1、钢筋混凝土简支梁静力试验学生实验任务书罗维刚罗维刚编写编写土木工程学院实验中心班级：姓名：学号：2前言为了适应土木工程学科的高速发展，满足对工程建设技术人才高素质的要求，为给学生留有更多的自己钻研的时间与空间，特开设钢筋混凝土简支梁静力试验独立试验课程。该课程为一设计性、综合性的试验，面对学校相关专业学生开放，完全由学生自行设计试验方案、试验构件施工、试验实施以及数据分析处理，达到大纲要求的能力，可以获得相应学分。为了使学生能够顺利完成本次试验任务，掌握钢筋混凝土简支梁静力加载试验方法，了解钢筋混凝土受弯构件荷载作用下的工作性能，提高试验技能，要求必须做好以下几方面工作。1 1 试验前的准备工
2、作试验前的准备工作认真学习教材，领会实验任务书，了解本试验的任务、目的、原理、方法和步骤，熟悉所用的试验仪器仪表的一般构造和操作规则。试验小组成员必须有共同协作、讨论、思考、分析，设计构件，完成试验方案拟订任务，并交由试验指导教师审阅，认可后方可进行试验。认真绘制试验构件施工图，并制作构件，精心养护。2 2 试验过程试验过程在开始进行正式试验之前，要安装调试各仪器仪表，仔细检查测力装置工作情况，试件、仪表是否安装稳妥、安全等，记录表格是否齐全，最后请指导教师检查，完毕后开始正式试验。预加载可不做记录，观察试件和各种仪表及仪表的各部位是否正常，如正常再按要求进行正式加载，试验过程中做好原始记录。
3、在试验进行过程中，必须严肃认真，一丝不苟，有组织有步骤地按要求进行工作。对各种仪器仪表严格按操作规程操作，决不允许草率了事，以确保设备和人身安全。试验结束后，要检查应记录数据是否齐全，并注意清理设备，归还所借用仪表、工具，并清扫场地等。经教师检查认可后方能离开试验岗位。3 3 试验报告的整理和书写试验报告的整理和书写试验报告是试验者进行试验工作最后交出的试验成果，是试验资料的总结，应本着精简扼要、规范、整齐、完整的宗旨完成试验报告。在书写报告时，要注意：（1）记录试验过程中出现的异常现象、故障、事故以及采取的补救或处理方法，并分析对试验结果产生的影响。（2）把试验数据填入自行设计的表格中，整理
4、试验数据时必须注意有效数字的运算法则，而决不能“虚构精度”，且一定要保持数据的真实性。（3）试验结果的表示方法。在试验中或试验结束后，除根据所测得的数据进行整理和计算试验结果外，还应采用图表或曲线的方式表达试验结果。（4）结论。将所得结果与其他试验结果或理论值进行比较，并分析和计算误差，指出存在的问题，提出进一步改进的意见及措施。扼要写出试验的收获和体会。总之，每个试验后，必须独立完成总结和计算工作，写出报告，并要求试验数据真实完整，计算分析正确，曲线图表齐全。3钢筋混凝土简支梁静力试验指导书钢筋混凝土简支梁静力试验指导书1 1 试验概述试验概述结构试验是结构设计重要的组成部分，也是结构设计专
5、业学生应该具备的专业技术基础知识。其任务是使用仪器设备，利用各种实验技术手段，通过有计划地对结构承受荷载后的性能进行观测和对测量结果（如应力、位移、裂缝、疲劳寿命、振幅等）进行分析，达到对结构的工作性能和承载能力做出正确的评价和估计。此外，结构试验还是研究和发展结构理论的重要手段，为了验证和发展结构的计算理论提供可靠的依据。从确定结构材料的力学性能到验证梁、板、柱等单个构件的计算方法及至建立复杂的结构体系的计算理论，都离不开试验研究。钢筋混凝土结构的计算理论几乎全是以试验研究的直接结果作为基础的。静力试验是结构试验中常见的基本试验， 大部分建筑结构在工作时所承受的是静力荷载。如果试验的加载过程
6、是从零开始一直逐步递增至结构或构件破坏，也就是在一个不长的时间内完成试验加载的全过程，则称它为结构单调加载静力试验，简称静力试验。单调加载静力试验主要用于模拟结构承受静力荷载作用下的反应，观测和研究结构构件的强度、刚度、抗裂性等基本性能和破坏机理。建筑结构中大量的基本构件试验主要是承受拉、压、弯、剪和等基本作用力的梁、板、柱、砌体等一系列构件，通过单调加载静力试验能够研究各种作用力单独作用和组合作用下构件的荷载和变形的关系。钢筋混凝土受弯构件是土木结构中最普遍的一种构件，广泛用于各种建筑结构和桥梁结构。掌握钢筋混凝土受弯构件的工作性能，了解其强度、刚度、抗裂性以及各级荷载下的变形和裂缝开展情况
7、，对掌握钢筋混凝土梁构件或结构设计有着重要的现实意义。受弯构件的试验常采用一种荷载情况为两点对称加载（图 1.1、图 1.2），其特征为两个加载点对称布置在梁跨中点的两边， 加载点中间的部分由于没有剪力的存在被称为纯弯段， 而支座与加载点之间有弯矩和剪力共同作用的区域被称为剪弯段。 在进行两点对称加载的受弯构件加载试验时， 可通过剪弯段观察弯矩和剪力共同作用的影响， 而纯弯段则可以排除剪力的干扰， 了解弯矩作用下截面的应力、 应变分布情况以及验证平截面假定。因此，本次试验仍然采用钢筋混凝土简支梁两点对称加载静力试验。图 1.1 受弯构件两点对称加载试验装置荷载荷载计算跨度剪弯段纯弯段剪弯段图
8、1.2 受弯构件的两点对称加载试验42 2 试验原理试验原理钢筋混凝土梁的受弯的试验，旨在研究混凝土和钢筋的力学性能以及相互强度、刚度以及面积搭配对钢筋混凝土受弯构件的受力阶段、应变（应力）分布、破坏特征的影响，以及如何在试验研究的基础上建立钢筋混凝土梁的应力分析、强度计算和变形验算方法。配有纵向钢筋和箍筋的钢筋混凝土梁，在对称集中荷载作用下，梁的内力分布见图 1.3，有两段剪弯段和中间的纯弯段。在荷载初期，各段弯矩M相对较小，梁受拉区边缘的纵向应变尚小于混凝土的极限拉应变，混凝土未开裂，整个截面参与受力,有如一弹性匀质材料的梁，挠度以及钢筋应变均与弯矩成正比。当混凝土受拉边缘混凝土应变达到极
9、限拉应变时，拉区混凝土开裂，裂缝出现的弯矩称为开裂弯矩crM。截面拉区混凝土开裂以后，构件刚度降低，再继续加载时，挠度f比开裂前有较快的增长，uMMf曲线出现第一个转折点。同时，由于开裂截面拉区混凝土退出工作，它所负担的拉应力将传给钢筋，使开裂截面钢筋应变s有明显突变。继续增大荷载时，uMMs曲线的斜率发生改变，s较开裂前增长为快，中和轴上移。随着荷载增大，开裂处的钢筋应力以及应变随之增大，裂缝宽度也相应地增大。一旦钢筋应力达到屈服，梁的受力性能将发生质的变化， 这时uMMs、f以及n的关系曲线均出现明显的转折。钢筋达到屈服，受压区混凝土尚未压坏，荷载仍能有所增长。钢筋应力s达到屈服强度yf时
10、不再增长， 而应变s增继续增大 （出现流幅），钢筋应变急剧增大的过程在中，裂缝显著开展，中和轴迅速上移，挠度急剧增大，f曲线的斜率变的平缓。最后压区混凝土别压酥，梁达到破坏时的极限弯矩为uM。受弯构件在变形度量有两个基本量：挠度和转角。挠度是受弯构件横截面形心在垂直与纵轴方向的线位移，转角是横截面对其原来位置的角位移，挠度与转角的关系，依据材料力学计算公式如下（1）： tandxdf（1）曲线的曲率公式为（2）：EIMdxdff 2/3211（2）在小变形情况下，公式为（3）：EIMdxfd22（3）混凝土结构设计规范（GB500102002）中有关挠度的设计方法：受弯构件的挠度可以根据结构构
11、件的刚度用结构力学公式计算：BlMfkt20（4）荷载荷载计算跨度剪弯段纯弯段剪弯段弯矩图剪力图（剪跨值） （剪跨值） 图 1.3 受弯构件的两点对称加载内力图5上式可见，BEI 时为匀质弹性材料梁的抗弯刚度。这样当受弯构件的截面和材料一定时，截面的抗弯刚度也一定，挠度与弯矩呈线性关系。从上面内力分析可见，实际钢筋混凝土受弯构件构件来说，混凝土只在最初阶段表现为弹性，其应力应变曲线大部分为非线性，钢筋在达到屈服后其应力应变曲线也不再为线性，因此钢筋混凝土远远不是一种线弹性材料，具有极大的非线性。另外，钢筋混凝土梁受拉区混凝土开裂，裂缝增大、增多、发展，抗弯刚度将随着受拉区混凝土退出工作而降低，
12、是个变化的量。因此，简单的以BEI 为常量，进行计算显然不合理，混凝土结构设计规范（GB500102002）通过考虑用裂缝位置和裂缝间部分截面钢筋应变与受压区混凝土应变的平均值来计算截面的曲率，从而计算截面抗弯刚度，推导出计算钢筋混凝土受弯构件正截面短期刚度sB的公式：sEssshAEB5 . 3162 . 015. 120（5）对于矩形截面，规范公式为 ：EssshAEB62 . 015. 120（6）式中各参数见混凝土结构设计规范（GB500102002）。3 3 试验任务试验任务由试验指导教师提出钢筋混凝土简支梁的计算跨度和荷载大小，各试验小组根据所学专业知识，查阅相应的规范和教材，设计
13、满足规范要求的钢筋混凝土简支梁，并绘制施工图，进行构件制作和养护，拟定试验方案，编写试验大纲，完成试验，以及试验报告。3.13.1 试验目的试验目的1.掌握钢筋混凝土简支梁构件的设计方法和计算理论；2.练习绘制构件施工图；3.学会结构试验组织计划的设计方法和步骤；4.了解简支梁试件的安装就位技术；5.理解仪器仪表的标定原理和意义；6.掌握一般结构单调加载静力试验的荷载技术；7.掌握一般结构结构性能观测技术；8.掌握裂缝观测仪的使用，以及裂缝的观测技术；9.掌握钢筋混凝土简支梁承载能力的评价技术；10.掌握受弯结构的工作性能。11.掌握结构试验报告编写方法。3.23.2 设计要求设计要求1.试验
14、构件设计，根据提供的荷载和计算跨度条件，选择材料、梁截面，进行配筋计算，编写计算书，依据混凝土结构设计规范，进行构造处理；2.绘制钢筋混凝土梁试件施工图（注意测点的布置）；3.确定试验方案，写出试验大纲。计划内容要求详尽、科学、合理，能够在所提供的仪器及场地下完成试验。大纲应包含以下内容：试验项目的内容和目的；试件设计方案（形状、尺寸以及具局部处理）；荷载方案的设计（加载图式和程序，加载装置以及边界条件处理方法，标准荷载计算，加载分级）； 观测方案设计（测试项目为最大弯矩截面挠度和应变，钢筋应变，以及裂缝，绘制测点布置图以及测点编号，仪器选择及标定，设计原始记录表）；试验过程（注意设计原始记录
15、表随时记录，观测裂缝开展情况记录等）；参考资料等其它；3.33.3 试验要求试验要求6试验准备以及试验实施具体要求如下：1.制作试件、养护，试验前进行质量检查并记录，预留混凝土试块；2.安装加载设备；3.荷载传感器和位移传感器的标定以及安装；4.试验记录表格准备；5.依据实际试件截面尺寸和配筋情况计算各加载阶段试验结构各特征部位的内力及变形，以备在试验时判断及控制；6.辅助试验，如材料的实际强度；7.依据加载方案实施试验，认真记录试验数据以及异常情况。3.43.4 提交成果提交成果成果包括试验设计和试验整理两部分：3.4.13.4.1 试验设计部分试验设计部分1.试验设计概况；2.试验构件设计
16、（计算书）；3.试验方案设计（试验大纲）。3.4.23.4.2 试验实施和整理部分试验实施和整理部分1.试验原始记录；2.试验报告；报告应包含以下内容：试验目的；试验对象简介和描述；试验方法及依据；试验过程及问题；试验成果处理与分析；技术结论；3.4.33.4.3 试验报告中试验成果处理与分析的内容：试验报告中试验成果处理与分析的内容：开裂荷载确定，并绘制裂缝展开图；最大弯矩截面应变以及应变分布图；绘制简支梁挠度曲线；绘制uMM2/1f曲线；绘制uMMs曲线；确定梁的承载能力，判断梁的破坏类型。4 4 试验设备试验设备4.14.1 荷载设备与支承荷载设备与支承建筑结构试验是模拟结构在实际受力工
17、作状态下的结构反映，必须对试验对象施加荷载，所以结构的荷载试验是结构试验的基本方法。试验用的荷载形式、大小、加载方式等都是根据试验的目的要求，以如何能更好地模拟原有荷载等因素来选择。产生荷载的方法与加载设备有很多种类：在静力试验中有利用重物直接加载或通过杠杆作用间接加载的重力加载方法，有利用液压加载器和液压试验机的液压加载方法，有利用铰车、差动滑轮组、弹簧和螺旋千斤顶等机械设备的机械加载方法，以及利用压缩空气或真空作用的特殊方法等等。在动力试验中可以利用惯性力或电磁系统激振，比较先进的设备是由自动控制、液压装置与计算机相结合而组成的电液伺服加载系统和由此作为振源的地震模拟振动台加载设备等；此外
18、人工爆炸和利用环境随机激振（脉动法）的方法也开始广泛应用。结构试验中的支座是支承结构、正确传递作用力和模拟实际荷载图式的设备。按作用方式不同有滚动铰支座、固定铰支座、球铰支座和刀口铰支座几种。7正确地选择试验所用的荷载设备、支承和加载方法，对顺利地完成试验工作和保证试验的质量，有着很大的影响。4.24.2 应变测量设备应变测量设备应力测量是结构试验中很主要的内容。了解应力的沿构件的分布，特别是了解结构危险截面处的应力分布及最大应力值，对于建立强度计算理论，或验证设计是否合理、计算方法是否正确，都有很直接的价值。利用所测的应力资料还可以直接了解结构的工作状态和强度储备。直接测量应力比较困难，目前
19、还没有较好的方法而常常借助于测量应变值后通过材料的应力应变关系将应变换算为应力值。所以应力测量往往是应变测量。应变的定义是单位长度上的变形（拉伸、压缩、剪切变形），在结构试验中，可以用两点之间的相对位移近似地表示两点之间的平均应变。设两点之间的距离为 L （称为标距），被测物体发生变形后，两点之间有相对位移L，则在标距内的平均应变为L/ L，L 是两点之间的距离增加为正，表示得到拉应变，以减少为负，表示压应变；测出的结果是标距范围内的平均应变。因此，对于应力梯度较大的结构及非均质材料，应注意应变计标距 L 的选择。应变计的种类很多，用的最多的是电阻应变片。电阻应变片是专门用来测量试件应变的特殊
20、电阻丝，其将应变这一非电参量转化为电参量电阻的变化。电阻应变片的工作原理见建筑结构试验教材。电阻应变仪是电阻应变片的微弱信号放大的专用设备。根据电阻应变仪工作频率范围的高低可分为静态电阻应变仪和动态电阻应变仪。静态电阻应变仪本身带有读书及指示装置，可以进行多点测量，并可以根据桥路的特点实现温度补偿。DH3816 静态（见附件 7.2.1）应变测试系统是全智能化的巡回数据采集系统。通过计算机完成自动平衡、采样控制、自动修正、数据存贮、数据处理和分析，生成和打印试验报告。4.34.3 力传感器力传感器结构试验中，测力传感器是用来测量结构的作用力、支座反力的仪器。测力传感器主要有机械式和电测式两类。
21、这些传感器的基本原理是用一弹性元件去感受拉力或压力，这个弹性元件即发生与拉力或压力成相对关系的变形， 用机械装置把这些变形按规律进行放大和显示即为机械式传感器。用电阻应变片把这些变形转变成电阻变化后再进行测量的即为应变式传感器。此外，还有利用压电效应制成的压电式传感器。测量时，机械式传感器为直读仪器，可以直接从传感器上读到力值；应变式传感器应与应变仪或数据采集仪连接，从应变仪上读到应变值再换算成力值，也可由数据采集仪或通过数据采集仪接入计算机，自动换算成力值输出；压电式传感器应与电荷放大器连接，然后输给记录仪器等。常用力传感器为应变式传感器（见附件 7.2.3）。4.44.4 位移测量仪器位移
22、测量仪器结构的位移代表结构的整体变形，它概括了结构总的工作性能。通过位移的测定，不仅可了解结构的刚度及其变化情况，还可区分结构的弹性或非弹性性质。结构的任何部位的异常变形或局部损坏都会在位移上得到反映。因此，在确定测试项目时，首先应该考虑结构或构件的整体变形位移的测量。线位移传感器（简称位移传感器）可用来测量结构的位移和支座位移，它测到的位移是某一点相对另一点的位移，即测点相对于位移传感器支架固定点的位移。通常把传感器支架固定在试验台或地面的不动点上，这时所测到的位移表示测点相对于试验台座或地面的位移。常用的位移传感器有机械式百分表、电子百分表、电阻式传感器、滑阻式传感器和差动电感式传感器。它
23、们的工作原理是用一可滑动的测杆去感受线位移，然后把这个位移量用各种方法转换成表盘读数或电变量。常用位移测量仪器为电阻式传感器（见附件 7.2.4）。85 5 试验方案设计试验方案设计5.15.1 试件设计试件设计试件设计应包括试件形状、试件尺寸与数量以及构造措施，同时还必须满足结构与受力的边界条件、试验的破坏特征、试验加载条件的要求，要能够反映研究的规律，能够满足研究任务的需要，以最少的试件数量得到最多的试验数据。5.25.2 荷载设计荷载设计构件试验的荷载图式应符合设计规定和实际受力情况。当试验荷载的布置图式不能完全与设计的规定或实际的受力情况相符时，或者为了试验加载的方便及受加载条件限制时
24、，可以采用等效的原则进行换算，也就是使试验构件的内力图形与设计或实际条件的内力图形相等或相近，并使两者最大受力截面的内力值相等，在这条件下求得试验等效荷载。为了方便控制加卸载速度和观测分析结构的各种变化，也为了统一各点的加载步调多采用分级加载的方式， 加载大小以及间隔持续时间符合相应的标准， 参见 混凝土结构试验方法标准 GB 5015292 的规定。5.35.3 观测设计观测设计在进行结构试验时，为了对结构或构件在荷载作用下的工作性能有全面的了解，就要求利用各种仪器设备测量出结构反应的一些参数，为分析结构工作提供科学依据。因此在正式试验前，应拟定测试方案。在拟定测试方案时应该把结构在加载过程
25、中可能出现的变形等数据计算出来，以便在试验时能随时与实际观测读数比较，及时发现问题。结构在荷载作用下的各种变形可以分成两类：一类是反应试件的整体工作状况，如梁的挠度、转角、支座偏移等，叫做整体变形；另一类是反映试件的局部工作状况，如应变、裂缝和钢筋滑移等，叫做局部变形。在确定试验的观测项目时，我们首先应该考虑整体变形，因为整体变形可以基本上反映出结构的工作状况。因此，在所有测试项目中，各种整体变形往往是最基本的。对梁来说，首先就是挠度。通过挠度的测定，我们不仅能知道结构的挠弯刚度，而且可了解试件的弹性和非弹性工作状态，挠度的不正常发展还能反映出结构中某些特殊的局部现象。另一方面，局部变形也有非
26、常重要的意义。例如，钢筋混凝土结构的裂缝出现，能直接说明其抗裂性能，而控制截面上的最大应变往往是推断结构极限强度的重要指标。一般来说，量测的点位愈多愈能了解结构物的应力和变形情况。但是，在达到试验目的的前提下，测点还是宜少不宜多，这样不仅可以节省仪器设备，避免人力浪费，而且使试验工作重点突出。任何一个测点的布置都应该是有目的的，服从于结构分析的需要，更不应错误地为了追求数量而不切实际地盲目布设测点。在测量工作之前，应该利用已知的力学和结构理论对结构进行初步估算，然后合理的布置测量点位，力求减少试验工作量而尽可能获得必要的数据资料。测点的位置必须要有代表性，以便于分析和计算。结构的最大挠度和最大
27、应力的数据可以让我们比较直接地了解结构的工作性能和强度储备，因此在这些最大值出现的部位上必须布置测点。在测量工作中，为保证测量数据的可靠性，有时要布置一定数量的校核测点。试验过程中会有很多因素影响测量数据的准确性，因此我们需要在已知应力和变形的位置上布点，这种测点得到的数据称为控制数据或校核数据，如果控制数据在试验过程中正常，则可以认为在未知应力和变形的测点上得到的数据都是可靠的；反之，得到的数据可靠性就差了。最常见的观测设计为挠度测量设计、应变测量设计、裂缝测量设计：（1）挠度测量设计为了求得梁的真正能够挠度，试验者必须注意支座沉陷的影响。在试验时由于荷载的作用，试件两个端点处支座常常会有沉
28、陷，以致使试件产生刚性位电阻应变片位移计位移计图 1.4 测点布置图9移，因此，如果跨中的挠度是相对地面进行测量的话，则同时还必须测定梁两端支承面相对同一地面的沉降值，所以最少要布置三个测点。对于跨度较大的梁，为了保证量测结果的可靠性，并求得梁在变形后的弹性挠度曲线，则相应地要增加 57 个测点，并沿梁的长度对称布置。对于宽度较大的梁，必要时应考虑在截面两侧布置测点，所需仪器的数量也就增加一倍，此时各截面的挠度取两侧仪器读数之平均值。(2) 应变测量设计进行受弯构件试验时要测量由于弯曲产生的应变，一般在梁承受正负弯矩最大的截面或弯矩有突变的截面上布置测点。如果只要求测量弯矩引起的最大应力，则只
29、在该截面上下边缘纤维处布置测点，为了减少误差，上下纤维上的仪表均应设在梁截面的对称位置上或在对称轴的两侧各设一个仪表，以求取它们的平均应变。对于钢筋混凝土梁来说，由于材料的非弹性性质，梁截面上的应力分布往往不规则。为了求得截面上应力的分布规律和确定中和轴的位置，就需要增加一定数量的应变测点，一般情况下沿梁高至少布置五个测点，高度增加时应增加测点数量。对于纵向钢筋的应力测量，应在钢筋上布置测点，特别注意保护和防潮处理。(3) 裂缝测量设计结构试验中，结构或构件的裂缝发生和发展，裂缝的位置和分布，以及长度、宽度和深度，是结构反应的重要特征，特别是混凝土、砌体等脆性材料组成的结构，对确定结构的开裂荷
30、载，研究结构的破坏过程与结构的抗裂性及变形性能有十分重要的价值，因此裂缝观测成为一项必要的测量项目。裂缝测量主要内容：开裂，即裂缝发生的时刻、分布位置和方向；度量，即裂缝的宽度、长度和深度的测量；趋势，即裂缝是否发展还是趋于稳定。本次试验只对模拟的已有裂缝构件进行裂缝走向及宽度的观测。裂缝观测的方法：首先用目测对结构构件进行观察，确定裂缝的形态和走向。裂缝宽度的量测，采用裂缝观测仪。测量时取与裂缝走向平行的裂缝区段测定，一般应选三条目估最大裂缝测量，取其中最大值为最大裂缝宽度。垂直裂缝的宽度应在结构构件的侧面相应于主筋高度处测量，斜裂缝的宽度应在斜裂缝与箍筋或斜裂缝与弯起钢筋交汇处量测。裂缝宽
31、度数据应量取至 0.01mm。记录裂缝观测数据，绘制裂缝的位置、形态和尺寸状态图。绘制状态图时应对需要观测的裂缝应统一进行编号。每条裂缝至少应布设两组观测标志，一组在裂缝最宽处，另一组在裂缝末端。每组标志由裂缝两侧各一个标志组成。判别裂缝类别，分析裂缝产生的原因。6 6 试验步骤试验步骤千斤顶荷载架分配梁试件抗弯大梁图 1.5受弯构件两点对称加载试验装置10布置加载装置（见图 1.5）；计算标准荷载，并 20分级；布置测点，相应的保护和防潮等处理；预加载；正式加载，注意记录，标注裂缝；破坏加载。7 7 附件附件7.17.1 试验教学大纲试验教学大纲钢筋混凝土简支梁静力试验是土木工程专业选修课程
32、。其有别于建筑结构试验课程，是面向土木工程以及相近专业独立开设的一门综合设计性试验课程，要求学生根据所学的相关钢筋混凝土结构、土木工程施工以及建筑结构试验等理论，设计钢筋混凝土简支梁尺寸、混凝土等级以及钢筋配置情况，达到提出的实际跨度简支梁构件的承载要求，自行制作构件，进行荷载试验，并要求学生编写试验方案、组织方案以及数据分析报告。通过试验，可以培养学生的动手及组织协作能力；培养学生对混凝土构件承载能力的感性认识；培养学生综合应用所学专业知识和解决实际问题的能力；培养学生的创新能力，使学生能够理论联系实际，同时获得工程师基本技能训练的机会，成为具有现在工程素质的工程人才。序号试验步骤试验内容和
33、要求学时试验类型一理论分析构件设计1.根据参数确定简支梁的尺寸；2.确定混凝土以及配置钢筋的等级；3.计算配置钢筋的数量。1综合性设计性二方案设计完成钢筋混凝土简支梁静力试验方案。1三荷载试验准备工作1.材料准备；2.钢筋应变片的粘贴与保护；3.钢筋混凝土简支梁的浇注成型、养护；4.混凝土测试应变片的粘贴与保护；5.荷载装置系统及构件就位；6.仪器设备标定、安装以及调试；7.辅助性试验（如材料性能试验）。8四荷载试验实施1.预加载、构件调整以及仪器调试；2.正式试验（同时记录试验数据、以外情况、方案调整、试验条件变化等）；4五完成报告提交成果1.描述试验目的、试验对象、试验方法、试验方案和试验
34、步骤；2.试验成果处理与分析 （要求图、 文、 表并貌） ；3.试验结论；4.试验体会。2实验学时合计16 学时1. 学习教材：建筑结构试验重庆大学出版社，宋彧主编；2. 考核方式采用构件设计、方案拟订、实施过程、试验结果以及报告综合评定。3. 成绩分优秀、良好、中等、及格与不及格等五级分制。7.27.2 仪器使用说明仪器使用说明7.2.17.2.1 38163816 静态电阻应变数据采集仪静态电阻应变数据采集仪1.DH3816 静态应变测试系统介绍11DH3816 静态应变测试系统是全智能化的巡回数据采集系统。通过计算机完成自动平衡、采样控制、自动修正、数据存贮、数据处理和分析，生成和打印试
35、验报告。应用范围广泛，可以根据测量方案，完成全桥、半桥、14 桥（公用补偿片）状态的静态应力应变的多点巡回检测；可以和各种桥式传感器配合，实现压力、力、荷重、位移等物理量的多点巡回检测。可以实现多点温度巡回补偿。其特点是独立化模块设计，每个模块可测量 60 个测点，每台计算机可控制 16 个模块（即 960 个测点）。模块可多台并行工作，也可单台独立工作。系统具有极强的抗干扰能力。适用于各种工程现场的检测，而且从应变片到采集箱的连接导线只需普通的灯头线。系统在进行平衡操作后自动保存平衡结果数据， 当发生突然断电或试验当天不能结束时， 可在下次开机后，先查找机箱，再进行平衡结果下传操作，可自动恢
36、复工作机箱状态，保证试验长期连续进行。技术指标： 测量点数可达每台计算机可控制 16 台数据采样箱；每台数据采集箱可测 60 点；采样速度为 60 点/秒(960 测点采样时间仅需 1 秒)；适用应变片阻值为 5010000任意设定；应变片灵敏度系数为 1.03.0 自动修正；测量应变范围为19999； 最高分辨率为1。2.测试原理及方法静态电阻应变仪的读数与各桥臂应变片的应变值有下列关系：4321r式中r为应变仪的读数值，21、3及4分别为各桥臂上应变片产生的应变值。本次试验数据采集仪器为 3816 静态电阻应变采集仪， 桥路连接按照方式一 （半桥即多通道公用补偿片）连接。具体试验桥路连接方
37、式如下（具体见图 1.7）：将工作应变片 Rg 接于应变仪每个测试通道的 AB 接线柱，温度补偿应变片 Rg 接于补偿通道 AB接线柱，则构成半桥外补桥路。这样，应变仪读出的应变值为：1r，即仪器读数就是试验构件被测部位真实应变值。7.2.27.2.2 裂缝测宽仪的使用方法裂缝测宽仪的使用方法1.裂缝宽度测量：用电缆连接显示屏和测量探头，打开电源开关，将测量探头的两支脚放置在裂缝上，在显示屏上可看到被放大的裂缝图像，稍微转动摄像头使裂缝图像与刻度尺垂直，根据裂缝图像所占刻度线长度，读取裂缝宽度值。2.仪器校验： 校验标准刻度板上分别有宽度为 0.02、 0.10、0.20 和 1.00mm 的
38、刻度线。分别把摄像测量头支脚放在不同宽度的刻度线上，屏幕上读取相应的刻度线宽度。当误差小于0.02mm 时，仪器方可正常使用。3.注意：连接测量探头的插头为自锁式插头，插头连线时将信号线插头的红点与探头的红点对齐后插入即可，拔下时用手捏住插头根部的螺纹处直接拔出。 切勿左右旋转或用力拉线，图 1.7 方式一（半桥即多通道公用补偿片）接线图补偿 补偿通道110 测试通道号Rd 公用补偿片Rg1.Rg10 测试工作片图 1.6 DH3816 静态应变测试系统 图 1.8 DJCK-2 型裂缝测宽仪组成12以免造成探头内部线路损坏。7.2.37.2.3 力（荷载）传感器简介力（荷载）传感器简介如图
39、1.9 所示。力传感器为一实心柱体，沿柱体中截面上粘贴纵向和横向的应变片，在受到荷载作用时发生轴向应变相应应变片也同时发生相同的变形，当荷载作用在弹性范围内时，荷载和应变为线性关系，建立两者的函数关系或者曲线，利用应变仪获得轴向应变，可通过两者已经确定的关系来获得荷载大小，因此在使用时要配合应变仪，需要标定，建立回归方程，进行误差分析。7.2.47.2.4 电阻应变式位移传感器原理以及使用方法电阻应变式位移传感器原理以及使用方法电阻应变式位移传感器内部构造如图 1.10 所示，图中外壳 2 与弹性悬臂梁（弹性元件）一端固结，距离固端附近梁截面上下表面粘贴应变片，测杆 1 与弹性悬臂梁外端用弹簧
40、相连，在测杆随同测试点发生移动时，弹簧拉长或压缩使弹性悬臂梁发生弯曲，梁上下表面应变片互为补偿片，可以实现半桥桥路，接入应变仪测量得到上下截面的应变，测杆 1 的前后移动长度变化量，通过弹性元件转化为测试弹性悬臂梁固端附近截面上下表面应变的测量，两者为线形关系。在使用时也要配合应变仪，需要标定，建立回归方程，进行误差分析。用应变反算测杆位移。7.37.3 参考资料参考资料材料力学，高等教育出版社，孙训芳；混凝土结构原理天津大学出版社，车宏亚主编；钢筋混凝土基本构件，清华大学出版社， 腾智明编著；建筑结构试验与检测人民交通出版社，宋彧主编；混凝土结构设计规范GB 500102002；混凝土结构工程施工质量验收规范GB 502042002；普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T 500812002；混凝土结构试验方法标准GB 5015292；建筑结构检测技术标准GB/T 502442004；建筑结构试验重庆大学出版社，宋彧主编。图 1.10 电阻应变式位移传感器构造图1.测杆2.外壳3. 弹簧4. 电阻应变计5.电缆图 1.9 荷重传感器
