简支钢桁架非破损试验.doc

1、1试验 1 简支钢桁架非破损试验一、试验目的1、进一步学习和掌握几种常用仪表的性能、安装和使用方法；2、通过对桁架结点位移、杆件内力、支座处上弦杆转角的测量对桁架结构的工作性能作出分析，并难理论计算的正确性。二、试验设备和仪器1、试件钢桁架、跨度 2.0m，上下弦杆采用等边角钢 2202.5，腹杆采用2202.5，测点布置见图 1.1 所示；2、加载设备油压千斤顶或吊篮重物加载；3、静态电阻应变仪；4、百分表及支架；5、倾角仪。三、试验方案桁架试验一般多采用垂直加荷方式，桁架试验支座的构造可以采用梁试验的支承方法，支承中心线的位置尽可能准确，其偏差对桁架端结点的局部受力影响较大，对钢筋混凝土桁

2、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，流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。桁架试验加荷方法可采用实物加荷，也可采用吊篮加荷，但一般多采用螺旋千斤顶或同步液压千斤顶加荷，试验时应使桁架受力稳定、对称、防止平面外失稳破坏，同时还要充分估计千斤顶的有效行程。桁架的试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。观测项目一般有节点挠度和转角、杆件内力等。测量挠度，可采用挠度计或水准仪，测点一般布置于下弦结点。为测量支座沉陷，在桁架两支座的中心线上应安置

3、垂直方向的位移计。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AC H DF E G B500X4=2000挠度计倾角仪 应变片图 1.1 钢桁架尺寸与测点布置图5002测量要求而定。荷载分级、开裂荷载和破坏荷载的判别，参照梁的试验。桁架试验由于荷载点高，加荷载过程中要特别注意安全，以防损坏仪器设备和造成人身伤害。本试验采用缩尺钢桁架作非破损检验，以达到熟悉的目的。杆件应变测量点设置在杆件的中间区段，为消除自重弯矩的影响，电阻应变片均安装在截面的重心线上，见图 1.2。在水平杆 AF 及 BJ 的支座处装倾角仪，量测在各级荷载下的转角变化。挠度测点均布置在桁架下弦结点

4、上，同时支座处尚应装置百分表测量沉降值（及侧移值） 。Z0R图 1.2 应变片粘贴位置示意图四、试验步骤1、检查试件与试验装置，装上仪表， （电阻应变片已预先贴好，只接线测量） 。2、加 6kN 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。如发现问题应及时排除。3、仪表调零，记取初读数，作好记录和描绘试验曲线的准备。4、正式试验。采用 5 级加载，每级 3kN，每级停歇时间为 10 分钟，停歇的中间时间读数。5、满载为 15kN，满载后分二级卸载，并记下读数。6、正式试验重复两次。五、试验结果的整理、分析和试验报告（一）原始资料1、计算桁架在 E 点作用集中荷载 P

5、 下的各杆内力；2、计算桁架下弦 H、C 结点的位移及 AF 杆的转角。（二）桁架下弦 H、C 结点的荷载挠度分析及桁架上弦杆 AF 端杆的转角分析1、分别绘出各级荷载下 H、C 点的荷载挠度及上弦 AF 端杆的荷载转角的实验曲线及理论曲线。2、比较满载条件下 H、 C 点的挠度及上弦 AF 端杆的转角的实测值与理论值的差异并分析其原因。（三）桁架杆件的内力分析从杆件CE、CH满载条件下的实测应变值求出内力值，并与理论计算值比较。（四）检验结论根据试验结果与理论计算的比较，讨论理论计算的准确性。并根据试验结果的综合分析，对桁架的工作状态作出结论。3试验 2 钢筋混凝土简支梁试验一、试验目的1、

6、通过对钢筋混凝土梁的强度、刚度及抗裂度的试验测定，进一步熟悉钢筋混凝土受弯构件试验的一般过程；2、进一步学习常用仪表的选择和使用操作方法；3、掌握量测数据的整理、分析和表达方法。二、试验设备和仪器1、试验构件为一普通钢筋混凝土简支梁、截面尺寸及配筋见附图 2.1 所示。混凝土强度等级：C20；钢筋：HPB235 主筋 214。2、加荷设备可用“同步液压操纵台”配置 JS-50 型液压缸，或采用手动油压千斤顶。3、静态电阻应变仪。4、百分表、曲率计及表架。5、放大镜、钢卷尺等。 三、试验方案为研究钢筋混凝土梁的强度和刚度，主要测定其强度安全度、抗裂度及各级荷载下的挠度和裂缝开展情况，找出刚度随外

7、荷变化的规律。构件试验荷载的布置应符合设计的规定，当不能相符时，应采用等效荷载的原则进行代换，使构件试验的内力图与设计的内力图相近似，并使两者的最大受力部位的内力值相等。试验一般采用分级加载，在标准荷载以前分 5 级。作用在试件上的试验设备重量及试件自重等应作为第一级荷载的一部分。裂缝的发生和发展用眼睛观察，裂缝测量应包括正截面裂缝和斜截面裂缝。每级荷载下的裂缝发展情况应随试验的进行在构件上绘出，并注明荷载级别和裂缝宽度值。为准确测定发裂荷载值，试验过程中应注意观察第一裂缝的出现。在此之前应把荷载级取为标准荷载的 5%Pk。当试件进行到破坏时，注意观察试件的破坏特征并确定其破坏荷载值。依据“钢

8、筋混凝土预制构件质量检验评定标准”的规定：当发现一列情况之一时，即认106106220610 10102图 2.1 钢筋混凝土梁截面配筋图4为该构件已经达到破坏，并以此时的荷载作为试件的破坏荷载值。1、正截面强度破坏（1）受压混凝土破损；（2）纵向受拉钢筋被拉断；（3）纵向受拉钢筋达到或超过屈服强度后致使构件挠度达到跨度的 1/50；或构件纵向受拉钢筋处的最大裂缝宽度达到 1.5 毫米。2、斜截面强度破坏（1）受压区混凝土剪压或斜拉破坏；（2）箍筋达到或超过屈服强度后致使斜裂缝宽度达到 1.5 毫米；（3）混凝土斜压破坏。3、受力筋在端部滑脱或其它锚固破坏。确定试件的实际以裂荷载和破坏荷载时，

9、应包括试件自重和作用在试件上的垫板，分配梁等加荷设备重量。本试验的具体方案如下：加荷位置和测点布置如图 2.2 所示，梁内受拉主筋和受压钢筋上布有电阻应变片四点。电子倾角仪两支, 分配梁加载点对应处各一点,测转角以求得平均曲率.挠度测点三个跨中一点，支座沉降测点二点。四、试验步骤1、按标准荷载的 20%分级算出加载值。自重和分配梁作为初级荷载计入。2、在开裂荷载前和接近破坏前，加载值按分级数值的 1/2 或 1/4 取用，以准确测出开裂荷载值和破坏荷载值。3、按“电阻应变片粘贴技术”要求贴好应变片，做好防潮处理，引出接线，正确连接静态应变仪，同时装好百分表和倾角仪。4、进行 1-3 次预载，预

10、载取开裂弯矩 Mcr 的 30%，M cr=（0.7+120/h）1.55f tkW0，其中：h 为梁截面高度，当截面高度 h2000mm 或 h400mm 时，分别取 h=2000mm 或h=400mm 进行计算；f tk 为混凝土抗拉强度标准值；W 0 为换算截面受拉边缘的弹性70070081-手动油泵 2-应变仪 3-挠度计 4-试件 5-液压缸 6-压力传感器 7-分配梁 8-倾角仪 (1,5,6 可由带压力表的油压千斤顶代替)图 2.2 钢筋混凝土梁仪器布置图5抵抗矩。测读数据，观察试件、装置和仪表工作是否正常并及时排除故障。预载值的大小，必须小于构件的开裂荷载值。5、正式试验，自重

11、及分配梁等应作为第一级荷载值，不足 20%Pk 或 40%Pk 时，则用外加荷载补足。每级停歇 5 分钟，并在前后两次加载的中间时间内读数，数据填入实验报告原始记录表格中。6、随着试验的进行，注意仪表及加荷载装置的工作情况，细致观察裂缝的发生、发展和构件的破坏形态。五、试验结果的整理、分析和试验报告1、原始资料：测出如下数据（1）试件的实际尺寸：b 、 h、 l、 As（2）试件的材料性能：f c、f y、E s、E c2、计算。根据实测尺寸及材料力学性能算出破坏荷载 Pu、开裂荷载 Pcr，以及相应的弯矩 Mu、M cr。3、整理出下列试验曲线：弯矩-挠度关系曲线、弯矩- 曲率关系曲线、弯矩

12、-受拉钢筋与受压钢筋应变曲线。4、绘出标准荷载下的裂缝开展图和破坏形态图5、试验结果分析（1）将实测的 Pcr、P u 与计算值进行比较、分析其差异的原因；（2）对梁的破坏形态和特征作出评定。6试验 3 回弹法检测结构混凝土强度一、试验目的掌握回弹法检测结构混凝土强度的原理，熟悉回弹仪的使用方法。二、试验设备和仪器回弹仪三、试验原理和方法（一）回弹法的基本概念人们通过试验发现，混凝土的强度与其表面硬度存在内在联系，通过测量混凝土表面硬度，可以用来推定混凝土抗压强度。1948 年瑞士科学家史密特（E.Schmidt）发明了回弹仪，如图 1 示。当用回弹仪弹击混凝土表面时，由仪器内部的重锤回弹能量

13、的变化，可以反映混凝土表现的不同硬度，此法称之为回弹法。其基本原理是使用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，并测出重锤反弹的距离，以反弹距离与弹簧初始长度之比为回弹值 R，由 R 与混凝土强度的相关关系来推定混凝土抗压强度。根据上述原理，世界各国都先后制定了适合本国的回弹法测试标准。我国于 2001年颁布了新的回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JG/T23-2001（以下简称规程 ） 。(二) 回弹法的检测技术回弹法检测混凝土强度应以回弹仪水平方向垂直于结构或构件浇筑侧面为标准量测状态。测区的布置应符合规程规定，每一结构或构件测区数不少于 10 个，每个测区面积

14、为 200mm200mm，每一测区设 16 个回弹点，相邻两点的间距一般不小于 30mm，一个测点只允许回弹一次，最后从测区的 16 个回弹值中分别剔除 3 个最大值和 3 个最小值，取余下 10 个有效回弹值的平均值作为该测区的回弹值，即1010imR（1）式中： 测试角度为 时的测区平均回弹值，计算至 0.1；mR7Ri第个测点的回弹值。当回弹仪测试位置非水平方向时，考虑到不同测试角度，回弹值应按下列公式修正：（2）Rm式中：R 测试角度为 的回弹修正值，按表 3.1 采用。表 3.1 不同测试角度 的回弹修正值 R向上向下m+90 +60 +45 +30 -30 -45 -600 -90

15、20 -6.0 -5.0 -4.0 -3.0 +2.5 +3.0 +3.5 +4.030 -5.0 -4.0 -3.5 -2.5 +2.0 +2.5 +3.0 +3.540 -4.0 -3.5 -3.0 -2.0 +1.5 +2.0 +2.5 +3.050 -3.5 -3.0 -2.5 -1.5 +1.0 +1.5 +2.0 +2.5当测试面为浇注方向的顶面或底面时，测得的回弹值按下列公式修正：（3）tatmR（4）ba式中： 、 水平方向检测混凝土浇筑表现、底面时，测区的平均回弹值，精确至bmRt0.1；、 混凝土浇筑表现、底面回弹值的修正值，按表 3.2 采用。bat表 3.2 不同浇筑面

16、的回弹修正值表面修正值 底面修正值 表面修正值 底面修正值或bmRtbaRta或bmRtbaRta20 +2.5 -3.0 40 +0.5 -1.025 +2.0 -2.5 45 0 -0.530 +1.5 -2.0 50 0 035 +1.0 -1.5测试时，如果回弹仪既处于非水平状态，同时又在浇注顶面或底面，则应先进行角度修正，再进行顶面或底面修正。对于老混凝土，由于受到大气中 CO2 的作用，使混凝土中一部分未碳化的 Ca(OH)2 逐渐形成碳酸钙 CaCO3 而变硬，因而在老混凝土上测试的回弹值偏高，应予以修正。修正方法与碳化深度有关。鉴别与测定碳化深度的方法是：采用电锤或其它合适的工

17、具，在测区表现形成直径为 15mm 的孔洞，深度略大于碳化深度。吹去洞中粉末（不能用液体冲洗） ，立即用浓度 1%的酚酞酒精液滴在孔洞内壁边缘处，未碳化混凝土则变成紫红色，已碳化的则不变色。然后用钢尺测量混凝土表现至变色与不变色交界处的垂直距离，8即为测试部位的碳化深度，取值精确至 0.5mm。在每一测试面上至少要选择 23 点测其碳化深度，然后求其平均碳化深度值 dm。当dm0.4mm 时，取 dm0；当 dm6mm 时，取 dm=6mm。根据各测区的平均回弹值及平均碳化深度即可按规程规定的方法查表确定各测区的混凝土强度，或由以下回归方程计算得到（5）mdmnRF0358.018.25.式中

18、： Fn 测区混凝土的抗压强度，Mpa，精确至 0.1Mpa。（三）结构或构件混凝土强度的计算与评定1、结构或构件混凝土强度平均值和强度标准差计算：根据上述由规程附表查得的测区混凝土强度换算值或换算值的修正值，求其结构或构件混凝土强度平均值和标准差。按下列公式计算：（6） nfmfniciucu1,式中： 结构或构件混凝土强度平均值（MPa） ，精确至 0.1MPa；cufn对于单个测定的结构构件，取一个构件的测区数，对于批量构件，取各抽检构件测区数之和。结构或构件混凝土强度标准差计算方法如下：当测区数不少于 10 个时，混凝土强度标准差为（7） 1)()(122,nmffSfni cuciu

19、cu式中： 结构或构件混凝土强度标准差（MPa） ，精确至 0.1MPa。cuSf2、结构或构件混凝土强度推定值 的计算和确定。ecuf,A当结构或构件测区数少于 10 个以及单个构件检测时（8）cuecfmin,式中： 构件中最小的测区混凝土强度换算值。cufmin,B当结构或构件的测区强度值中出现小于 10.0MPa 时（9）MPafecu0.1,C当结构或构件测区数不少于 10 个或按批量检测时 （10）cucuecuSfmff645.,四、试验步骤91、 熟悉回弹仪的结构，掌握使用方法。2、 对被测结构按照规程规定，选择 10 个测区数，对每个测区用回弹仪测量和记录 16 个回弹点值。

20、在使用回弹仪测量混凝土回弹值时，要求回弹仪处于水平并垂直测试表面。五、试验结果的整理、分析和试验报告按照规程规定，对实验数据进行整理计算，提交实验报告。10实验 4 楼房模型 13 阶固有频率和相对阻尼系数测量一、实验目的1、用稳态激扰法测量楼房模型的 13 阶固有频率；2、用半功率点法测量楼房模型的 13 阶相对阻尼系数。二、实验装置和仪器（一）系统组成NPU167 工程结构静、动态参数测量系统主要由 YE15001 工程结构静、动态参数综合实验台，YE6252 工程结构静、动态参数测量与控制仪器、激振和传感器等组成。1、YE15001 工程结构静、动态参数综合实验台 三层楼房模型； 静态力施加与静态参数测量装置的安装及调整机构； 动态力激扰与动态参数测量装置的安装及调整机构。2、YE6252 工程结构静、动态参数测量与控制仪器 YE6252Y1 功率放大器；YE6252 工程结构静、动态参数测量与控制仪器YE6252Y1功率放大器YE6252Y2扫频信号发生器YE6252Y3力测量仪YE6252Y4位移测量仪YE6251Y533 通道应变测量仪YE15401 非接触式激振器CL-YB-3/100K应变力传感器CWY-DO-504 电涡流式位移传感器6 个可自由组桥的应变测点图 4.1 NPU167 工程结构静、动态参数测量系统组成框图