2023年建筑结构试验指导书新.doc

昆明理工大学建筑结构实验实验指导书编者：苏何先 赖正聪专 业： 学 号： 姓 名： 土木工程学院2023年10月实 验 守 则1 实验应严格按环节进行，安装、接线完毕后，要仔细检查，经教师复查后才干接通电源。要如实的记录实验条件和数据。2 实验完毕需经教师检查仪器、工具和实验数据后才干离开实验室。3 注意安全用电，碰到事故应立即切断电源并报告教师解决。4 要保持实验室安静和整洁，严禁乱扔纸屑，杂物及吸烟等。5 私人器材（除文具用品外）不得带进实验室，实验室仪器和器材也不得擅自带出。6 学生对仪器和实验设备应爱惜和谨慎使用，对于不听从教师指导和违反操作规程以致损坏仪器、工具和元器件者应检查因素，按规定进行补偿。实验注意事项结构实验是一门实验性科学，即用实验的方法去验证设计理论和结构鉴定等问题。当然，实验方法是建立在很多理论基础上的，如相似理论，光学、电学、弹塑性力学等。因此，掌握实验理论是结构实验课的一个方面。但是实验性的实践环节无疑是一个更为重要的方面，通过实践，掌握各种实验方法，提高实验技能。因此，结构实验技术是工程技术人员必须掌握的技能之一。为了可以顺利的完毕实验，规定做好以下几个方面工作：一、 实验前的准备工作一方面，应认真预习本实验指导，了解实验目的、原理、方法和环节，熟悉所使用的仪器和仪表的构造和操作规则。此外，实验小组成员应分工明确、协调工作，准备好必要的表格。二、正式实验在进行正式实验前，要注意各测量装置是否处在工作状态，仪表、试件安装是否稳妥，由指导教师检查后，方可进行实验。在实验过程中，必须严厉认真、一丝不苟的进行工作，决不允许草率了事，私自拆动仪器和其它设备。实验完毕，应清理好设备。归还所借用的仪器和工具。实验原始数据记录一式两份，一份交指导教师、一份留作小组作为实验报告依据。三、 实验报告的书写实验报告是实验者最后交出的实验成果，是实验资料的总结，实验者必须独立完毕报告所规定的各项内容。一般实验报告应涉及以下内容：、 实验报告一律使用昆明理工大学报告用纸；、 实验名称、日期、地点、条件和实验人员；、 实验目的、实验所用设备、仪器、仪表、并注明型号和精度等；、 实验方法及环节，扼要说明实验原理及如何进行实验；、 实验数据应记录在表格中，整理实验原始数据必须注意有效位数的运算法则，不能虚构精度；、 实验结果，在实验中除根据实测数据进行整理计算结果外，一般还采用图表和曲线表达实验结果；、 结论。分析所得结果及误差，指出存在的问题及进一步改善措施，实验的收获及体会，思考题在报告中应做出回答。目 录实验一机械式量测仪表的构造与使用1实验二电阻应变片的粘贴及防潮技术4实验三 电桥的接桥方式和静态应变仪的使用7实验四 结构的静载实验11实验五 钢梁动力参数的测定16实验一机械式量测仪表的构造与使用一、实验的目的和规定：、 结识结构静载实验用的各种机械式量测仪表，了解它们的构造和性能，学习安装技术和使用方法。、 通过实测，可进一步熟悉等强梁的理论计算以及等强梁的质量检查。二、实验设备和器材：、 等强梁加载装置一套；、 三点挠度应变计一套；、 百分表及磁性表架各一只；、 游标卡尺、钢皮尺各一只。三、实验内容：、 通过使用熟悉这几种仪表的外貌，了解它们的工作原理和构造，使用方法和合用范围。、 在等强度梁上安装百分表、三点挠度应变计，在梁端施加砝码，测量等强度梁某一指定截面上的应变及挠度值。、 将实测值与理论值进行比较。四、实验方法和环节：、 用游标卡尺和钢皮尺测量等强度梁截面尺寸（，b,bx,x,h）,记录在表内，h要量次取平均值。表格 1-1 等强度梁尺寸单位：mm项目 尺寸第一次第二次第三次第四次第五次平均值Lbbxh、 用磁性表架在距梁端（砝码挂钩槽）120mm处的截面上安装百分表。（注意，百分表要有一定的压缩，并严格垂直于梁面）分别加码9.8 N、19.6 N至49。将得到的逐级加、卸载时测量结果记录于表12。、 在离梁端12cm处的截面上，放上三点挠度应变仪计，测得的结果记录于表12。表12 测量数据表序号荷载（N）百分表读数（mm）千分表读数（mm）1029.8319.6429.4539.2649739.2829.4919.6109.8110五、理论计算、 等强度梁的尺寸（见图）。等强度梁的总长度;b等强度梁根部的宽度;bx被测截面的宽度;X被测截面到加载点的距离（取 X=120mm）;h等强度梁的平均厚度;梁片材料的弹性模量：=1.96105 MPa梁片材料的泊松比：=0.285、 等强度梁截面的应力计算：x3、三点挠度应变计的应变值计算：h梁片的平均厚度三点挠度应变计的跨度（=100 mm）千分表的读数差4、等强度梁在离梁端某一距离的挠度计算： 其中 (cm4)五、报告规定：、 将测试结果列出表格表达。、 试比较实测数据与理论计算结果，求出误差。、 分析误差产生的因素，并加以讨论。六、思考题、 等强度梁的质量如何鉴定？实验二电阻应变片的粘贴及防潮技术一、实验目的、 掌握电阻应变片的选用原则和方法；、 掌握应变片的粘贴技术，学会防潮层的制作。二、实验仪表与器材、 数字万用表DT890B型；、 黏结剂（502胶）；、 常温用电阻应变片；、 悬臂等强梁（或钢简支梁）及小钢块；、 电烙铁、镊子等小工具；、 环氧树脂、聚酰胺，丙酮；、 米长塑料胶合线根。三、实验方法：、电阻应变片的选择在应变片灵敏系数相同的一批应变片中，用数字万用表测量应变片的电阻值，将电阻差值变化在+0.5范围内的应变片选出待用。、试件表面的解决用砂纸、锉刀等工具将试件贴片处的油污、漆层、锈迹除去，再用细砂纸打成450交叉纹，并用棉球蘸丙酮将贴片处擦洗干净，直至棉球洁白为止。然后在试件上用画针画出贴片的准确位置如附图。按图分别把号片贴在等强度梁（或简支梁上），、号片贴在小钢块上。具体方法如下。、粘贴用左手捏住应变片引线，右手在应变片粘贴面上薄薄涂上一层粘接剂（注意应变片的正反面），同时，在试件贴片位置上涂上一层粘接剂，并迅速将应变片准确的放在粘贴位置上，将一小片塑料薄膜盖在应变片上面，用手指顺着应变片依次挤压出多余的胶水，按住应变片1-2分钟后把塑料薄膜轻轻揭开，检查有无气泡、翘曲、胶脱等现象。如影响测量时，应重贴。最后，贴上应变片，焊出引线。作好引线编号。4、检查（1） 用数字万用表的电阻档（200档）检查应变片有无短路、断路现象，如不能排除鼓掌应重贴。（2） 用数字万用表检查应变片与试件之间的绝缘度（100M以上合格），低于100M时，用红外线灯烘烤至合格。5、制作防潮层为使应变片在潮湿环境或混凝土中具有足够的绝缘度，在应变片贴好后，必须制作防潮层。防潮剂用环氧树脂一份与聚酰胺0.30.6份混合而成。然后将配好的防潮剂涂在应变片上（涉及引线的裸露部分），再用万用表检查一遍，24小时防潮剂固化。四、实验报告规定、 简述选片原则和贴片、焊线、防潮防水解决的注意事项。、 分析在操作过程中发生的、故障因素及排除方法。五、思考题、 万用表、兆欧表、电桥的使用应注意些什么？应变片粘贴应注意些什么？、 野外粘贴应变片应注意些什么？防潮措施应如何解决？、 丝绕应变片和泊式应变片的区别是什么？实验三 电桥的接桥方式和静态应变仪的使用一、半桥、全桥接法1、掌握静态电阻应变仪调试及使用方法。2、学会单点、多点测量方法及半桥、全桥接法。二、实验验仪器及设备1、贴有应变片的等强梁或简支梁。2、DH-3818静态应变测试仪3、YHD型位移计4、数字万用表三、实验方法及环节1、准备工作a)、测各电阻应变片的对梁绝缘电阻>100M，自身电阻120左右（用万用表）；b)、测YHD型位移计中线与此外两端的电阻为50（80）左右（用万用表）；c)、在距等强梁加载线120mm处的横向中点安装好YHD位移计顶杆。2、半桥测量a）、按图2-2（a）进行接线（四分之一桥），平衡应变仪（显示为0），分五级加载至49（5个砝码，9.8×5）N，再分五级卸载至0，每加、卸一级荷载记录一读数，并记入表格1中，加载、卸载各进行一次，同时将加载至49N时的读数记入表2第一栏中。b)、分别按图2-2（b）、2-2（c）、2-2（d）接线，一次加载49N（每次接好线，加载之前都要平衡应变仪），读取数据，记录于表2中的第二、三、四栏。3、全桥测量分别按图2-2（e）、2-2（f）接线，一次加载49N（每次接好线，加载之前都要平衡应变仪），读取数据，记录于表2 第五、六栏中。4、多点测量。 将等强度梁上的六个测点应变片分别接到静态应变仪任意六个通道的AB端。、片共用补偿片或，平衡应变仪，一次加载49N把各测点应变值读数记录于表格3中，反复3次，读取平均值。5、挠度测量。将YHD位移计按半桥方式接入应变仪，平衡应变仪，一次加载49N，读取数据，记录于表2 第七栏中。 注意：应变值读数一律取整数。四、数据解决及报告规定1、认真编制表格1、2、3，填入实验数据，并在表2中给出各种桥路的桥臂系数b；2、对表3中至应变片的应变读数值按下式进行仪器误差修正，得出真实应变值。 其中：K仪=2，即为读数值，K片=2.08。3、将YHD位移计应变读数除于相应灵敏系数得到挠度值（mm）。4、把所用的等强度梁，通过机测、电测加以整理后的应变、挠度与理论值进行比较，算出相对误差用表格来表达，并将由电测法所得真实应变值计算出的泊松比与提供值（0.285）进行比较。5、分析机测、电测与理论值产生误差的因素。五、思考题、 试述电测和机测的特点。、 试述单臂、半桥、全桥测量的重要应用范围。、 a、b、c、d、e、f不同联接时的桥臂系数各为多少？图2-2 测量桥路示意图表1 按a图接线实验数据荷载/N加载卸载09.819.629.439.24939.229.419.69.80应变/ 图2 半桥、全桥实验数据 荷载：49N 接线方式（图）abcdefYHD位移计（半桥）应变/桥臂系数b/ 图3 多点测量 荷载49N测点应变片123456应变/123平均值/修正后真实值/实验四 结构的静载实验 -钢桁架非破坏实验一、 实验目的1、结识结构静载实验用的几种仪器、设备，了解它们的结构、性能，并学习其安装和使用方法。2、熟悉结构静载实验的所有工作过程，学习实验方法和实验结果的分析整理。3、通过桁架节点位移、杆件内力的测量对桁架结构的工作性能作出分析，并验证理论计算的准确性。二、 试件、实验设备和仪器1、试件钢桁架（见图1）。图1 钢桁架受力简图2、实验装置构成（1）钢桁架；（2）支墩；（3）铰支座；（4）侧限导轨；（5）砝码盘，实验装置见图2。 图2 实验装置图 截面图 3、实验测量装置DH-3818静态电阻应变仪、千分表、百分表，应变及位移测点布置见图3。图3 应变、位移测点布置图S、J左右对称的电阻应变片；百分表（千分表）；三、实验方法和环节1、本实验采用砝码逐级加载方式，每个砝码重100N，加载时两个砝码（200N）为一级，共分为四级加载。2、桁架就位于固定的刚性支墩上，并设立平面外位移侧限装置，防止实验中桁架出平面丧失整体或局部稳定。3、按测点布置图在各测点上安装各种仪器、仪表。4、对桁架进行预载实验，加载200N，检查各种仪表工作是否正常，然后卸载。1) 在预载实验中，如发现仪器安装及读数有问题，必须加以调整。2) 编制表格，将所有仪器的初读数记入表格中，正式开始实验。5、满载（800N）后逐级卸载，并记录读数。表4-1 应变登记表荷载N应变02004006008006004002000S1S2S3S4S5S6J1J2J3J4J5J6表4-2 位移登记表荷载N位移020040060080060040020001234四、理论计算1、在图1所示荷载作用下桁架杆件的内力见图4。图4 桁架内力图2、桁架下弦点挠度计算单位力作用于节点“F”时桁架杆件内力见图5。图5 单位力作用于节点“F”时桁架杆件内力图单位力作用于节点“G”时桁架杆件内力见图6。图6 单位力作用于节点“G”时桁架内力图F、G点位移计算公式如下式所示： 式中E钢材的弹性模量E=1.96105MPa3、桁架各杆件截面几何尺寸及内力系数填表计算五、实验结果的整理分析1、架下弦节点挠度分析1）绘制各级荷载作用下桁架下弦的实测与理论挠度曲线（应考虑支座刚性位移的影响修正）。2）比较桁架在满载时下弦测点处的实测与理论挠度值。3、桁架杆件的内力分析1）绘制桁架杆件CD、AF在各级荷载作用下的荷载应变曲线。2）比较桁架各杆件在满载作用下轴力的实测值与理论值。六、分析讨论1、根据实验结果分析，对钢桁架受载后的实际工作状态作出结论。2、分析各种实测数据与理论值不相符合的因素，并加以讨论。3、预载实验的作用。附表 钢桁架F、G点位移计算表杆件编号杆件型号杆件长度L（mm）杆件截面A（mm2）杆件内力NAC15×15×0.675034.56CD15×15×0.675034.56DE15×15×0.675034.56EB15×15×0.675034.56AF15×15×0.6442.534.56CF15×15×0.6442.534.56CG15×15×0.6442.534.56DG15×15×0.6442.534.56DH15×15×0.6442.534.56EH15×15×0.6442.534.56EI15×15×0.6442.534.56BI15×15×0.6442.534.56FG15×15×0.675034.56GH15×15×0.675034.56HI15×15×0.675034.56=实验五 钢梁动力参数的测定一、 实验目的1、 熟悉仪器的操作要领2、 动力参数测定（1） 梁的自振频率；（2） 对数衰减系数；（3） 阻尼比。二、 实验仪器1、贴有应变片的等强梁或简支梁2、DH-817N动静态应变测试系统一套3、YHD型位移计4、数字万用表5、计算机三、 实验方法运用自由振动法测自振频率f自，对数衰减系数，阻尼比；实验布置如图1、按布置图把仪器连接好等强度梁上贴有应变片，分别用半桥、全桥与动态电阻应变仪相连，检查无问题后，接通电源，并按照一定参数调好仪器。2、在等强度梁上加重物m=5kg,产生一初位移Yj 然后用手适当压重物，忽然松手，梁作衰减自由振动。与此同时，动态电阻应变仪，计算机记录下振动波形，如图所示。自振周期：T自振频率 f自 N 周期个数 Tn N个周期的时间圆频率对数衰减系数阻尼比式中： 第n个波的峰值； 第n+k个波的峰值。四、 实验报告规定1、简述实验环节。（其中涉及画出实验框图及半桥、全桥连接的原理图，桥盒图等）。2、算自振频率f自，对数衰减系数，阻尼比3、简述动应变测量的特点。（与静态应变电测法比较）五、 思考题1、结构动力特性的测试方法有哪几种？各有何特点？