土木工程综合实验指导书101217-gzs确定

土木工程综合实验指导书101217-gzs确定

（建筑工程方向用）

建筑与土木工程学院实验中心

土木工程（房屋建筑方向）综合性教学试验目和要求

1、教学试验目

土木工程专业是一门实用性很强学科，其发展遵循着“理论—实践—理论—实践”路线而成熟发展，要掌握这门学科，除有理论知识武装外，还必须加强实践环节。只有加强了实践环节，才能更加深化理论知识学习，也才能学得深、学透，掌握更牢固。

结构教学试验，是土木工程实践环节一个重要部分。通过四个基本试验，达到以下目：

（1）通过试验，应使同学们了解和初步掌握结构试验要求及试验全过程，加强同学们实践动手能力。

（2）通过对试验过程中出现各种现象观察，对试验结果分析和理论计算比较，可使同学们对所学结构理论知识与感性认识更好地结合起来，巩固和深化所学理论知识。

（3）通过试验，使同学们对结构试验所用仪器、仪表和设备有所了解，并初步掌握其使用原理，为今后从事土木工程专业学习、科研、设计和施工打下坚实基础。

2、试验注意事项及要求

为达预期目，必须做好试验前准备工作和试验后分析，具体要求如下：（1）预习有关试验技术和结构设计理论，熟悉试验指导书内容，明确试验目、要求、方法和步骤。

（2）对试验采用仪表和设备工作原理和安装调试方法都有一定了解后才能使用。

（3）试验实践是培养学生动手能力一个重要环节，因此，每个学生都必须亲自动手，分工协作，共同努力完成试验。

（4）试验过程中，要以科学态度仔细观察和分析试验现象，如有异常现象，应及时报告指导老师。

（5）严格遵守实验室有关设备仪器使用操作规程，按照使用要求使用试验用仪表及设备。

（6）及时整理试验数据，按时完成试验报告。

目录

实验一静态电阻应变仪原理及桥路连接实验

实验二钢筋混凝土受弯构件正截面破坏试验

实验三建筑物动力特性測試

实验四简支钢桁架静载试验

实验一静态电阻应变仪原理及桥路连接实验

一、实验目

1、熟悉静态电阻应变仪操作规程；

2、掌握电阻应变仪单点测量方法；

3、学会电阻应变仪半桥及全桥接法。

4、测定等强度梁上下表面应力，验证梁弯曲理论。

二、实验仪器设备和工具

1、等强度梁实验台

2、CM-1L系列静态电阻应变仪

3、等强度梁（已粘贴好应变片）梁高度h＝5mm，弹性模量 E=206G Pa，泊松比μ＝0.28

4、游标卡尺、钢板尺

三、实验原理和方法

将试件固定在实验台架上，梁在纯弯曲时，同一截面上表面产生压应变，下表面产生拉应变，上下表面产生拉压应变绝对值相等。计算公式如下：

2

6M bh PL

W =

=

σ 式中： P —梁上所加载荷； L — 载荷作用点到测试点距离 E — 弹性模量；b — 测试点处梁宽度 ；h — 测试点处厚度

在梁上下表面分别粘贴上应变片R1 、R2 ；如图1-1所示，当对梁施加载荷P 时，梁产生弯曲变形，在内引起应力。

图1-1 等强度梁外形图及布片图 四、实验步骤

1、开箱后将实验台搬出放到事先准备好桌子上。

2、把实验台调节腿拧到实验台上，然后调平。

3、将砝码托盘挂到加载杆上。

4、把砝码准备好放到砝码托盘旁边，准备就绪。

5、将仪器开关置开，预热10分钟，并检查该装置是否处于正常实验状态

6、将应变片按1/4桥路、1/2桥路或全桥，接至应变仪，灵敏度设置正确，具体参考应变仪说明书；如图1-2所示，等强度梁上五片分别为R1、R2、R3、R 4、R5（又称为工作应变片）和补偿块上补偿应变片R 在应变

仪测量电桥中接线方法不同，则组成测量电桥也不同，通过本实验可进一步巩固对测量电桥基本特性理解。

(a) (b)

(c) (b) 图1-2 测量电桥

图1-2为测量电桥，通过导线和静态电阻应变仪相连，根据电桥基本特性，当测量电桥四臂均为应变片时，静态电阻应变仪读数ε仪与各桥臂应变片应变值i ε有下列关系：

4321εεεεε-+-=仪 （1-1）

式中1ε、2ε、3ε、4ε分别为相应为测量电桥上四臂电阻R1、R2、R3、R4所感受应变值。由式（1-1）可知，测量电桥具有两相邻臂桥电阻所感受应变代数和相减、两相对桥臂电阻所感受应变代数和相加特性。测量电桥有以下几种接线方法。

半桥接线与测量 A ．单臂半桥接线法

单臂半桥接线法是用一个工作应变片和一个补偿应变片接成半桥。取等强度梁

上任一片应变片作为工作应变片与一补偿应变片按图1-2（a ）接成半桥，即为单臂

半桥接线法。

应变片R1接于桥路AB 接线柱，温度补偿应变片R 补接于BC 接线柱，则构成半桥，如图1-2（a ）。另内半桥由应变仪内部两个无感绕线电阻构成。应变仪读出应变值为：

1

εε=仪 （1-2）

B 、 双臂半桥接线法

若取等强度梁上同一截面处拉区和压区应变片R1和R2（或 R3 和 R 4），接于AB 和BC 接线柱，则构成双臂半桥接线，如图1-2（b ），两电阻应变片既属工作片又互为补偿，应变仪读出应变值为：

21εεε-=仪 （1-3）

又因ε1=-ε2，所以有：

12εε=仪 （1-4）

全桥接线与测量

全桥接线有对臂全桥接线法和四臂全桥接线法,是用四个工作应变片（或补偿片）接成全桥。

A 、对臂全桥接线法

如果梁上拉区（或压区）应变片R1、R3接于桥路AB 、CD 接线柱，补偿应变片R 补1、R 补2接于BC 、DA 接线柱，构成全桥，如图1-2（c ）。应变仪读出应变值为：

31εεε+=仪 （1-5）

因ε1=ε3，故有：

12εε=仪 （1-6）

B 、四臂全桥接线法

取等强度梁上应变片R1 、R2、R3、R4按图1-2（d ）接成全桥，即为全桥接法。即梁上拉区应变片R1、R3仍接于AB 和CD 接线柱，而压区贴应变片R2、R4并接于BC 和DA 接线柱组成全桥，如图1-2（d ）。则应变仪读出应变值为：

4321εεεεε-+-=仪 （1-7）

因4231εεεε-=-==，故有：

14εε=仪 （1-8）

7、对每片应变片用零读法，预调平衡或记录下各应变片初读数； 8、测量梁宽度b 和高度h 、载荷作用点到测试点距离L 及各应变片到中性层距离yi 。

9、拟定加载方案首先对应变片读数进行清零。然后分级加载，以每级1000g （≈10N ），加至4000g （≈40N ），记录各级载荷。