 39 页181#2#3#4#5#图 2 试验装置简图及测点布置图L0/4 L0/4 L0/4 L0/4 6# 4# 2# 26544030305# 3# 1#2# 7# 1#3#4#5#6#应变测点布置（图 b）试验梁立面图（图a）连续搭接布置应变片确定开裂荷载值（图 c）1#(4 片应变片 ) 分载梁梁底面三、试验内容和步骤1、用钢筋参数测定仪确定主筋位置，见图1；2、粘贴应变片；（1）受 拉 主钢 筋 上的 测点有应变片7、8、9，即对应着应变仪 通道 11、12、13，见图 2b 和图 3；图 3 应变片布置情况（2）混凝土应变测点有应变片1、2、3、4、5、6、1a、1b、1c，对应着通道 1、2、3、4、5、6、8、9、10，见图 4；注：要求分析截面应变分布及确定中性轴位置。（3）校核性测点（用千分表测混凝土表面应变）；3、梁安装就位，试验梁安装方式，见图2a，确定试验荷载图式，见图4，采用二集中力，四分点，等效荷载，修正系数为0.91；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 39 页19图 4 加载图式4、焊接应变片的连接导线，并接入应变仪（注意编号）；5、挠度测点选择及布置，见图2a，安装百分表、千分表和振弦应变计；6、传感器标定；7、应变仪调试。8、预载；在正式实验前对结构进行预加载，荷载量不宜超过开裂荷载值得70% ，其目的是：a.使试验结构的各支点进入正常工作状态；b.检查加荷设备工作是否正常，加荷装置是否安全可靠；c.检查测试仪表是否都已进入正常工作状态；d.使试验人员熟悉自己担任的任务，掌握调表、读数等操作技术，保证采集的数据准确无误。在本次试验中由于缺乏经验， 在测力仪无读数的情况下盲目加载，导致试验梁被压裂，无法进行弹性阶段的试验。9、正式试验，荷载分级；a.荷载分级的目的，一方面为控制加荷速度，另一方面是为便于观察结构变形情况，为读取各种试验数据提供所必须的时间；b.试验荷载一般按 20%左右为一级，即按五级左右进行加载；c.本次试验中基本采用3kN 的加荷等级差；d.分两级卸载。10、确定实测开裂荷载及裂缝观测，见图5。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 39 页20图 5 裂缝观测四、试验资料整理与分析1、应变量测结果整理，原始应变数据记录如图6；图 6 应变原始数据记录2、挠度量测结果整理（含支座沉降影响的修正、跨中点加载图式影响的修正），原始数据截图，见附录，原始数据记录见图 7；构件的挠度是指构件本身的绝对精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 39 页21挠度。由于试验时收到支座沉降、 构件自重和加荷设备、 加荷图式及预应力反拱的影响，欲得到构件受荷后的真实实测挠度，应对所测挠度值进行修正。 修正后的挠度计算公式为：）（cg0q0saaa式中：0qa 消除支座沉降后的跨中挠度实测值；cga 构件自重和加载设备重产生的跨中挠度值；0cgbbgaMMa或0cgbbGaMFagM 构件自重和加荷设备自重产生的跨中弯矩值；bM 、0ba 从外加试验荷载开始至构件出现裂缝前一级荷载的加载值产生的跨中弯矩值和跨中挠度实测值；用等效集中荷载代替均布荷载时的加荷图式修正系数，本试验取用 0.91。由于仪表初读数是在试件和试验装置安装后读取，加载后量测的挠度值中未包括自重引起的挠度， 因此在构件挠度值中应加上构件自重和设备自重产生的挠度cga，cga的值可近似认为构件在开裂前处于弹性工作阶段，弯矩挠度为线性关系，如图 8。本次试验中未能成功测得开裂前的阶段，无法对挠度值进行自重挠度修正。3、绘制试验曲线；由于本次试验未能成功测得弹性阶段的应变和挠度，无法对挠度进行完全修正，故挠度曲线无法绘出。（1）各级荷载作用下梁的整体挠度曲线（2）测点的荷载挠度曲线图 8 自重挠度计算精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 39 页22（3）测点的荷载应变曲线由于本次试验只记录了梁开裂后的应变值和挠度值，且其中有些应变片已断掉，故选取观察第12 通道（即跨中钢筋）的应变与荷载的关系，见图9。图 9 开裂后跨中钢筋应变（*-8 ）与荷载的关系曲线（4）梁跨中截面应变图选取 2 （北）2-6 号应变片所测得的在4kN到 28kN荷载下跨中截面的应变值分析，绘图如图 10。（5）梁裂缝分布图试验未能成功观测到裂缝的发展过程，故无法绘出裂缝分布图。五、试验结果分析1、由于缺乏试验经验，在测力仪无读数你的情况下盲目加载，将梁压开裂，未能记录下梁弹性阶段的应变和挠度， 故后续对于挠度的修正和绘图分析都不能进图 10 开裂后梁跨中截面应变图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 39 页23行，这是本次试验失败之处，需吸取教训。2、试验过程中，测量到荷载43kN后，测力仪突然无读数，在未记录应变和挠度值的情况下继续试验，以裂缝宽度达1.5mm判断其极限荷载为54kN。2、通过分析图 9，可看出梁开裂后应变随荷载呈线性递增关系。3、通过分析图 10，可看出梁开裂后随荷载增加，中性轴基本不变，偏向于钢筋一侧，应变基本呈线性递增。试验五测定结构动力特性与动力反应一、试验目的1、学习编制结构动载试验计划；2、熟悉动态测试仪器系统；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 39 页243、熟练掌握结构动力系数的测定方法及结构动力特性的测试方法；4、熟练掌握结构动载试验资料的整理。二、仪器设备1、工字型简支钢梁（ 16a），梁长 7m ；2、电动葫芦，重 180kg；3、加速度传感器 3 个；4、应变式位移计5、DH3817 电阻应变仪三、试验方案设计1、试验对象为工字型简支钢梁（16a），装置简图见图 2。钢梁长 7m ，电动葫芦自重 180kg。2、制定加载方案（1）确定钢梁计算跨度（2）自由振动的激励方法及激励设备（3）确定钢梁不同计算跨度下移动荷载加载系统及加载值的大小3、制定观测方案（1）确定观测项目（2）确定测点位置（3）确定观测用的仪器设备四、试验步骤及数据计算图 2 实验装置简图图 1 加速度传感器精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 39 页251、将三个加速度传感器分别布置于梁的四分点处（1 表示 1/4 梁处， 2表示梁跨中， 3 表示 3/4 梁处），并将其接入通道，将采集的信号输入计算机。2、将应变式位移计按半桥接法接入DH3817电阻应变仪，将应变仪与计算机连接。3、开启应变仪及计算机，启动采样控制软件进行相关参数设置及平衡、清零操作。4、移动荷载作用下位移计及应变片布置情况见图3，启动电动葫芦（挂 50kg 砝码），记录移动荷载作用下的振动曲线如图4，计算梁及电动葫芦（挂 50kg 砝码）系统的动力系数见表 1。表 1 动力放大因数计算表diy （mm ）1.789 1.789 1.763 1.763 1.882 siy （mm ）1.462 1.495 1.482 1.471 1.531 i1.224 1.197 1.190 1.199 1.229 图 3 移动荷载作用下示意图图 4 移动荷载作用下的振动曲线精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 39 页26所以动力因数208.15151ii。5、将电动葫芦（挂 50kg 砝码）移动到梁中部，突卸荷载记录梁及电动葫芦系统的自由振动曲线，或突加荷载记录梁及电动葫芦系统（挂50kg 砝码）的自由振动曲线，见图5，试验数据记录于表2，计算衰减系数见表3。图 5 自由振动曲线表 2 自由振动试验数据表No. 时间 (s) 时间差 (s) 1(m/ss) 2(m/ss) 3(m/ss) 1 6.796875 0 0.59858 0.7085 0.40136 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 39 页272 6.90625 0.109375 0.46632 0.50589 0.1046 3 7.015625 0.109375 0.37392 0.57765 0.48973 4 7.109375 93.75m 0.42778 0.68533 0.43196 5 7.203125 93.75m 0.41263 0.50203 0.30531 6 7.320313 0.117188 0.33522 0.37818 0.23116 7 7.414063 93.75m 0.28842 0.47575 0.32064 8 7.515625 0.101563 0.27715 0.37728 0.21664 9 7.617188 0.101563 0.23682 0.31636 0.20979 10 7.71875 0.101563 0.1348 0.25975 0.17295 11 7.8125 93.75m 0.1644 0.19672 0.12328 由周期sttT1016.010/)(111, 频率Hz843.9/1 Tf，111ln101aaT，得：表 3 衰减系数计算表所以2321.1331ii，sradT/842.612，阻尼比0199.0842.61/2321.1。6、用脉动法测量结构的固有频率，将地面不规则运动（见图6）作为激励作用于结构上，记录脉动曲线并进行自谱分析如图7，试验数据记录于表4。1(m/ss) 2(m/ss) 3(m/ss) 1a0.59858 0.7085 0.4013611a0.1644 0.19672 0.12328 i1.2724 1.2617 1.1622 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 39 页28图 6 地面不规则运动图 7 脉动法自谱分析精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 39 页29表 4 脉动法试验数据记录表可知，第一阶频率为12.875Hz, 第二阶频率为16.375Hz，第三阶频率为26.375Hz。五、试验结果对比与分析1、从上面数据计算结果可以看出，用自由振动方法测得的结构固有频率为9.843Hz，而由脉动法测得的结构固有频率为12.875Hz，相差 3.032Hz，可能由于试验测得的自由振动波形未能很好的体现其衰减特征，另外数据点的选取也可能不太合理。2、测得动力放大系数为1.2081, 可见动荷载作用下的挠度比静荷载增大20% 左右。3、自由振动中传感器 1 和3 （即梁的 1/4 处和 3/4 处）所测得的加速度值并不完全对称相等， 推测其原因可能是加速度传感器的安装位置不精准或仪器设备自身的误差等。4、脉动法所测波形经过自谱分析后可以看出四分点处的频谱基本一致，测到了三阶频率， 1处峰值最高，为基频。No. 频率 (Hz) 频率差 (Hz) 1(m/ss) 2(m/ss) 3(m/ss) 1 12.875 0 3.593E-4 4.585E-4 2.79E-4 2 16.375 3.5 2.093E-4 2.993E-4 1.830E-4 3 26.375 10 1.336E-4 4.734E-5 2.767E-5 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 30 页，共 39 页30实验六钢筋混凝土结构无损检测一、实验目的1、了解混凝土超声仪、回弹仪、钢筋位置测定仪的使用方法；2、了解超声回弹综合法检测混凝土强度的要求；3、掌握回弹法及超声回弹综合法检测混凝土强度的基本原理，熟悉钢筋位置和保护层厚度的测定方法；4、掌握超声法测缺陷的基本原理。二、试件、实验仪器设备和试剂1、试件钢筋混凝土块基本情况：截面：矩形；尺寸： Lbh=1500mm 500mm 500mm ；粗骨料：卵石；泵送混凝土强度等级： C25 。2、实验仪器设备（1）DJUS-05非金属超声波仪；（2）DJHT225W-09 回弹仪，见图 1；（3）DJGW-2A 钢筋位置测定仪；（4）卷尺、直尺。3、试剂1酒精酚酞试液。三、基本原理1、回弹法检测混凝土强度的基本原理回弹法的基本原理是使回弹仪的弹击拉簧驱动仪器内的弹击重锤，通过中心导杆，弹击混凝土的表面，并测得重锤反弹的距离x，以反弹距离与弹簧初始长度 L 之比为回弹值 R，由它与混凝土强度的相关关系来推定混凝土强度。2超声回弹综合法检测混凝土强度的原理超声法和回弹法都是民混凝土材料的应力应变行为与强度的关系为依据的。超声波在混凝土材料中的传播速度反映了材料的弹性性质。由于超声波穿透被检测的材料，因此它反映了混凝土内部构造的有关信息。回弹法的回弹值反映了混图 1 DJHT225W-09 回弹仪精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 31 页，共 39 页31凝土的弹性性质， 同时在一定程度上也反映了混凝土的塑性性质，但它只能确切反映混凝土表层约3cm左右厚度的状态。 当采用超声和回弹综合法时， 它既能反映混凝土的弹性， 又能反映混凝土的塑性； 既能反映混凝土的表层状态，以能反映混凝土的内部构造。这样由表及里，较为确切地反映混凝土的强度。3、超声波检测混凝土缺陷的基本原理（1）超声波检测混凝土裂缝的基本原理采用低频超声波检测仪，测量超声脉冲的纵波在结构混凝土中的传播速度，接收波形信号的振幅和频率等声学参数的相对变化，来判定混凝土的缺陷。（2）超声检测混凝土内部的不密实区域或空洞基本原理根据各测点的声时 ( 或声速 ) 、波幅或频率值的相对变化， 确定异常测点的坐标位置，从而判定缺陷的范围。4、混凝土内部钢筋位置检测的原理钢筋测试仪利用电磁感应原理进行检测。混凝土是带弱磁性的材料， 而结构内配置的钢筋是带有强磁性的。混凝土中原来是均匀磁场，当配置钢筋后，就会使磁力线集中于沿钢筋的方向。检测时，钢筋测试仪的探头接触结构混凝土表面，探头中的线圈通过交流电， 线圈周围就产生交流磁场。 该磁场中由于有钢筋存在， 线圈中产生感应电压。 该感应电压的变化值是钢筋与探头的距离和钢筋直径的函数。钢筋愈靠近探头、 钢筋直径愈大时，感应强度变化也愈大。四、实验方法（一）检测混凝土强度1、回弹法（1）测区、测点布置测区布置在构件混凝土浇注的侧面， 两侧对称布置，均匀分布，尺寸为 200mm200mm ，见图 2。避开钢筋密集区和预埋件。测试面应清洁、平整、干燥。每一测区的两个相对测试面各弹击8 点（每一测区 16 个回弹测点），测点在测区范围内宜均匀分布，相邻两测点的间距不小于20mm 。测点距构件边缘的距离不小于 30mm ，同一测点只允许弹击一次。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 32 页，共 39 页32（2）测试方法将回弹仪的弹击杆水平方向顶住混凝土的表面， 轻压仪器， 使按钮松开，弹击杆徐徐伸出， 并使挂钩挂上弹击锤。使回弹仪对砼表面缓慢均匀施压，待弹击锤脱钩，冲击弹击杆后，读回弹值，测读至 1。逐渐对回弹仪减压，使弹击杆自机壳内伸出，挂钩挂上弹击锤，待下一次使用。每一测区记取 16 个回弹值。用冲击钻钻取直径约15mm 的孔洞，深度大于混凝土的碳化深度，除尽孔洞中的粉末和碎屑。用浓度为1% 的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处，用游标卡尺测量未变色的垂直距离，测量3 次，取其平均值。每次读数精确至0.5mm 。2、超声回弹综合法（1）准备工作混凝土内部钢筋位置检测布置测区：清理待测构件的两个对称表面，测区间距及面积、测区的要求同回弹法。布置好各测区的3 个超声对测点（见图 3），收、发探头应在同一轴线。，并量取距离。注意：每对测点的连线尽量不要与附近的钢筋轴线平行。测区应避开钢筋密集区和预埋铁件。检测部位（测点）不平或有粉刷层时要进行打磨清除处理，以保证换能器与测试面耦合良好。（2）回弹测试（3）开机1回弹测点2超声测点图 3超声回弹综合法测强测点布置图 2 回弹测试精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 33 页，共 39 页33用仪器专配的连接电缆分别将发射换能器和接收换能器与主机的“发射”接口和“接收 1”接口相连。打开主机电源，在操作系统界面中双击DJUS 05 超声仪（即采集系统）图标，进入测试主界面。图 4 超声回弹法测量强度（二）检测裂缝深度（浅裂缝）（1）准备工作布置不跨缝测线：在被测裂缝附近（同一混凝土上），选择质量较好、无裂缝的区域，布置测线L。以两个换能器内边缘间距（）分别等于100、150、200、250、300mm 、布置发射点和接收点。布置跨缝测线： 选择裂缝明显， 且裂缝两侧各有不小于300mm 平坦无缺陷的区域，垂直于裂缝布置跨缝测线L，以裂缝处为中点，以两个换能器内边缘间距（）分别等于 100、150、200、250、300mm 、布置发射点和接收点。 见图 5。注意事项：被测裂缝中不得有积水或泥浆。测线尽量不要与混凝土中的主钢筋平行。测点接触面不平或有粉刷层时要进行打磨清除处理。（2）开机用仪器专配的连接电缆分别将发射换能器和接收换能器与主机的“发射”接l hc图 5 超声波测浅裂缝深度精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 34 页，共 39 页34口和“接收 1”接口相连。打开主机电源，在操作系统界面中双击DJUS 05 超声仪（即采集系统）图标，进入测试主界面。图 6 裂缝测量及输出数据五、资料整理 （测区数少于 10 个的单个构件）（一）回弹资料整理1、回弹值计算（1）计算测区平均回弹值表 1 测试结果测次1 2 3 4 5 6 7 8 数值35 42 39 50 46 42 44 38 测次9 10 11 12