建筑结构试验报告

试验一 等强度悬臂梁静力试验

一、实验目的和要求

1、初步掌握常温电阻应变片的粘贴技术，熟悉应变片的粘贴工艺；

2、初步掌握焊线和检查；

3、掌握电阻应变仪单点测量的基本原理。

4、学会电阻应变片作半桥和全桥测量的几种不同接线方法和补偿方法，并了解应变仪读书与接桥的关系。

5、通过试验了解等强度悬臂梁的受力特征。运用所学知识处理和分析试验所得数据，并用实测结果与理论值比较。

二、试验设备及仪表

1、等强度悬臂梁试验台

2、静态电阻应变仪

3、 电阻应变片、接线端子、胶水、导线、、电烙铁及其他工具

三、测量原理

（一）悬臂梁受到外力P 作用而发生弯曲时，根据材料力学关于受弯梁平截面假设可得到梁横断面上正应力的计算公式。

M y I

σ=

可用试验方法来验证这一公式，在梁上粘贴电阻应变片，可测得在外力P 作用下应变片所在点的应变值ε，根据虎克定律可得到：

E σε=

式中E －梁所用材料的弹性模量。

（二）根据电阻应变仪的读数ε仪和各桥臂应变片的应变值i ε有下列关系：

1234εεεεε仪＝－＋－

式中：1234εεεε、、、分别为四个桥臂的应变片的应变值。

在同一截面的压区和拉区分别贴工作应变片R 1～R 4，R 1和R 3在压区，R 2和R 4在拉区，如图1所示。由于接法不同，电阻应变仪的读数ε仪也随之不同。

4

2温度补偿块

图1 应变片布置图 1. 半桥接法和测量 （1） 温度应变片单独补偿

A

g

图2 半桥接法－温度应变片单独补偿

将工作应变片R 1～R 4分别接于应变仪通道1～通道4的AB 接线柱，温度补偿片R t 接于BC 接线柱，如图2所示，另外两半桥由内部两个无感电阻构成。应变仪读出的应变值为： 1εε仪＝ （2）工作应变片互相补偿

g

A

图3 半桥接法－工作应变片互相补偿

R 1接通道的AB 接线柱，R 2接于通道的BC 接线柱，如图3所示。R 3接于另一通道的AB 接线柱，R 4接于此通道的BC 接线柱。R 1和R 2既是测量片又互为补偿。应变仪读出的应变值为：

12εεε仪＝-

又因为2

1εε=-，所以

111)2εεεε=仪＝-(-

2. 全桥接法与测量

g

A

图4 全桥接法－工作应变片互相补偿

采用工作片互相补偿

将压区应变片分别接于AB 和CD 接线柱，拉区应变片分别接于BC 和DA 接线柱，组成全桥。如图4所示，则应变仪读出的应变值为：

1234εεεεε仪＝－＋－

因为2413εεεε==-=-，所以有：

14εε仪＝

四、试验步骤

1．构件被测位置，画出贴片定位线。在贴片处用细砂布按 45 ° 方向交叉打磨并干燥处理。

2．贴片：在应变片基底底面涂上 502 胶（502 胶要适中，否则将影响应变片测试性能。此外小心不要被 502 胶粘住手指，如被粘住用丙酮泡洗），立即将应变片底面向下放在试件被测位置上，并使应变片基准对准定位线。 将一小片薄膜盖在应变片上，

用手指柔和滚压挤出多余的胶，使应变片和试件完全粘合后再放开。用同样的方法将接线端子粘贴在应变片一侧。

3. 检查：检查应变片与试件之间有无气泡、翘曲、脱胶等现象，若有则须重贴。

4. 导线固定: 将导线与应变片连接的一端去掉 2 毫米塑料皮，涂上焊锡。将应变片引线与试件轻轻拉开，用电烙铁将一端涂上焊锡的应变片引线与导线焊接在接线端子上。焊点要光滑，防止虚焊。

5．将应变片按上述桥路接法接入静态应变仪的接线柱中，并把所用通道的初值调零。6．预加荷载50N，检查仪表工作是否正常。

7．正式试验，分5级加载，每级50N，记录仪表读数。试验数据记录在相应的表格中，注意比较应变仪读数与接桥的关系。

8．卸载，记录卸载后的仪表读数。

五、试验注意事项：

1．电阻应变片要粘贴牢固，因悬臂梁是钢梁，应变片引线和导线一定不能碰到钢梁，否则会发生短路。

2．每次试验开始加载时，应变仪必须调零。

3．加载要平稳，不能冲击和振动，以免影响仪器读数。

4．记录仪表读数要准确可靠。注意随时发现问题，随时查找原因，及时解决。

试验报告

试验日期：年月日地点：

小组人员：

试验仪器名称及型号：

1. 按试验要求整理出各种测量数据，并作应变仪按半桥和全桥接线测量的比较。

试验数据记录表表1-1

试验数据记录表表1-2

试验数据记录表表1-3

2. 按试验小梁的参数和支承条件作出理论计算。 应变片位置和加载点距离x= mm 钢梁截面宽度b ＝ mm 钢梁截面高度h ＝ mm 钢梁的弹性模量E ＝200kN/mm 2

6

2

610Fx Ebh ε?理论＝

试验数据分析表 表1-4

％

3.分析计算值与实测值的差异原因

4.简述补偿片法和自补偿法的原理。

试验二钢桁架结构静力分析

一、试验目的

1．进一步学习和掌握几种常用仪器的性能，安装和使用方法。

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作出分析，并验证理论的准确性。

二、试件、试验设备和仪器

1．试件

各杆采用等边角钢2∠50×5，截面面积A=2×480＝960mm2，材料的弹性模量E=2×105N/mm2，节点板厚6mm，测点布置如图所示。

图1 试验桁架几何尺寸及测点布置图

2．试验加载设备

千斤顶、测力传感器

3．静态电阻应变仪

4．百分表及支架

三、试验步骤

1．检查试件和试验装置，安装仪表。电阻应变片已预先贴好，只需检查阻值和接线测量。

2．加5KN荷载，作预载试验，测取读数，检查装置、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。

3．仪表重新调零，正式试验。采用5级加载，每级5kN，每级停歇3分钟，停歇间隙读数。

4．满载为25kN，满载后停5分钟，并记下读数。

5．正式试验重复两次。

四、试验桁架理论计算。

由结构力学知识，可推得如下理论结果。 1．桁架各杆内力见图2。

图2 试验桁架内力图

2．桁架下弦C 、D 、F 节点的位移为

5.91413.74C F D Pa f f AE

Pa f AE ==

=

A －实测杆件的截面面积

E －杆件材料的弹性模量，理论值E=2×105N/mm 2 a －桁架节间距离，本试验中a ＝700mm 。

试验报告试验日期：年月日地点：

小组人员：

试验仪器名称及型号：

1．钢桁架应变试验数据记录表

记录表一

记录表二

2. 钢桁架节点位移及支座位移试验数据记录表

3．比较第五级荷载作用下各杆件应变的测量值和理论值，并分析其存在差别的可能

分析存在差别的原因：

5.试验中加载时如何对中？

试验三钢框架的动力特性试验

一、实验目的

1.了解测振仪器的配套使用方法。

2. 分析记录曲线求解结构体系的动力特性，周期，频率，阻尼比。

二、使用设备和仪表

1.试件－三层钢框架模型如图1，模拟三层剪切型框架，横梁刚度无穷大，层高h

＝400mm，四根立柱采用不等边角钢，柱脚与地面固定支撑。

2.仪器设备：（1）超低频信号发生器（2）超低频功率放大器（3）永磁激振器（4）

试件（5）891- Ⅱ型拾振器（6）891- Ⅱ型功率放大器（7）智能型数据采集仪（8）计算机模态分析系统（9）打印机

三、仪器调试

1.超低频信号发生器

超低频信号发生器可以产生频率在很宽范围内变化的电试验信号，它的波形种类有正弦波、矩形波和锯齿波等，其中正弦波的频率范围为500Hz～

0.005Hz。使用时可根据需要选择。使用低频信号发生器产生频率信号时，应注意

仪器面板上的“+进时间调节器”，它所指的时间是半周期。因而应将半周期换成频率信号以便与试验的选择的频率一致。

2.超低频功率放大器

GF200-4型超低频功率放大器是强迫振动试验激振系统中的功率源，它可以保证有一定功率的电流加到激振器上，且在频率和负荷变化的情况下，它可以保持电流恒定，因此可以获得稳定的激振力。功率放大器开机接通低压电源15分钟后才能开始调整偏压平衡，使调整后的“偏压1”、“偏压2”指示均为－40V时，方可开启高压电源开关。开启高压开关，按下“调零”键，此时电表指针应该为零，说明已处在正常工作状态。然后从电压输入插孔输入一个正弦电压的小信号，观察从量测插孔输出的波形或电压，缓慢调节输出调整电位器，使输出的信号符合测量和分析要求（调试功率放大器应详细阅读仪器说明书后方可进行）。

3.永磁激振器

电磁式激振器由磁场系统（砺磁线圈和铁芯等），动圈（工作线圈），弹簧，

顶杆等组成。其构造原理详见教材。试验时将激振器顶杆与试件联接，激振器外壳安装在另一个固定支座上。与此同时由超低频信号发生器发出的交变电信号经功率放大器放大后输入工作线圈，这时工作线圈即按照交变电流谐振规律在磁场中运动，从而推动试件振动。

4. 891- Ⅱ型拾振器

891- Ⅱ型拾振器是动圈往复式磁电拾振器。主要用于测量地面、结构物的脉动或工程振动。拾振器设有小加速度、大速度、中速度、小速度四个档，当与891- Ⅱ型放大器上参数选择档位相对应时可分别测得加速度、速度、位移量。试验时把拾振器用粘合剂或螺栓固结在结构的测点上，使拾振器的几何轴线大致呈水平，并使拾振器的方向与结构所要测的振动方向保持一致。根据我们所要测的位移大小选择相应的档位2或3，然后把拾振器的输出线与放大器的输入线相连接。接配时应注意共地，否则会发生串线现象。拾振器在非使用状态时，均应将输出线短路，以保护拾振器的运动部件。

5. 891- Ⅱ型放大器

首先把电源转换开关置于所需位置AC或DC，接好电源，打开电源开关，然后将表头功能开关依次置于“E+”“E-”位置，通过表头检查电源电压是否正常，在拾振器调好并于放大器相连接后，将放大器的K1置于“15V”或“1.5V”档，按下按钮开关K4,检查拾振器工作是否正常，如表针稍有摆动，则该通道测线正常。

6.INV306D型智能信号数据采集仪

先将放大器各通道的输出信号按一定顺序与此仪器的各输出通道相联接，输出信号通过并行接口与计算机相接，然后把交直流电流转换开关置于所需位置AC 或DC。接通电源，打开电源开关。

7.计算机分析系统（DASP分析程序）

接通电源，打开计算机，在路径C:\DASP下键入START或DASP回车，即启动DASP程序，出现封面，并等待用户输入各自的密码。输入的密码正确，则进入到主菜单。下方框图为DASP的主菜单结构图。

图1 DASP程序的主菜单结构图

1）参数设置。在主菜单下，进入参数设置模块，进行试验参数设置，其中包括试验名、试验号、数据路径、结果路径、采样类型、单位、标定值等。设置完毕后退回主菜单。

2）示波检测。在数据采集以前先进入此菜单，通过示波信号检查各通道是否正常，检查完毕后退回主菜单。

3）采样。进入采样程序，首先进行采样参数设置。其中包括内存方式、触发方式、试验号、总通道数、程控系数、测点号码、采样频率、采样页数等。设置完毕等待试验开始即可进行数据波形采样。

四、试验步骤

自由振动试验

检查好各系统线路一切工作正常，开始对被测结构施加外力，使其产生位移后，突然移去外力，结构开始振动，此时计算机开始采样，记录下结构自由振动衰减曲线的波形，并进行数据波形存盘，然后回放记录波形，信号一切正常即可退出采样程序，否则检查线路或调整放大倍数后重新采样，直到信号满意为止。图6-4为此结构的自由振动衰减曲线图。

图2 自由振动衰减曲线

五.计算机数据处理

自由振动试验可直接运用DASP分析软件进行频谱分析得到结构的频率、阻尼等动力特性。采样结束后，退回主菜单，进入分析菜单。在分析菜单下调出自由振动试验的数据波形盘，然后进行频谱或功率谱分析。图6-6为此结构自由振动的功率频谱图。最后分析结果打印输出。

图3 功率谱图

试验报告试验日期：年月日地点：

小组人员：

1．数据记录与整理分析

试验四超声回弹综合法测定混凝土强度试验

一、实验目的

1.熟悉和掌握超声回弹综合法测混凝土强度的操作方法。

2. 掌握超声回弹综合法的数据处理和最后评定混凝土强度的方法。

二、使用设备和仪表

1.回弹仪

2.非金属超声检测仪

3.探头（换能器）

4．黄油（耦合剂），钢尺

5．混凝土试件

三、试验内容和步骤

1．确定被测试件的测试部位，布置测点

（1）每个测区的两个侧面布置8个回弹测点，测点均匀布置，测点间静距不得小

于2cm。

（2）超声测点布置载回弹测试的同一测区内，在每个测区内的相对测试面上，应

各布置3对测点。

2．测区表面清理、磨平

测试面应避开蜂窝、麻面部位，要求平整干燥，不应有接缝、浮浆和油垢，必要

时可用砂轮片清除杂物和磨平，并擦净粉尘。

3．回弹值测量。

（1）每一测区应先进行回弹测量，后进行超声测量。

（2）测量回弹值时宜使回弹仪处于水平状态，检测混凝土浇筑方向的侧面。

（3）检测时，回弹仪的轴线应始终垂直于混凝土检测面，缓慢施压，准确读数，

快速复位。每一测点回弹值读数精确至1。

4．超声声速值的测量

（1）发射和接受探头的轴线应在同一条直线上。

（2）探头与混凝土面之间涂上黄油等耦合剂，以确保耦合良好。

（3）超声测距L，即发射探头和接受探头之间混凝土厚度用钢尺量得，其误差应

不大于1％。

四、试验数据处理及混凝土强度评定

1．回弹值的处理计算

（1）在每个测区的16个测点的16个回弹值i R 中，剔除3个最大值和3个最小值，然后将剩余的10个回弹值按下式计算测区平均回弹值（精确至0.1）：

10

1/10m i i R R ==∑

（2）回弹仪非水平方向检测混凝土浇筑面时，应按下式修正：

m ma aa R R R =+

式中：ma R －非水平方向检测时测区的平均回弹值，精确至0.1。 aa R －非水平方向检测时回弹值的修正值，按附录附表2－3采用。

（3）回弹仪水平方向检测混凝土表面或底面时，应按下列公式修正：

t t

m m a R R R =+

b b m m a R R R =+

式中：m m

t b

R R 、－水平方向检测混凝土浇筑表面、底面时，测区的的平均回弹值，精确至0.1。

a a t

b R R 、－混凝土浇筑表面、底面回弹值的修正值，按附录附表2－4

采用。

（4）如果检测仪器非水平方向，且测试面为非混凝土的浇筑侧面，则应先对回

弹值进行角度修正，然后再进行浇筑面修正。

2．超声声速的计算

每个测区测得声时123t t t 、、，则测区平均声时值（s μ）：

123

3

m t t t t ++=

测区声速值v 应按下式计算（精确至0.01km/s ）:

m

L

v t =

式中：L-超声测距（mm ）。 3．混凝土强度的推定

按照《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》（CECS02:88）,采用下列公式计算混凝土的强度：

粗骨料为卵石时 1.23 1.95

,0.0038()()c cu i i ai

f v R = （MPa ） 粗骨料为碎石时 1.72 1.57,0.008()

()c cu i i ai f v R = （MPa ） 4．混凝土试件的实际强度

检测混凝土试块得到回弹值和声时值后，将混凝土试块放在压力机上压坏，可得到混凝土试块破坏时的荷载P ，则混凝土试块的实际强度为

/c

cu f P A =

式中A －混凝土试块的受压面积。