《結構力學試驗》簡支
鋼桁架非
破損試驗
指導書土木與建築學院結構實驗中心
一、實驗目的
1.掌握結構靜載試驗常用儀器、裝置使用方法,並了解其主要效能指標。
2．通過對桁架節點位移、桿件內力的測量對桁架結構的工作效能及計算理
論作出評判，深刻理解對稱荷載、對稱性等知識點。
3.了解結構靜載試驗的試驗方案、方法設計。
4．掌握試驗資料的整理、分析和表達方法。
5. 學會誤差分析，載入-解除安裝分析。
6．通過分工協作,培養團結合作的團隊精神。
二、實驗裝置和儀器
1．試件——鋼桁架、跨度3.6公尺，上下弦、腹杆均採用等邊角鋼 2∠30×3（f=2×174.9 mm2），節點板厚δ=10 mm，測點布置見下圖所示。鋼材q345 。
試件的材料效能：ess= (200—210)*109pa；fsy=345mpa
1-21—電阻應變片 i-v—撓度計
圖1-1
2．載入系統——利用槓桿原理的砝碼載入法，壓力感測器,測力儀等。
3．xl2118c型力/應變綜合引數測試儀2臺。
4．百分表及支架。
三、實驗方案
1．載入裝置與載入方案
桁架實驗一般多採用垂直載入方式，載入位置務需準確、垂直，以防止桁架平面外受力較大，影響實驗進行和讀數的準確性。另外，由於桁架外平面剛度較弱，安裝時必須採用專門措施，設定側向支撐，以保證桁架的側向穩定。側向支撐點的位置應根據安全要求確定。
同時側向支撐應不妨礙桁架在其平面內的位移。桁架實驗時支座的構造可以採用梁實驗的支承方法，支承中心線的位置務需準確，其偏差對桁架端節點的區域性受力和支座沉降影響較大，對鋼筋混凝土桁架影響更大，故應嚴格控制。三角形屋架受荷後，下弦伸長較多，滾動支座的水平位移往往較大，因此支座墊板應有足夠的尺寸。
桁架實驗加荷方法可採用實物加荷（如用屋面板等，多用於現場鑑定性實驗），也可採用吊蘭加荷（多用於木桁架實驗），也採用同步液壓千斤頂加荷，實驗時應使桁架受力穩定、對稱、防止出現平面外失穩破壞，同時還要充分估計千斤頂的有效行程，防止因行程不足而影響實驗的進行，在實驗過程中載入者要採取有效措施防止千斤頂回油影響測量資料的準確性。桁架的實驗荷載不能與設計荷載相符合時，亦可採用等效荷載代換，但應驗算，使主要受力構件或部位的內力接近設計情況，還應注意荷載改變後可能引起的區域性影響，防止產生區域性破壞。
本次桁架試驗採用垂直加荷方式，桁架兩邊簡支，具體載入方案為利用槓桿原理的砝碼載入法，在l/2處單點載入和採用在分配梁梁下設定滾軸支座實行2點和3點載入方案。
2．測點布置
觀測專案一般有強度、抗裂度、撓度和裂縫寬度、桿件內力等，本實驗主要測量撓度和應變，可採用撓度計或水準儀和應變儀，測點一般布置於下弦節點。為測量或扣除支座沉陷，在桁架兩支座的中心線上應安置垂直方向的位移計。另外還需在下弦兩端安裝兩個水平方向的位移計，以測量在荷載作用下的固支和滾支的水平側移值。
桿件內力測量，可用電阻應變片或接觸式位移計，其安裝位置隨桿件受力條件和測量要求而定，桿件應變測量點均設定在每一桿件的中間區段，為消除自重彎矩的影響，電阻應變片貼在截面的重心連線上。因桁架結構為對稱結構，在對稱荷載作用下，對稱桿件的內力（應變）和對稱節點的撓度在理論上其值分別對稱相等，故上述測點布置利用對稱性進行自檢提供了便利。
本次測量專案有：桁架整體變形（撓度）；桿件內力。採用百分表測量撓度，撓度測點均布置在桁架下弦節上，跨中3個表，支座各1個表，共5個百分表。
跨中桁架各點撓度等於相應百分表測量值消除支座沉降在該點產生的影響。採用電阻應變儀測量桁架桿件應變，應變片每桿布置1片（或2片時桿件應變取平均值），共21片（或42片），測點布置如圖1—1。應用虎克定理求桿件應力及內力。
實驗前應將每個百分表和每個應變片編號並記錄其所在位置，以方便記錄、計算。
3．實驗步驟
本實驗為開放式：實驗前，學生應仔細閱讀實驗指導書，想好實驗過程，在指導教師解答提問、講明注意事項之後，由學生自己提具體實施方案，經指導教師同意後，分組自行操作實驗。教師給出實驗所需的儀器裝置並實時指導。
具體實驗步驟如下：
（1）考察實驗場地及儀器裝置，聽實驗介紹並寫出實驗方案與實驗方法；畫記錄表和記錄圖,進入實驗室進行實驗。
（2）檢查試件和實驗裝置，架百分表，要求垂直對準；先按單點載入方案安裝槓桿載入裝置。（電阻應變片已預先貼好）。
（3）預載入實驗（1kn荷載）。檢查裝置試件和儀表工作是否正常，發現問題及時排除。然後卸預載。
（4）作好記錄準備,讀儀表初值並記錄初值。
（5）正式實驗。載入制度：5級載入，每級理論值0.5kn (或1kn)，滿載後分3級解除安裝，加解除安裝每級停歇時間5分鐘，停歇的中間讀數並記錄。讀數應盡可能保證同時性。
（6）正式實驗可重複兩次。
(7)再選擇2點和3點載入方案重複上述步驟進行試驗。
(8) 實驗後每人寫乙份實驗報告。
四、注意事項
（1）桁架實驗由於利用槓桿原理的砝碼載入法，要求學生掌握槓桿原理砝碼載入法及其荷載計算。
（2）為保證試驗資料可靠，試驗時嚴禁碰撞桁、支架及保護裝置。
（3）實驗前應將每個百分表以及應變片編號並畫出簡圖，以便記錄正確。
（4）記錄變形的學生要掌握百分表正確的讀數方法。
（5）載入前對各儀器要進行檢查並讀取初始值。
（6）載入者要相互配合,採取措施，避免碰撞桁架及其它相關裝置，載入要慢、輕，以免影響讀數。
（7）學生要按預約時間提前趕到桁架實驗室（工科2號樓a202室）。
（8）學生在桁架實驗室（工科2號樓a202室）內要保持衛生，不准亂丟東西，不准在實驗室內吃任何東西。
⑼通過對兩種載入方案的理論計算後，應對應力、變形進行對比分析，總結規律，並進一步對桁架結構在實際工程中的應用提出自己的見解，至少應做好一種載入方案的試驗並進行分析。
五、實驗報告
實驗報告包括如下專案：
（一）試驗名稱、教學班級、姓名、學號、任課教師姓名、指導教師姓名
（二）試驗目的
（三）試驗原理
（四）試驗方案
簡述載入方案、載入方法、載入裝置、測點布置、載入制度、實驗過程等。
1、載入方案(下面三圖中有一處存在問題,請找出並更正)
⑴單點載入方案：
⑵兩點載入方案：
⑶三點載入方案：
2、載入方法、載入裝置：利用槓桿原理的砝碼載入法
下圖中的支點位置應根據本人實際所採用的比例畫出並標出比例值
（五）試驗儀器、裝置 （六）實驗步驟、過程
（七）試驗資料整理、分析、表達
1．內力分析
（1）桁架各桿件理論內力分析。下面以桁架跨中單點載入為例進行講述,
其它載入方式自己計算。
圖1-2
（2）桁架各桿件實驗內力分析。
根據彈性理論（虎克定理）、桿件的實測截面面積f、彈性模量e和實測應變值列表計算桿件內力並與理論值進行比較，或進行應變的理論值與實測值進行比較。
根據單位荷載作用圖進行應變的理論值計算（見下表）
表1：第一級荷載（××kn）作用下桿件應變理論值計算表（與應變試驗值比較）（με）
表2：第一級荷載（××kn）作用下桿件內力試驗值計算表（與內力理論值比較）（n）
注意：上述表1與表2只需選乙個表進行計算即可，勿需都算。
綜合理論值與實測值得到以下結果**
表3：理論值與實測值對比表（應變或內力結果表）（με或kn）
注意：1、區分單點載入與兩點載入兩種方案。
2、荷載以實際測得的試驗荷載為準，並記到相應的荷載等級處。。
（3）內力結果比較
分實測值與理論值畫兩根線（一根虛線，一根實線），分析差異原因。
注意：1、零杆不畫。2、要標註座標軸符號與單位。3、拉桿畫右側，壓桿畫左側。
2．撓度分析
（1）計算理論值
依據實測桿件截面積f和彈性模量e計算各點撓度值。
a：ⅱ（ⅳ）節點在第一級荷載（××kn）作用下撓度理論值計算（單點載入方案）
表4：第一級荷載（××kn）作用下ⅱ（ⅳ）節點撓度理論值計算表（mm）（以單點載入方案為例）
b：ⅲ節點在第一級荷載（××kn）作用下撓度理論值計算（以單點載入方案為例）
表5：第一級荷載（××kn）作用下ⅲ節點撓度理論值計算表（mm）
（2）分析各點實測撓度值
表6：變形記錄表（mm）
表7：根據記錄表資料減初值後得到各級荷載下的變形值（mm）
注；解除安裝部分可算可不算
再在計算**7基礎上採用梯形圖處理法消除支座沉降對下弦ⅱ、ⅲ、ⅳ節點產生的影響,具體方法採用梯形圖處理法。（每級荷載乙個梯形圖，共五個）
z2=5/6×(x1-x5)、z3=3/6×(x1-x5)、z4=1/6×(x1-x5)
表8：撓度試驗值 (mm)
綜合上述理論值與實測值得到變形結果**
表9：撓度結果表（mm）
（3）根據上述變形結果表繪製各節點[ⅱ（ⅳ）節點、ⅲ節點]荷載——變形曲線（p——f曲線）（理論、實測曲線）和桁架整體變形曲線（l——f曲線）（理論、實測曲線，一根虛線，一根實線，注意ⅱ、ⅲ、ⅳ三節點的位置）
簡支鋼桁架的靜載試驗報告
一 試驗目的 1 掌握常用靜態測試儀器儀表的使用方法 2 學習結構靜載試驗的載入方案制定 測點布置和觀測方法 3 掌握結構靜載試驗資料整理和分析方法。二 試驗試件及儀器裝置 1 試件 鋼桁架，如圖2 1所示。試件跨度l 高度h 桿件截面均為雙肢等邊角鋼。l 1800，a h 0.6m 桁架的上 下弦...
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