濟南大學土建學院
張錫增彭亞萍張玉敏林明強編
2006.8
目錄試驗注意事項2
工程結構常見試驗裝置、儀器3
工程結構常見試驗儀器的使用3
試驗一常用機械式量測儀表的構造與使用13
試驗二靜態電阻應變儀的使用和應變片在電橋中的接橋方法14
試驗三砼梁試件的設計與試驗準備17
試驗四鋼筋混凝土簡支梁試驗18
試驗注意事項
掌握一般結構試驗方法和試驗技能，是從事土建各類工作專業人員應該具有最基本能力之一。為了順利完成試驗，應注意以下事項。
1、 試驗準備工作：
試驗前，應預習本次試驗的目的、原理、方法和步驟。預見一下本次試驗的過程和可能的結果。熟悉所用試驗儀表、試驗裝置的一般構造、工作原理和操作規則、注意事項等。
試驗一般分小組進行，小組成員必須明確分工，協作完成。
2、 試驗：
試驗前：要安裝除錯儀表、裝置、試件等，安裝是否穩妥、安全（要預見可能的不安全因素），記錄**是否齊全，提請指導教師檢查認可後，方可開始試驗。
為確保試驗資料的正常採集，可用試加一定數值荷載的辦法，目的是先觀察一下試件、儀表等是否能夠正常工作，若正常運轉，再按預定步驟重新開始載入並開始試驗資料的記錄。
在試驗過程中，必須認真按試驗要求分工工作，各負其責，團結協作，以求最佳的試驗結果。另外試驗室往往裝置多、價值高，危險性大，故進入試驗室的人員，必須遵守秩序，不亂動無關的實驗裝置、儀器，以免事故發生；並注意腳下、空中臨時架設的電線和試驗過程中的危險，確保人員和裝置的安全。
3、 試驗結束：
應檢查採集的資料是否齊全、並清理試驗場地，清點歸整儀器、工具，打掃場地衛生，試驗報告經指導教師檢查簽字後方可離開試驗室。
4、 試驗報告的整理和書寫：
試驗報告的內容主要有兩個：a、試驗中採集的資料，b、根據試驗資料整理、分析、總結出的結論、圖表、曲線、**、存在的問題、原因和處理措施等。
對於a：要求採集的資料真實、齊全、可靠；
對於b：要求資料分析要嚴密、並尊重試驗結果、結論要清楚，對存在的問題，分析要透、要準，提出的措施、意見要切準要害、符合實際。
5、 學生守則：
試驗後的分析計算工作要獨立完成；試驗報告書寫應整潔、認真；字跡清楚、並採用不易塗改的筆墨書寫。
試驗資料、圖表、**、曲線等常常是十分重要的理論依據，故應清晰、認真，並採用不易塗改的筆墨書寫。試驗報告中需要座標紙繪製的圖表、曲線應用膠水附貼在相應的欄目，以免丟失。
保持試驗報告的整潔。
常見結構試驗裝置、儀器
1、 結構試驗載入裝置
（1）各類試驗台座；
（2）各類載入架；
（3）液壓試驗機；
（4）液壓載入裝置--油幫浦、千斤頂；
2、 結構試驗常見試驗儀器
（1）電阻應變計：又稱電阻式應變片；
（2）拉壓感測器和壓力感測器；
（3）讀數顯微鏡；
（4）電阻應變儀；
（5）位移感測器：百分表（精度0.01mm），千分表（精度0.001mm）等；
（6）資料採集儀；
（7）各類回彈儀；
工程結構常見試驗儀器的使用
1、 讀數顯微鏡的使用
工程背景：
測量混凝土構件的裂縫寬度。
儀器的使用要點：
（1） 量程：一般而言，微調輪尺量程：1；
有些儀器還同時具有其他形式的最大量程標尺：如水平標尺，水平標尺最大讀數即為該儀器最大量程，再比如jc-1型手持式讀數顯微鏡的最大量程6，可從目鏡中看到。
（2） 讀數精度：一般0.01，可從儀器或說明書查知。
（3） 使用方法：
調整儀器採光窗方向，使光線充分進入採光窗。
1 微調輪的起始讀數回「0」；
若存在最大量程標尺，可估計測量量程需要，將該標尺調整到某個整數，以方便讀數。
2 調整目鏡焦距，使「被測物件」清晰；
注：若儀器目鏡中「十字絲」不清晰，可調整目鏡解決。
③「被測物件」與儀器相對移動，使「被測線寬一側」與十字絲「豎線」對齊，然後，轉動微調輪，使十字絲「豎線」移動到被測物件的另一側。
3 讀數即為被測線條「寬度。
2、 回彈儀的使用
工程背景： 對混凝土結構、構件進行無損檢測。
（1） 型號：型號較多，比如常用的ht-225型。
（2） 讀數單位：mpa；精度：0.1mpa。
（3） 工作原理：利用撞擊杆的回彈高度，間接推斷被測材料的強度。
（4） 儀器操作方法：
1、 回「0」：用力「頂」一下衝擊杆端部，放出衝擊杆；
2、 垂直對準被測物體，徐徐壓入衝擊杆；當聽到「啪」的聲音後，按下「鎖定按鈕」；
3、 讀數
（5） 混凝土強度測定方法：
1、 在被測物件上選「測區」，每個測區面積200×200，測區個數視被測物件大小、長短而定，一般≥5個；
2、 用砂輪清理測區後，在每個測區，均勻選「測點」≥16個，並記錄每次回彈儀讀數；
3、 計算統計平均值：去除最大值3個、最小值3個，剩餘10個值平均；
4、 用1%酚酞溶液：測定混凝土「碳化深度」（混凝土本色未改變的深度為已經碳化、紫色為未碳化）；
5、 結合：平均強度數值和碳化深度，查用強度換算表，確定出「混凝土實際強度」。
備註：強度換算表見有關資料，或根據地區混凝土的具體情況自己造表。
3、 百分表、千分表：
工程背景：該儀器用於「位移量」測量，常用來量測結構或構件的豎向或橫向的位移。
百分表：讀數精度0.01；千分表：讀數精度0.001；
（1） 以百分表為例，介紹使用方法：
1 初始讀數：
方法一：記錄表盤初始讀數；
方法二：旋轉表盤回「0」，此時初始讀數為「0」；
2 讀數：大表盤每格0.01，表針轉動一圈100格，恰為1；此時，小表針恰好轉動1格，故小表盤最大讀數即為百分表的最大量程；
4、 yjr-5型靜態數字應變儀的使用：
工程背景：和電阻應變片配合使用，測量構件應變值。貼上在構件上的應變片隨構件變形時，其阻值發生變化，利用靜態應變儀內部的惠斯登電橋，將電阻的微小變化量轉換為電壓（或電流）訊號，經靜態應變儀內部的放大、檢波等電路，並最後轉換為應變數顯示出來。
為更好的使用靜態應變儀，將有關的幾個概念介紹如下：
電阻應變片：種類很多，根據測量應變方向，有單軸和多軸之分，最多見的單軸應變片構造如圖所示：
應變片的靈敏度係數：
將應變片貼在構件欲測應變方向，構件變形時，應變片的電阻相對變化與構件該方向的應變之比值，稱為應變片的靈敏度係數：
常用的應變片靈敏度係數=2～2.4。
靜態應變儀的靈敏度係數與儀器校準：
應變儀的靈敏度係數是按=2設計的，當選用的應變片的≠2時，必須在測量前進行儀器校準。為保證標定精度，校準辦法是將背面板的平衡開關置於平衡檔，平衡電位器置零擋，接入標準電阻形成惠斯登電橋後，然後按入標定開關（標定狀態），對照下表查得標定值，轉動幅調電位器，使表頭顯示標定值時，說明已經標定好（即測量值不必再進行誤差修正），則可把標定開關按出（非標定狀態）。
yjr-5型靜態數字應變儀標定值表
儀器測量時測點平衡調整：
標定好的儀器，接入工作應變片後，調節對應的平衡電位器，使顯示「0」，則測點平衡調好，即可進行測量資料採集。
(1)、儀器外觀構造：
（2）、儀器配件：
塑殼密封120ω×2精密無感線繞電阻（又稱標準電阻或標準外橋電阻）。
（3）、靜態應變儀的使用
1 、儀器的校準：
關閉電源（按鍵式開關置「按出」狀態）；
按出標定鍵（置非標定狀態）；選擇開關置「0」；
開啟電源，前面板表顯示為：00000；
按出量程鍵（此時置小量程狀態：0--19999；按入為大量程狀態：0--39999；1=10-6）
將後面板接線柱d1、d2、d3用三連片連線；把2聯式標準電阻器接a、b、c；接通電源；後背面板「轉換開關」按到「平衡」擋；依次調節「對應平衡電位器」使數字回「0」；此時，儀器校準完畢。注意：儀器校準時，除標準電阻外，不得接入任何應變片。
②、儀器的k值修正：
拆下塑殼標準電阻，按設計接入半橋橋路；若採用全橋，則還應將三連片也拆除，按設計橋路接入即可。
按下標定鍵（進入標定狀態）：轉動「幅調電位器」至「4762」後，按出標定鍵。
備註：每換接一種工作橋路，均應重複k值修正。
③、應變測量
調節對應的平衡電位器，使顯示「0」，載入、採集資料。
（4）、電橋工作原理
由前知：靜態應變儀內部的惠斯登電橋，可將電阻的微小變化量△r轉換為電壓（或電流）訊號，經靜態應變儀內部的放大、檢波等電路，並最後轉換為應變數顯示出來。那麼，這種變化具有什麼規律呢？
推導得出△ubd公式如下：
全橋測量時，若四橋臂有感電阻阻值分別變化：△r1、△r2、△r3、△r4、則：
可見，把應變片阻值的變化△r，轉換為輸出bd端△ubd；且符合規律：
「相對b或d點，鄰臂△r符號反，成相減輸出；對臂△r符號同，成相加輸出。」
可見：從靜態應變儀讀出的應變代數和與各橋臂應變片讀數符合下列關係：
5、 橋路連線
（1） 全橋電路：
若r2、r4為溫度補償應變片時,稱為全橋單補,若四橋臂均接入工作應變片時,稱全橋互補.
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