结构试验指导书2015

1试验一静态应变测试工艺及静态应变仪的操作方法一、试验目的及要求1.掌握电阻应变片的选用原则、方法及其粘贴技术；2.熟悉静态应变仪的操作规程；3.掌握静态电阻应变仪单点测量的基本原理；4.学会电阻应变仪的半桥测量接线方法。二、试验设备及仪表电桥兆欧表万用电表粘结剂电阻应变片电烙铁及其它工具导线若干Bz-2206型静态电阻应变仪标准钢梁（等强度梁）三、试验内容及原理1.电阻应变片的粘贴技术（1）、外观检查；用放大镜仔细检查应变片结构，检查丝栅有无短路、有无锈蚀斑痕、有无弯折；测试应变片的阻值，检查其阻值是否和提供的电阻应变片阻值相符；（2）、贴片前表面的处理：将欲贴应变片部位表面用砂纸打光，并将其表面打出与等强度梁轴线成450的细纹，然后用药棉沾丙酮将表面擦洗干净，细至药棉上无污迹为止；（3）、画线定位：在贴片处，根据测量方向定位画线（如图2）；（4）、在粘贴应变片处滴一小滴502胶（注意应变片正反面），将应2变片贴在预定位置上，用一小块塑料布盖在应变片上，用手轻轻挤压应变片，将多余的胶水挤出（注意不要让胶水粘在手上）；（5）、检查贴片质量：先观察应变片下是否有气泡、漏粘现象，检查引出线是否粘在试件上，再用万用表检查应变片的绝缘度，绝缘度要求大于100MΩ，若不符合要求，则用吹风机烘烤（注意温度不能超过600），若仍不能达到要求，则需要重新贴片；（6）、接线：先贴端子，将应变片的引线、导线分别焊在端子的对应接头上；（7）、在导线的一端进一步检查片子的绝缘度及阻值；（8）、防潮处理：用凡士林把应变片、端子封好；2.静态电阻应变仪的操作原理静态电阻应变仪的读数ε仪与各桥臂应变片的应变值εi有下列关系：ε仪=ε1-ε2-ε3+ε4半桥接线与测量如果应变片R1接于应变仪AB接线柱，温度补偿片R2接于BC接线柱，则构成外半桥，如图3；内半桥由应变仪内部两个精密无感绕线电阻组成，应变仪读出的数值为ε仪=ε1。四、试验步骤1.按要求粘贴应变片（轴线上），测量等强度梁的厚度及各部分尺寸；2.按半桥接法接通桥路，预调应变仪，使所接测点读数为零，如果实在不能调零，则记下初始读数。3.加载试验：分级加载5N、10N、15N、20N、25N、30N共6级。逐级记取读数。4.重复上述步骤3次，取每级荷载下应变的平均值。并在每一次试验后记下残余应变值。五、数据处理与分析3绘出荷载—应变关系曲线，实测的和理论的相比较。分析产生误差的原因。六、试验报告1、根据测试结果，得到在不同荷载情况下测点的应变及应力（梁的弹性模量按210000MPa取值）；2、分析测点布置在不同测点时测试结果有何不同？3、分析为何将应变片灵敏系数、电阻值相近的放在一起？轴线应变片补偿块应变片图1图2定位线定位线贴片处4图3R1R2R3R4BACD5试验二动态应变测试工艺及动态应变仪的操作方法一、试验目的及要求1.了解动态应变测试的原理及方法；2.掌握动态电阻应变仪和信号分析仪的操作方法，重点掌握应变仪的标定及衰减。二、试验仪器及设备箔式应变片万用表导线等强度梁电吹风502胶丙酮静态电阻应变仪剥线钳电烙铁焊锡放大镜砂纸电桥盒动态电阻应变仪信号分析仪三、试验内容及步骤1.由指导教师介绍动态电阻应变仪、分析仪各按纽的功能及使用注6意事项；2.按以下步骤操作、调试仪器（1）、所有仪器电源置关闭状态，应变仪上各健纽按仪器使用说明书要求就位；（2）、连接桥盒、应变仪和分析仪，按半桥连接桥盒和应变片；（3）、打开仪器电源开关（先应变仪，再分析仪）；（4）、应变仪调零、调节应变仪上的电阻平衡、确定标定值和衰减档次（见仪器说明书）；（5）、确定分析仪的采样诸参数；注意：该仪器功能较多，具体操作必须在指导教师指导下进行；3、试验（1）、仪器再次调零；（2）、试加载并用手按住已加砝码的悬臂梁，然后释放，通过分析仪显示屏估计动应变的大小；（3）、打标定；（4）、正式分级加载（10KN一级，共5级），测量、记录；（5）、将数据记入表1；7数据记录表1234电压应变电压应变电压应变电压应变正标定负标定10KN20KN30KN40KN50KN10KN20KN30KN40KN50KN10KN应变动态增量50KN应变动态增量四、试验报告1、整理出各工况动应变测试曲线图；2、计算实测动应变值。3、分析动态测试中导线采用屏蔽线的原因？测点内容8试验三钢弦传感器的工作原理及应变测试一、试验目的及要求1.掌握表面、内置钢弦传感器测试结构静应变的原理及方法；2.掌握内置、表面传感器的安装要点及注意事项；3、了解索结构内力测试采用弦式传感器的工作原理及优点。二、试验仪器及设备JMZX-215型钢弦传感器JMZX-212型钢弦传感器JMZX-200X综合测试仪粘结剂502胶砂纸丙酮标准杆扳手三、试验内容及步骤1.按粘贴应变片处理粘贴表面的方法将待安装传感器的部位清洗干净；2.按以下步骤安装表面钢弦传感器（1）、将表面钢弦传感器的底座从传感器上卸下，卸下底座时注意不能用力过猛，以防将传感器损坏；（2）、将卸下的底座安装在标准杆上，拧紧底座螺丝；（3）、在底座底面滴502胶，将涂有502胶、带有标准杆的底座底面朝向构件表面，用力将底座压向构件表面，直至粘牢后松开；（4）、待底座和构件表面粘牢后，卸下标准杆；9（5）、安装表面传感器：将传感器安装在已粘牢的底座上，拧紧底座螺丝，通过调整传感器上的旋钮，调节传感器的初始读数；（6）、在梁的跨中截面拉、压区分别安装上表面钢弦传感器；3、试验（1）、对简支梁施加竖向力；（2）、待每级荷载施加完毕后，将读数仪接在钢弦传感器上，读出每级荷载下传感器的读数；（3）、加载共分5级（10KN为一级），按下表格式记录相应读数；钢弦传感器测试数据记录表12钢弦频率（HZ）应变（με）钢弦频率（HZ）应变（με）初读数10KN20KN30KN40KN50KN四、试验报告1、根据附录所给公式，整理2个测点应变、应力随荷载变化历程；2、分析两测点钢弦传感器读数变化差异，分析表面传感器调整初读数的原因；3、叙述出内置、表面传感器安装注意事项？4、查阅相关文献，分析斜拉桥中拉索、悬索桥中吊杆内力测试采用弦式传感器的原理；5、叙述智能传感器的优点。附录：钢弦传感器的工作原理测点荷载分级10Lf21))((202Affk钢弦式应变传感器工作原理是：在微幅振动条件下，钢弦的自振频率与钢弦应力有如下关系：式中：f——钢弦的自振频率；L——钢弦的自由长度；σ——钢弦应力；ρ——钢弦的质量密度。上式可变换为：σ=k·f2式中：k——常数。从上式可发现，钢弦应力与其自振频率的平方成正比，常数k可通过标定求得。实用弦式应变传感器均经过标定得到应变一频率关系：式中：k、A——常数；f0——初始频率。得到结构测点的微应变后，即可通过胡克定律得到结构测点处的应力。11试验四简支钢桁梁静载非破坏性试验一、试验目的及要求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.掌握钢桁梁杆件内力测试方法；3.掌握钢桁梁变形测试测点布置及测试方法。4.通过对钢桁架节点位移、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，并验证理论计算的准确性。二、试验仪器及设备1．试件——钢桁架、跨度4.2m，上下弦杆采用等边角钢2∠30×3，腹杆采用2∠25×3，节点板厚δ=4mm，测点布置见图4-1所示；2．加载设备——100t静力压力试验机(JN-020型)；3．静态电阻应变仪、读数仪；4．应变片及其附属设备、表面式钢弦应变传感器；5．百分表、挠度计及支架等；6．倾角仪。三、试验方案1、采用中点垂直对称加载；2、测点布置如下图所示；3、观测项目：各杆件的内力；各节点的挠度值。4、加卸载方案：采用分级加载（分4级），分别为：5kN、10kN、15kN、20kN。卸载也采用分级（2级）：10kN、0kN。四、试验内容及步骤1.按应变片粘贴试验中介绍方法将应变片粘贴在钢桁梁杆件表面（注意应将应变片的轴线和杆件的轴线一致）；122.按以下步骤操作、调试仪器（1）、将所有的测点应变片通过导线按测点编号接在静态电阻应变仪上；（2）、按测点编号、仪器通道号绘出测点位置简图；（3）、各测点调平；（4）、在跨中、节点、支点位置钢桁架下翼缘两侧分别布设百分表或千分表；（5）、拉动百分表拉杆，观察百分表拉杆触头是否和钢构件表面密贴，调整百分表两个杆，使百分表或千分表的拉杆前端部和钢构件表面密贴；（6）、旋动百分表罗盘，使百分表或千分表的指针和某个整数重合，记录初始状态时百分表或千分表的读数；3、试验（1）、按每级5KN一级荷载在跨中处施加集中荷载，共分4级；（2）、记录每级荷载作用下各应力测点静态电阻应变仪、百分表、千分表的度数；（3）、加完4级荷载后，从20KN开始，每5KN一级卸载，直至0KN；（4）、记录卸载过程中每级荷载下静态电阻应变仪、百分表、千分表的读数；（5）、将数据按下表格式记录；3×1.4=4.2m0.7m钢桁架示意图13应力测试数据记录表1234应变（με）应力（MPa）应变（με）应力（MPa）应变（με）应力（MPa）应变（με）应力（MPa）0kN5kN10kN15kN20kN15kN10kN5kN0kN挠度测试数据记录表1234读数（mm）变形（mm）读数（mm）变形（mm）读数（mm）变形（mm）读数（mm）变形（mm）0kN5kN10kN15kN20kN15kN10kN5kN0kN四、试验报告1、整理出各测点内力随荷载变化曲线图；2、分析支点处布置变形测点的原因，整理出跨中、1/4截面挠度随荷测点荷载测点荷载14载变化曲线；3、分析除采用百分表、千分表测试变形外，可用于结构变形测试的其它方法；4、掌握百分表、千分表由于行程不够中间需要倒表的具体做法及记录；5、观察跨中、节点与支点截面百分表、千分表初读数设置值有何不同？分析其原因。6、对测量数据进行处理与分析，理论值与实测值相比较，对试验结果作出结论。15试验五钢筋混凝土简支梁静载静载试验及传感器应用一、试验目的及要求1.掌握钢筋混凝土结构开裂荷载的测试方法；2.掌握混凝土裂缝宽度的测试方法；3、掌握混凝土结构应力测试测点布置、测试方法；4、掌握混凝土结构裂缝发展标示方法；5、掌握混凝土梁挠度测试方法。二、试验仪器及设备1、纸式应变片、万用表、导线、电吹风、502胶、丙酮、静态电阻应变仪、剥线钳、电烙铁、焊锡、放大镜、砂纸2、表面式钢弦传感器及其读数采集仪3、放大镜、裂缝宽度读数仪4、千分表、百分表5、混凝土简支梁长3000mm、跨度2800mm，截面300×200mm，C30混凝土，分载梁支点距跨中500mm。三、试验内容及步骤1.按应变片粘贴方法在简支梁跨中截面混凝土两侧上下翼缘布设纸基应变片；2.在跨中截面混凝土两侧上下翼缘各布设一个表面钢弦传感器；3.在混凝土表面涂白灰，并按一定间距用铅笔在混凝土表面画出水平、横向格线；4、在跨中、两侧1/4跨、两支点处两侧各布置一块百分表；5、将静态电阻应变仪调平、百分表、千分表记录初读数；6、试验（1）、按每级10kN加载；16（2）、记录每级荷载作用下钢弦传感器、应变片、百分表、千分表读数；（3）、将所测数据按下表记录；应变片应力测试数据记录表1234应变（με）应力（MPa）应变（με）应力（MPa）应变（με）应力（MPa）应变（με）应力（MPa）0kN10kN20kN30kN40kN50kN0kN钢弦传感器应力测试数据记录表1234频率（HZ）应力（MPa）频率（HZ）应力（MPa）频率（HZ）应力（MPa）频率（HZ）应力（MPa）0kN10kN20kN30kN40kN50kN0kN挠度测试数据记录表1234读数（mm）变形（mm）读数（mm）变形（mm）读数（mm）变形（mm）读数（mm）变形（mm）0kN10kN测点荷载测点荷载测点荷载1720kN30kN40kN50kN0kN裂缝测试数据记录表12345678宽度（mm）宽度（mm）宽度（mm）宽度（mm）宽度（mm）宽度（mm）宽度