建筑结构试验指导

1、建筑结构实验指导书蓝声宁、阳国锋力学基础实验中心结构实验室2008年3月前 言本指导书是配合本科土木工程专业建筑结构实验教材而编写的教学参考用书。共精选了八个实验，包括结构实验常用基本仪器性能及其操作实验、四大结构中混凝土结构、砌体结构和钢结构的基本构件性能实验，重点突出了混凝土结构基本构件（板、梁和柱）实验。所有实验涵盖了基本仪器操作性实验和结构基本构件研究性实验；非破坏性实验和破坏性实验；鉴定性实验和验证性实验等多方面内容。同时还对实验分析方法、材料力学性能实验方法、仪器标定以及应力分析中计算机程序的使用等作了说明。本书也可作为结构工程硕士研究生结构测试技术的实验教学参考书，也可供有关工程

2、技术人员参考。目 录前言1实验注意事项2实验一 电阻应变片的粘贴技术4实验二 静态电阻应变仪操作实验6实验三 电阻应变片灵敏系数的测定9实验四 简支钢桁架非破坏性实验13实验五 预应力混凝土空心板鉴定性实验土17附录 回弹仪测定实验20实验六 钢筋混凝土简支梁破坏性实验24实验七 标准砖砌体抗压强度实验26实验八 钢筋混凝土短柱破坏性实验28附件一 预应力混凝土空心板加载程序表30附件二 实验数据记录表33 实验注意事项为了确保实验顺利进行、达到预定目的，应做到以下几点：一、作好实验前的准备工作1、 预习指导书，明确本次实验目的、方法、步骤和注意事项。2、 预习与本次实验有关的基本原理和其它有

3、关参考资料等。3、 对实验中所用到的仪器、设备，实验前应有一定的熟悉和了解。4、 必须清楚地知道本次实验所需记录的项目及数据处理方法，事先作好记录表格等准备工作。5、 除了解指导书中所提方案外，应多设想一些其它方案。二、遵守实验室的规章制度1、 严肃认真、保持安静。2、 爱护设备几仪器，严格遵守操作规程。3、 非本实验所用设备及仪器切勿随便动用。4、 实验完毕后，应将设备和仪器擦拭干净，并恢复到原来正常状态。三、认真作好实验1、 认真听取教师讲解。2、 清点有关实验用设备、仪表和器材。3、 应有严格的科学作风，认真细致的按照要求的实验方法和步骤进行。4、 对于带电或贵重的设备及仪器，在接线或布

4、置完成时，应经教师检查通过后，方可开始实验。5、 实验过程中，应密切观察实验现象，随时进行分析，若发现异常，应即使报告，实验过程还应注意采取防护措施，确保人身、仪器和设备安全。6、 记录下全部所需测量数据，以及仪器型号、精度、量程，试件的尺寸、材料标号、保护层厚度、钢筋含量和规格等，如果实验结果与温度有关还应记录温度、湿度。原始数据不得任意修改。7、 教学实验是培养学生动手能力的一个重要环节，在实验小组中虽有一定分工，但每个学生都必须自己动手，相互交流，完成全部实验环节。8、 如学生希望观察一些与本实验有关的其它现象，或用另外方案进行实验，在完成本实验规定项目后，经教师同意可以进行。四、写好实

5、验报告实验报告是实验的总结，通过对它的书写，可以提高分析问题的能力，因此必须独立完成。报告要求整洁清楚，要求有分析和自己的观点，并进行讨论。一般实验报告应具有下列内容：1、 实验名称，实验日期，实验者及同组成员。2、 实验目的。3、 实验的基本原理，方法及步骤。4、 设备及仪器型号、精度、量程等。5、实验数据及其处理（应包括全部原始数据，并注明测量单位，最好以表格形式列出数据的运算过程，并根据数据处理和误差分析的要求给出实验误差）。最后将所得的实验结果作出曲线或给出经验公式。6、讨论。应根据实验结果及实验中观察到的现象，结合基本原理进行分析讨论，如实验涉及的问题有理论解，则应计算结果进行比较，

6、并提出见解。实验一 电阻应变片的粘贴技术一、实验目的1、 掌握电阻应变片的选用原则和方法。2、 学习常温用电阻应变片粘贴技术。二、实验仪表及器材1、 电桥。2、 兆欧表。3、 万用电表。4、 粘贴剂（KH502粘贴剂及环氧树脂、丙酮等）。5、 钢筋试件。6、 常温用电阻应变片。7、 电烙铁及其它工具。8、 引线若干。三、实验方法及步骤1、检查、分选电阻应变片剔除丝栅有形状缺陷，片内有气泡、霉斑、锈点等缺陷的应变片。用电桥测量阻值，进行电阻值选配。同一测区用片的电阻值相差不得超过仪器可调平的允许范围。2、试件测点表面准备用砂纸等工具除去试件待测表面漆层、电镀层、锈斑、污垢覆盖层，划出测点定位线，

7、然后用0#砂纸磨平，再打成与测量方向成450交叉的条纹，最后用棉球蘸丙酮沿一方向擦试干净。 3、贴片使用502快干胶，要掌握时机，左手捏住应变片引线，右手上胶，胶水应匀而薄（多用反而不好）。待一分钟左右，当胶水发粘时，校正方向贴好，再垫上玻璃纸（最好用聚乙烯类非极性塑料薄膜），用手指稍加滚压即可。用环氧树脂胶贴片时，先需在待测面上涂一薄层胶液，将应变片放上，轻轻校正方向，然后盖上一张玻璃纸，用手指朝一个方向滚压应变片，挤出气泡和过量的胶液，保证胶层尽可能地薄而均匀，而在应变片周围应有胶液溢出效果才好。贴片上垫上橡皮等，用重物或夹具加压，压力约为0.050.1MPa，24小时固化后方可进行贴片的

8、质量检查。4、固化快干胶和环氧树脂胶均靠自然干燥让溶剂挥发而固化。为加快这一过程，可用红外线灯或热吹风机，将贴片区加热至6070，但过热会损害应变片。5、检查包括外观检查和应变片电阻值及其绝缘电阻值的测量。胶层固化后，应变片电阻值应无明显变化。绝缘电阻值是检验胶层干燥或固化程度的标志，胶层完全干燥或固化后绝缘电阻可达104M以上。一般静动态测量均应大于200M以上方为合格。6、固定导线应变片到电阻应变仪之间的测量导线布置，应使同一测区导线同规格、同型号、等长、排列整齐，分区成束捆扎，屏蔽网接地。应变片引出线也应事先固定，防止扯坏应变片，连接焊点应光滑、牢固、防止虚焊。引出线应编号并作记录。5、

9、 如有不要重贴时，一定要除去原有胶层，重新擦洗，涂胶粘贴。6、 做防潮处理电阻应变片的防潮处理应根据其使用环境（室内、室外；温度、潮湿程度等）来确定，常用的电阻应变片防潮剂有：凡士林、黄腊、松香、石蜡、环氧树脂等。置于混凝土中的钢筋电阻应变片防潮处理，多用环氧树脂类防潮剂。采用环氧树脂防潮处理时，先按环氧树脂类的配比配制好环氧树脂胶，注意朝一个方向搅拌均匀；然后将环氧树脂胶涂在玻璃纤维带上，最后将涂有环氧树脂胶涂的玻璃纤维带缠绕在粘贴护层好的钢筋电阻应变片上，缠绕时要有一定的力度，使胶渗出为好，固化后即形成一防潮保护层。 图1-1钢筋环氧树脂胶保见 图1-1所示。 1-试件； 2-防潮层； 3

10、-应变片； 4-引线四、实验报告1、简述选片原则和贴片、焊线、防潮防水处理的注意事项。 2、分析在操作过程中发生的故障原因及排除方法。实验二 静态电阻应变仪操作实验一、 实验目的1、 熟悉静态电阻应变仪的操作规程。2、 掌握静态电阻应变仪单点测量的基本原理。3、 学会电阻应变片作半桥及全桥测量的接线方法。二、 实验设备及仪表1、 YJ-5静态电阻应变仪和平衡箱。2、 等强度梁。三、 实验原理及方法静态电阻应变仪的读数仪与各桥臂应变片的应变值i有下列关系：仪=（1-2+3-4）式中1、2、3、4分别为各桥臂上应变片的应变值。1、 半桥接线与测量如果应变片R1接于应变仪AB接线柱，温度补偿应变片R

11、2接于BC接线柱，则构成外半桥，如图2-1。另内半桥由应变仪内部两个无感绕线电阻构成。应变仪读出的应变值为： 仪=1图2-1 弯曲应变半桥单补接线与测量 图2-2 弯曲应变半桥互补接线与测量若梁上同一截面处的压区和拉区分别贴应变片R1和R2，接于AB和BC接线柱，则构成半桥，如图2-2，两电阻应变片既属测量片又互为补偿，应变仪读出应变值为： 仪=1-2又因1=-2，所以有：仪=212、 全桥接线与测量如果梁上同一截面的拉区贴片R1、R3接于AB、CD接线柱，温度补偿应变片R2、R4接于接线柱BC、DA，构成全桥，如图2-3。应变仪读出应变值为：仪=1 +3因1=3，故有：仪=21若梁上同一截面

12、的拉区应变片R1、R3仍接于AB和CD接线柱，而压区贴应变片R2、R4，并接于BC和DA接线柱组成全桥，如图2-4。则应变仪读出应变值为：仪=1-2+3-4因1=3=-2=-1，故有：仪=41图2-3 弯曲应变全桥单补接线与测量 图2-4 弯曲应变全桥互补接线与测量四、 实验步骤1、 按上述接桥方法分别接通桥路。2、 实验前，先作13级预加荷载实验，每级P=5N。仪器测读，应按一定的时间间隔进行，全部测点读数时间必须基本相等，只有同时得到的数据才能说明结构在某一受载状态下的实际情况。通过预载实验检查仪表和装置，所发现的问题都应逐一加以解决，之后，所有仪表读出初读数值。3、 正式实验，每级加载5

13、N，逐级记取读数。共四级，重复三次。整理出实验数据，并比较应变仪读数与接桥的关系，实验数据填入表2-1、2-2。五、 实验报告1、 按实验要求整理出各种测量数据，并作应变仪按半桥和全桥接线测量的比较。2、 讨论不同桥路接法的优缺点和使用条件。3、 按实验小梁的参数和支承条件作出理论计算，并分析计算值与实测值的差异原因。 实验数据记录表 表2-1接 法半桥接法（1）单补半桥接法（2）互补 荷载次序0N5N10N15N20N0N5N10N15N20N123平均 实验数据记录表 表2-2接 法全桥接法（1）单补全桥接法（2）互补 荷载次序0N5N10N15N20N0N5N10N15N20N123平均

14、实验三 电阻应变片灵敏系数的测定方 案 一一、 实验目的1、 进一步了解电阻应变片相对电阻变化与所受应变之间的关系。2、 掌握通用电阻应变片灵敏系数K值的测定方法。二、 实验设备及仪表1、 静态电阻应变仪（YJ-5电阻应变仪）。2、 等强度梁和附加装置，温度补偿块。3、 千分表曲率仪。4、 待测电阻应变片。三、 实验原理灵敏系数K值是电阻应变片的一个重要的综合性能指标，不能单纯由理论计算求得，一般均需用实验方法测定。对要求较高的应变测量，灵敏系数K值的检验是必须的。通过学习已知，电阻应变片粘贴在试件上受应变作用时，其电阻产生的相对变化R/R与之间有下列关系：由此可分别测量R/R及的值，进而求得

15、应变片的灵敏系数K。实验采用等强度梁装置，通过千分表曲率仪和电阻应变仪测量梁的变形反应从而测定出电阻应变片的灵敏系数K。等强度梁的上下表面轴向应变，可用千分表曲率仪测取，其读数为： 式中，为千分表曲率仪的读数，为等强度梁厚度，为千分表曲率仪的跨距。电阻应变片的相对电阻变化R/R由电阻应变仪测出，有下式表示：R/R = K仪 仪式中，K仪是应变仪多给定的灵敏系数值（如K仪=2），仪是应变仪在给定的K仪条件下显示的应变值。综合分析，即可求出应变片的灵敏系数K：四、 实验步骤1、 测量等强度梁厚度和千分表曲率仪的跨距。2、 按图3-1所示安装仪表。首先沿轴向准确贴好应变片，并按规定要求进行固化处理，

16、达到要求后，将应变片按半桥法接入应变仪和预调平衡箱，并将应变仪所接各点读数预调到零位。最后记录千分表曲率仪的初读数。3、 分级加荷载5N、10N、15N。测读千分 图3-1 等强度梁实验装置与仪表布置表曲率仪和电阻应变仪读数值，填入表3-1。 1-千分表曲率仪 2-电阻应变片4、 重复加卸载三次，取三次的读数平均值，计算每个应变片的灵敏系数。5、 取各应变片的总平均值为灵敏系数，计算出相对标准偏差。五、 实验报告1、 按要求测出给定电阻应变片的灵敏系数值，灵敏系数平均值和相对标准误差。2、 用分级载荷下的各应变片的R/R和梁的应变数据，作图并讨论之间的关系。方 案 二一、 实验目的掌握一种电阻

17、应变片灵敏系数K值的测定方法。二、 实验设备及仪表1、 静态电阻应变仪（如YJ-5型）。2、 等强度梁及其加载装置、温度补偿块。3、 待测电阻应变片。三、实验方法实验装置见图3-2所示。 图3-2 等强度梁实验装置具体实验方法为：1、 测量标准梁的厚度，支座至加载点的距离。2、 在梁上沿轴向贴好应变片，并按规定要求做 好固化处理。3、 用半桥法将电阻应变片接入电阻应变仪或平衡箱，灵敏系数调至于任意选定的K仪值（如K仪=2）。4、 给梁逐级施加砝码。由所加荷载值换算出已知应变（梁的材料弹性模量E已知）。由应变仪测取每级荷载下的应变值仪记录表3-2。对所需测定的应变片均做加卸荷载三次，从而得出三组

18、灵敏系数值，再取三组的平均值即为所代表的同批产品的平均灵敏系数K值。灵敏系数测定记录表等强度梁编号 = = 表3-1应变片编 号荷载值千分表曲率仪计算实测仪K初读数读数差初读数读数差灵敏系数测定记录表等强度梁编号 = 表3-2应变片编号荷载值计算计（）实测仪（）备注初读数读数差四、实验报告1、按实验要求算出灵敏系数值，和平均系数。2、由应变片的总平均灵敏系数值算出相对标准偏差。3、 讨论实验中为准确测定K值应注意的事项。实验四 简支钢桁架非破坏性实验一、实验目的1、 进一步学习和掌握集中常用仪器仪表的性能、安装和使用方法。2、 学习和了解多点数据采集仪及相关软件应用。3、 通过对桁架节点位移，

19、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、试件、实验设备和仪器1、 试件钢桁架，跨度4.2m，上下弦采用等边角钢2303，腹杆采用等边角钢2253，节点板厚=4mm。测点布置见图4-1所示。图4-1 实验桁架测点布置图1-倾角仪； 2-电阻应变片； 3-双杠杆引伸仪； 4-百分表2、 试件加载设备手动油泵、同步液压缸（或千斤顶）、测力传感器和电子称。实验装置图见4-2所示。图4-1钢桁架实验装置图1-电子称； 2-千斤顶； 3-测力传感器； 4-多点数据采集板； 5-计算机； 6-电阻应变片 3、 多点静态应变采集仪（IMP）及相关软件和计算机4

20、、 百分表、挠度计及支架。5、 双杠杆式引伸仪（标距100mm）6、 光学倾角仪两套。三、实验方案桁架实验一般多采用垂直加荷方式，由于桁架出平面刚度较弱，安装时必须采用专门措施，设置侧面支撑，以保证桁架上弦的测向稳定。测向支撑点的位置应根据设计要求确定，支撑点的间距应不大于上弦出平面的设计计算长度。同时测向支撑应不妨碍桁架在其平面内的位移。桁架实验时支座的构造可以采用梁实验的支承方法，支承中心的位置需准确，其偏差对桁架端节点的局部受力影响较大，故应严格控制。如果是三角形屋架，受荷后，下弦伸长较多，滚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。桁架实验加荷方法可采用实物加荷（如用屋面板

21、等，多用于现场鉴定性实验），也可采用吊篮加荷（多用于组合屋架或木屋架实验），但一般多采用同步液压系统加荷，实验时应使桁架受力稳定、对称、防止出平面失稳破坏，同时还要充分估计液压系统中液压缸（或千斤顶）的有效行程，防止因行程不足而影响实验的进行。桁架的加载形式当不能与设计要求相符时，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。观测项目一般有强度、挠度和杆件内力等。测量挠度，可采用挠度计或精密水准仪，测点一般布置于下弦节点。为测量支座沉陷，在桁架两支座的中心线上应安装垂直方向的位移计，以测量在荷载作用下固支和滚支的

22、水平位移值。杆件内力测量，可用电阻应变片或接触式应变计，其安装位置随杆件受力条件和测量要求而定。荷载分级可参照梁的实验。桁架实验由于载荷点高，加荷过程中应特别注意安全，作破坏实验时，应根据预先估计的可能破坏情况设置防护支撑，以防损坏仪器设备和造成人身事故。本实验采用缩尺钢桁架作非破坏实验，以达到学习的目的。其实验装置如图4-2所示，采用中点加载，用手动油泵联接液压缸施加，用测力传感器 图4-3 T形截面轴向应变测点布置控制荷载值，由电子称显示。杆件应变测量点均设置在每一杆件的中间区段，电阻应变片或杠杆式引伸仪均装在截面的中心连线上，见图4-3。在水平杆AF及BJ的支座处装倾角仪，量测在各级荷载

23、下的转角变化。挠度测点均布置在桁架下弦节点上，同时支座处尚应装置百分表测量沉降及测移值。为保证整体稳定，实验桁架的平面外均设置有水平辅助桁架，确保稳定。四、实验步骤1、 检查试件和实验装置，装上仪表。电阻片应预先贴好，只需检查阻值和接线测量。2、 加8000N荷载，作预载实验，测取读数，检查装置、试件和仪表工作是否正常，然后卸装，把发现的问题及时排除。3、 仪表重新调零，记取初读数，作好记录和描绘实验曲线的准备。4、 正式实验。采用五级加载，每级4000N，每级停歇时间5分钟，停歇的中间时间读数。5、 满载为20000N，满载后分两级卸载，并记下读数。6、 正式实验重复两次。五、实验结果的整理

24、、分析和实验报告1、 原始资料（1） 桁架各杆件内力见图4-4。图4-4 实验桁架内力图（2） 桁架下弦D、H、C节点的位移系数及AF杆的转角系数。 式中 A实测杆件的截面面积；E实测杆件材料的弹性模量。2、 桁架下弦D、H、C节点的荷载-挠度分析（1） 绘出各级荷载下桁架整体变形图。（2） 分别绘出各级荷载下弦H及C点的p-f实验曲线和理论曲线。（3） 比较满载条件下H、C、D点的实测值与理论值的差异并分析其原因。结果填入表4-1。3、 桁架上弦AF端杆的转角分析（1） 绘出上弦AF端杆的P-曲线。（2） 比较各级荷载下AF端杆实测值与理论值的差异并分析其原因。结果填入表4-2。表4-1 测

25、点HCD实测值理论值实测/理论表4-2荷载(N)8000120001600020000实测值理论值实测/理论4、 桁架各杆件的内力分析从杆件的实测应变值求出内力值，并与理论计算值比较。5、 根据实验结果与理论计算的比较，讨论理论计算的准确性。并根据实验结果的综合分析，对桁架的工作状态作出结论。实验五 预应力混凝土空心板鉴定性实验一、实验目的1、 学习钢筋混凝土受弯构件生产鉴定性实验的基本原理和方法。2、 测定预应力混凝土空心板的极限承载力、抗裂度及正常使用荷载下的最大挠度值，定出三项检验指标。3、 依据实际材料条件，作理论计算比较。二、实验对象与实验设备1、检验构件：通用预应力混凝土空心板（中

26、南标）92ZG401），尺寸如图5-1所示。 图5-1 预应力混凝土空心板截面示意图2、加荷设备铸铁砝码匀布分级施加。3、检验仪表百分表或挠度计、刻度放大镜、钢卷尺等。4、 万能材料实验机用作钢丝及混凝土材料力学性能检验。三、实验方案简支钢筋混凝土板属基本承重构件，多采用正位实验。实验时应一端采用固定铰支座，另一端采用滚动铰支座。支承结构或部件的设计和选用应进行强度验算。实验板承受匀布荷载，故加载时应均匀。用砝码或砖块加载时，应避免构件受载弯曲使荷重块产生起拱作用而改变预期加载的性质。实验荷载的布置应符合设计计算的规定。在观测项目中，主要测定构件的破坏荷载、开裂荷载、各级荷载下的挠度及裂缝开展

27、情况。 图5-2 预应力混凝土空心板鉴定实验装置图1-铸铁砝码 2-百分表 3-固定铰支座 5-滚动铰支座 5-安全支墩实验准备工作有：1）设备将实验板就位。一边采用固定铰支座。以保证符合设计计算的基本假定。在板的跨中装上挠度计或百分表，如图5-2所示，以便测取各级荷载下的挠曲变形情况。2）用钢卷尺实测实验板的截面尺寸（宽、厚度）和长度、侧向弯曲、表面平整度、对角线差、翘曲等。根据预留的试件做原材料的力学性能实验。数据记入表5-1，并与构件的几何尺寸允许偏差表。3）熟悉“预应力混凝土空心板”加载程序表（详见附件一）。四、实验步骤1、用回弹仪测定试件混凝土标号，可与混凝土立方体试块作对比检验（回

28、弹仪使用方法见后）。同时作钢丝材性实验。2、试件就位。为保证支承面与构件紧密接触，在钢垫板与支墩、钢垫板与构件之间应找平，应避免支承面翘曲。3、按实验方案要求装好百分表或挠度计。在板跨中点、四分点及支座点均装上挠度计或百分表，并在中点挂上标尺，拉上基准定位线，以便测取破坏前的中点最大挠度。4、用砝码预加12级均布荷载，注意观察仪表工作是否正常，通过加卸荷载的读数，作实验方案的全面检查，然后卸去荷载、排除故障、仪表重新调零。5、按附件一“预应力混凝土空心板加载程序表”执行正式加载实验，每级荷载停留5分钟，在两次加载中间读取仪表读数。6、在加至开裂荷载前，应该改为0.5级荷载级施加，记下开裂荷载值

29、及各裂缝开展宽度，一般取用开裂荷载的前级作为开裂荷载值。7、当荷载加至标准荷载时，测得此时的跨中挠度，同时，拆除部分挠度计或百分表，仅留中点百分表读数。8、裂缝超过1.5mm；或末级挠度达到跨度的1/50；或挠度增量超过前5级之和；或钢筋（丝）滑移；或混凝土局部压碎；或钢筋拉断等均为破坏指标，此时 可测得构件最大破坏荷载值。9、当无材性试件时，钢筋（丝）试件可在构件支座处打开混凝土剪取，用实验机测出有关参数和极限强度值。混凝土强度等级可用试块或用回弹仪测定，从而进行理论计算。五、实验结果的整理和分析（一）承载力检验根据实验结果计算构件的承载力检验系数： 将实验承载力检验系数，与规范值作对比。式

30、中承载力检验允许值，按附件一取值；-构件承载力极限破坏荷载实测值；-构件承载力极限荷载设计值。（二）刚度检验计算出作用下跨中最大挠度值式中 实测跨中挠度；、实测支座沉陷值。按作图法算出自重挠度，从而求出在作用下的实测短期挠度值将实验实测短期挠度值，与规范值作对比后，作出评定。式中短期挠度允许值，按附件一取值；-构件正常使用短期荷载值。（三）抗裂检验根据实验测得的开裂荷载，计算构件的抗裂系数： 将抗裂系数，与抗裂检验系数允许值作对比后，作出评定。式中抗裂检验系数允许值，按附件一取值；-构件实测的开裂荷载值。四、实验报告1、根据实验记录，绘制各级荷载下的整体变形图及中点Q曲线图。2、根据实验值，及

31、判定试件的结构质量。3、填写检验记录表5-1、5-2。混凝土构件几何尺寸检验记录表 单位：mm 表5-1项 目长宽厚侧向弯曲表面平整度对角线差翘曲设 计实 测偏差允许偏差+10-5+5-5+5-520510L/750混凝土构件检验记录表 表5-2项 目外形尺寸（mm）保护层厚 度（mm）主筋数量及规格混凝土强 度等 级标准荷载（N）检验指标承载力挠度(mm)抗裂度设 计实 测加载简图，仪表位置及编号：裂缝情况及特征附录 回弹仪测定实验一、实验目的回弹仪测定实验主要用与估测建筑物混凝土强度，作为检查和控制混凝土质量的一种辅助手段。一般使用于龄期28天左右、标号不低于C20的常用混凝土。对于龄期较

32、长的混凝土，炭化深度不大于4mm时，需通过实验修正回弹值。对于碳化深度大于4mm的混凝土，则不宜采用回弹仪测定。二、基本原理回弹仪是根据在仪器的一定冲击力作用下，测得的回弹值与材料表面硬度存在着一定的相关关系，而材料表面硬度又随其强度高低而变化的原理支座的一种非破损检验仪器。由于混凝土是非匀质材料，由概率原理可知，需要有一定数量的测点测出的回弹平均值，才能反映强度与回弹值关系的规律性。三、实验要点1、 为保证测量精度，应定期作实验室率定、即制作一批不同强度的混凝土试件建立强度回弹值关系曲线。2、 测区要求：浇筑侧面,相邻间距大于0.5m而小于2m，尺寸为200mm*200mm,单个构件测区要求

33、大于10个，3、 一般每一测区测16点数据，剔除三个最大值和三个最小值，将余下10个数据平均，作为该测区的回弹值，精确至0.5。 4、 由于是表面硬度测定法测定混凝土强度，使用中会受到下列一些因素的影响：（1） 混凝土配合比。混凝土中粗骨料较多时会影响回弹值，骨料多时偏高，砂浆多时偏低。（2） 水灰比。水分多，硬结后气孔也多，表面硬度会降低。（3） 表面干湿程度。构件表面很湿时，硬度会降低。（4） 构件的厚度和刚性。要求垂直弹测方向的混凝土大于10cm，且不能悬空，若弹测混凝土标准立方试块，必须有2MPa的应力压住。（5） 龄期。强度等级小于C10时或龄期太短时，误差极大，龄期较长时，要作炭化

34、层的厚度测定。其它详见回弹法检测混凝土抗压强度技术规程（JGJ/T23-92）。四、实验结果计算1、根据率定的混凝土强度与回弹值关系曲线，查处构件各测区的混凝土强度。2、根据各测点混凝土强度，计算构件的平均强度，均方差和离差系数，以此衡量混凝土质量。实验六 钢筋混凝土简支梁破坏性实验一、实验目的1、 通过对钢筋混凝土的强度、刚度及抗裂度的实验测定，进一步掌握钢筋混凝土受弯构件实验的过程。2、 进一步学习常用仪器仪表的选用原则和使用方法。3、 掌握实验量测数据的整理、分析和表达方法。二、试件、实验设备和仪器1、 试件为一普通钢筋混凝土简支梁、截面尺寸及配筋见图6-1所示。 图6-1 预制钢筋混凝

35、土简支梁截面及配筋图混凝土标号：C25。 配 筋：282、 加荷设备：同步液压控制装置配置型液压缸，或采用手动油泵配置液压缸（或千斤顶）。3、 静态电阻应变仪4、 百分表、千分表曲率仪及表架。5、 电子称及压力传感器。6、 刻度放大镜、钢卷尺及其它工具等。三、实验方案为研究钢筋混凝土梁的工作性能，主要测定其正截面承载力极限强度、正常使用极限状态下抗裂度及各级荷载下的挠度和裂缝开展情况，另外就是测控控制区段的应变大小和变化,找出刚度随外荷变化的规律。梁的实验荷载一般较大，多点荷载常采用同步液压加载方法。构件实验荷载的布置应符合设计的规定，当不相符时，应采用等效荷载的原则进行代换，使构件在实验荷载

36、下产生的内力图相近似，主要使两者在最大受力部位的内力值相等。实验梁一般采用分级加载，在标准荷载前分5级。作用在试件上的实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，裂缝宽度用刻度放大镜测量，在标准荷载下的最大裂缝宽度测量应包括正截面和斜截面裂缝。正截面裂缝宽度应取受拉钢筋处的最大裂缝宽度（包括底面和侧面），测量斜裂缝时，应取斜裂缝最大处测量。每级荷载下的裂缝发展情况应按实验的进行在构件上绘出，并注明荷载级别和相应的裂缝宽度值。为准确测定发裂荷载值，实验过程中应注意观察第一条裂缝的出现。在此之前应把荷载级取为标准荷载Pb的5%。当试件接近破坏时，注意观察试件的破

37、坏特征并确定出破坏荷载值。依据混凝土构件质量检验评定标准规定：当发现下列情况之一时，即认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） 受压区混凝土破损；（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1.5mm。2、 斜截面强度破坏（1） 受压区混凝土剪压或斜压破坏；（2） 箍筋达到或超过屈服强度后致使斜裂缝宽度达到1.5mm；（3） 混凝土斜压破坏。3、 受力筋在端部滑脱或其他锚固破坏。确定试件的实际发裂荷载和破坏荷载时，应包括试件自重和作用在试件上的垫板、分配梁

38、等加荷设备重量。本实验的具体方案如下：实验方案和测点布置如图6-2所示。两点加荷，纯弯曲段混凝土表面设置电阻应变片测点，每测四个（压区顶面一点、受拉钢筋处一点；中间两点按外密内疏布置），另外梁内受拉主筋上布置有电阻应变片两点。在电阻应变片测点对应处，设置手持式应变仪测点，每测四点。挠度测点五个跨中一点，分配梁加载点对应处各一点，支座沉降测点两点。 图6-2 梁实验装置和测点布置 1-电子称； 2-千斤顶； 3-测力传感器； 4-分配梁； 5-百分表； 6-电阻应变片四、实验步骤1、按标准荷载Pb的20%分级算出加载值。自重和分配梁等作为初级荷载计入。2、按“电阻应变片粘贴技术”要求贴好应变片，

39、作好防潮防水处理，引出导线。粘贴好手持式引伸仪脚标插座，装好挠度计或百分表。3、进行13级预载实验，测取读数、观察试件、装置和仪表工作是否正常并及时排除故障。预载值必须小于构件的发裂荷载值。4、正式实验，自重及分配梁等应作为第一级荷载值，不足Pb的20%或40%时，则用外加荷载补足。每级停歇五分钟，并在前后两次加载的中间时间内读数。5、随着实验的进行注意仪表及加荷装置的工作情况，细致观察裂缝的发生、发展和构件的破坏形态。五、实验结果的整理、分析和实验报告1、测出如下数据（原始资料）试件的实际尺寸：梁的宽度b、高度h、保护层厚度a、钢筋间距及含钢率等。试件材料的力学性能：钢筋和混凝土的实测强度，

40、钢筋和混凝土的弹性模量，有条件测出混凝土抗压应力-应变曲线。试件的制作和养护特点及龄期和外观特征等。2、计算出如下数据根据实测截面尺寸和材料力学性能算出破坏荷载，开裂荷载、以及相应的破坏弯矩、开裂弯矩、和标准弯矩。还有构件开发裂前后的刚度。3、整理出下列实验曲线（1） 弯矩与受压区混凝土最大应变点的关系曲线；（2） 弯矩与受拉区混凝土最大应变点的关系曲线；（3） 弯矩与受拉钢筋应变点的关系曲线；（4） 弯矩与最大挠度点的关系曲线；（5） 弯矩与截面刚度的关系曲线。4、绘出标准荷载下的裂缝开展图和构件的实验破坏形态图。裂缝开展图绘法见图6-3所示。 图6-3 钢筋混凝土梁裂缝展开示意图5、实验结

41、果分析（1）实测的开裂荷载，破坏荷载与计算值和进行比较，并分析其差异的原因；（2）根据实测得到的挠度曲线与理论值进行比较，并分析其差异的原因； （3）对梁的破坏形态和特征作出评定。实验七 标准砖砌体抗压强度实验一、实验目的1、 掌握普通砖和砂浆抗压强度实验的基本要求和方法。2、 通过普通标准砖砌体抗压强度实验，掌握砌体强度的实验要求、量测方法和实验结果的分析计算。二、试件、实验设备和仪表1、 普遍标准砖砌体，一组不少与三个，截面为2437cm，高7080 cm 。由MU10标号机制砖和M2.5号水泥石灰混合砂浆，施工质量控制等级为B级，实验室内养护。试件顶面用1比3水泥砂浆找平，地面设置钢垫板

42、、且沿长边的两端部、焊接四个吊钩，便于吊运和就位。 钢垫板（也可用钢筋混凝土垫板）砌筑前应找平。2、200吨压力实验机或长柱实验机。3、 千分表或标距不小于240mm的手持引申仪、或工具式位移传感器。4、 静态电阻应变仪等。三、实验方案普通标准砖砌体是由单块砖用砂浆垫平粘结而成，因此其受压工作同匀质的整体结构构件有很大差别.由于灰缝厚度和密实性的不均匀，以及砖和砂浆交互作用等原因，使砖的抗压强度不能充分发挥，亦及砌体的抗压强度将低于砖的抗压强度。为了正确了解砌体的受压工作性能，分析影响砌体强度的各种因素，故必须讲究在荷载作用下砌体的破坏过程、破坏特征和分析在破坏前砌体内单块砖和砂浆的应力状态。

43、具体实验步骤如下：1、 画出砌体试件四个侧面竖向中线。2、 测量试件截面尺寸在时间高度的中心和上下四分之一处，分别测出长、宽尺寸，精确至0.5cm，取两对面测得数字的平均值，作为试件截面尺寸。测量试件高度，不包括钢垫板厚度（不小于1cm），但包括找平层。3、 试件就位、几何对中。要求试件四个侧面的竖向中线与实验机上下压板中线重合。4、 安装仪表。在试件四个侧面的竖向中线上，通过黏附于试件表面的表座，安装千分表（或其他测量变形的传感器），用以测量试件的轴向变形值。测量区间需在试件高度的1/3左右的区间内，标距不宜小于24cm。当需要测量试件横向变形时，测取宽侧面水平中线上安装仪表。5、 按估计计

44、算的破坏荷载值，从020%反复预压两次，四个侧面的纵向变形仪表读数不宜超过10%，作到力学对中，否则应调整试件直至达到要求为止。当需要测量曲线时，才采用力学对中方法，其他情况只需几何对中。实验装置见10-1图所示。6、 实验采用分级加荷方法，每级荷载约相当于破坏荷载的1/10，每级荷载控制在11.5分钟加完。当测量变形时，荷载分级以取得足够实验数据为原则，在1/2破坏荷载区间内，每级荷载可低于1/10的破坏荷载值恒载23分钟，然后记录仪表变形值。当试件开裂后，恒载时间应延至5分钟。当实验机测力计上的指针停顿并回退，以及试件裂缝急剧发展和增多，目前一级荷载的轴向相对变形超过了3后，即认为试件丧失

45、承载能力而达到破坏状态，记下破坏荷载值。实验过程中，要注意观察和捕捉第一条受力的发丝裂缝，该裂缝以“肉眼可见”为准，记录初裂荷载值；当安装有变形测量仪表时，应特别注意变形值突然增大时，是否出现裂缝。随着荷载的增加，观察并描绘裂缝的发展情况，当试件丧失承载能力后，应立即测绘裂缝图和记录破坏特征。进行砌体实验的同时，测定砂浆试块的抗压强度 图7-1 砖砌体轴压强度实验装置和单砖的抗压强度。 1-水泥砂浆找平层； 2-千分表3-测杆； 4-测脚；5-试件；6-垫板四、实验结果分析与实验报告 1、 按实测截面尺寸，算出试件的抗压强度 破坏荷载，N计；截面面积，以mm2计。2、 一组试件，应不少于三个，

46、算出同一组的抗压强度的算出平均值。3、 实验报告（1） 根据砂浆和砖标准值作理论抗压强度的计算，与实测值对比并分析其差异的原因。（2） 分析说明单块砖的受力特征。（3） 分别计算每个试件的截面面积、初裂荷载、破坏荷载、抗压强度。当时价数量多时，还应计算均方差、变异系数、分析实验结果的规律性。（4） 根据以测砌体的轴向和横向变形应分别绘制应力（）应变（）曲线和（波松系数）曲线。实验八 钢筋混凝土短柱破坏实验一、实验目的1、通过实验初步掌握受压柱静载实验的一般程序和测试方法。2、观察在小偏心受压时，钢筋混凝土短柱破坏过程及其特征。二、试件、实验设备和仪器1、 矩形截面钢筋混凝土短柱，混凝土标号C2

47、0号，钢筋为I级，具体尺寸和配筋见图8-1所示。2、 长柱实验机或200吨压力实验机。3、 静态电阻应变仪、挠度计、刻度放大镜、千分表曲率仪。 三、实验方案柱子实验的主要目的在于研究纵向弯曲的影响与柱子破坏的规律，从而找出不同长细比条件下与极限荷载之间的关系，对于薄壁构件或钢结构柱还有局部稳定问题。柱子实验多采用正位实验，主要在长柱实验机或大型承力架配合同步液压加荷设备上进行。卧位虽然方便，但自重影响难于有效消除。支座构造位置是柱子实验中的重要环节，铰支座多采用刀铰形式，常用有单刀铰支和双刀铰支两种，比较 图 8-1 实验构件尺寸及配筋图灵活可靠。球铰加工困难、精度不易保证，摩阻力大。 1-混

48、凝土应变片 2-钢筋应变片其他支座条件，可视具体条件设计模拟。柱子加载一般按估计破坏荷载的1/101/15分级施加，接近发裂荷载或破坏荷载时，加载值应减至1/21/4原分级值。 观测项目主要有各级荷载下的侧向挠度，控制截面或区段的应力及其变化规律，裂缝的开展、开裂荷载值及破坏荷载值等。 试件安装时应将试件轴线对准作用力的中心线，即几何对中。还应进行力学对中，即加载约达标准荷载的20%左右时，测量柱子中间区段两侧或四角应变，并调整作用力轴线，使各点应变基本均匀（其四个应变仪表读数差不宜超过10%）。力学对中后即可进行中心受压实验。 对偏心受压实验，应在力学对中后（或几何对中后），沿加力中心线量出偏心距离。 ，再把加力点移至偏心矩上进行偏心受压实验。 柱子实验由于高度大、荷载大、侧向变形不好控制和测量，且破坏时危险性较大，均引起足够重视。实验装置与测点布置见图8-2所示。 图8-2 具体实验步骤如下： 实验装置与测点布置图1、 在浇注混凝土前，预先作好贴在 1-实验机上压板钢筋上电阻应变片的防水处理，浇铸环氧 2-实验构件胶保护层。 3-挠度计2、 试件实验前在中间区段混凝土拉、 4-应变片（横截面）