土木工程实验指导书

1、目 录 .3 .5 .6 .11 .19 .21一、实验目的1、了解土木工程实验的意义2、掌握粘贴电阻应变片的技术二、实验材料与辅助器具电烙铁、电阻应变片、砂纸、胶水、酒精、型钢、直尺、药棉、胶纸、万用表、导线、应变片接线端子、镊子、卷尺等。三、实验内容1、土木工程实验的重要性2、土木工程实验目的和任务3、土木工程实验的分类4、主要仪器设备的介绍5、应变片的粘贴四、电阻应变片粘贴位置设计 1-1 5 个应变片的粘贴位置，并完成贴片工作。图 1-1 工字钢梁受力简图五、应变片的粘贴步骤1、测点表面处理：首先用锉刀清除贴片处的漆层、油污、锈层等污垢，再用砂纸在试件表面打出与应变片轴线成 45 棉清

2、洗试件的打磨部位，直至药棉上不见污渍为止，待酒精挥发，表面干燥，方可进行贴片。2、应变片粘贴：先在试件上沿贴片方位划出十字交叉标志线，在试件表面的定薄而均匀，且避免应变片滑动或转动。必要时加压12分钟，使应变片粘牢。景观适宜的干燥时间后，轻轻揭去薄膜，观察粘贴情况，如在敏感栅部位有气泡，应将应变片铲除，重新清理重新贴片。3、导线的连接：导线与应变片引线的连接最好用接线端子片作为过渡，接线端在试件上。4、应变片的粘贴质量检查：万用表量测应变片的绝缘电阻，观察应变片的零点漂移，漂移值小于 5 （3 分钟之内）任务合格。5、绝缘处理：用绝缘胶带将焊接裸露处与构件隔绝，同时将两线隔绝；用胶带将线固定在

3、构件上，同时留有松弛段，胶带包紧即可，切忌过厚6、防水和防潮处理：防潮措施必须在检查应变片质量合格后立即进行，用松香用环氧树脂胶，在应变片上涂上环氧树脂胶，待风干。一、实验目的根据钢筋混凝土少筋梁和适筋梁的配筋图，选取并绑扎钢筋。二、实验材料与辅助器具4 钢筋、钩子、电烙铁、电阻应变片、砂纸、胶水、酒精、型钢、直尺、药棉、胶纸、万用表、导线、应变片接线端子、镊子、锉刀等。三、实验简图请根据钢筋混凝土少筋梁和适筋梁的配筋图，选取所需钢筋，量测钢筋长度是否与图示相符，并绑扎钢筋，见图 2-1 和图 2-2。四、实验内容1、实验前，均预留三根长 500mm 的受力主筋，用作测试其应力应变关系：少筋梁

4、的4 铅丝和适筋梁的10 钢筋。2、对受力钢筋分别预埋电阻应变片，贴片后要作特别的保护：用绝缘胶带包住应变片，包住即可，切忌太厚、太紧。3、需用钢丝把箍筋和纵向钢筋绑扎结实，最后做标记。图 2-1 少筋梁配筋图图 2-2 适筋梁的配筋图一、实验目的根据钢筋混凝土少筋梁和适筋梁的配筋图，浇筑混凝土梁。二、实验材料与辅助器具P.C32.5振动台、铲、搅拌盘、试模等。三、实验简图请根据图2-1和图2-2，浇筑C25混凝土梁。四、实验内容1、设计C25混凝土的配合比，每组拌制57L混凝土。3、制作150mm150mm15mm混凝土立方试块三联 ，用作测定28d混凝土的抗压强度。五、实验步骤1、混凝土配

5、合比设计混凝土的设计等级为施工要求坍落度为 5570mm，施工现场混凝土由人工拌制，机械振捣。原材料水泥、水泥强度富余系数取1.0、碎石最大粒径20mm、混凝土拌合物的假设质量为23502450kg/m。3木工程材料P126136的“4.42、人工拌合将称好的砂料、水泥放在铁板上，用铁铲将水泥和砂料翻拌均匀，然后加入匀。再将材料堆成圆锥形，在中心挖一个凹坑，倒入剩余的水，继续拌合。每翻一次，用铁铲在全部拌合物面上压切一次，翻拌一般不少于6次。拌合时间(从加水算起)随拌合物体积不同，宜按下规定进行：拌合物体积为 3050L，59min；拌合物体积超过50L时，912min。3、振捣混凝土梁：将混

6、凝土拌合物装入模板内，装料时应用抹刀插捣，并使混凝土不得过振；用水泥刀抹平梁的上表面至光滑。凝土立方试块：将混凝土拌合物一次装入试模，装料时应用抹刀沿各试模壁模不得有任何跳动，振动应持续到表面出浆为止，不得过振。4、养护采用标准养护的试件，应在温度为 205的环境下静置一昼夜至二昼夜，95以上的标准养护室中养护，或在温度为202的不流动的Ca(OH)饱和溶液中养护，彼2此间隔为1020 mm，试件表面应保持潮湿，并不得用水直接冲淋。同条件养护试件的拆模时间可与梁的拆模时间相同，拆模后，试件仍需保持同条件养护；标准养护龄期为一、实验目的1、掌握用电阻应变片测量应变的原理2、掌握静态电阻应变仪的使

7、用二、实验材料与辅助器具BDQ-1型等强度梁实验装置、电阻应变片、静态电阻应变仪、导线、游标卡尺、钢尺。三、实验内容1、测定等强度梁上特定位置应变，检验各截面上应变（应力）相等2、测量电桥中的用不同接法测量应变四、实验原理1、BDQ-1型等强度梁实验装置BDQ-1型等强度梁实验装置简图如图4-1所示，电阻应变片已贴好，等强度梁为低碳钢，弹性模量 E 越 206GPa，泊松比为 0.28。等强度梁如图 h，梁长 L，梁宽为面成等腰三角形，集中力 F 作用在三角形顶点。梁内各截面产生的应力是相等的，表面任意位置的应变也相等，因此也称为等应力梁，其理论计算公式为：1底座，2等强度梁，3应变片，4砝码

8、（200 克/5水平调节螺钉。图 4-1等强度梁实验装置简图 W x 2b x hM x W x ，6式中，F荷载；L荷载作用点到测试点的距离；b梁的宽度；h梁的厚度；E弹性模量；R1R3RR24图 4-2 等强度梁及电阻应变片贴片位置示意图表 4-1 等强度梁尺寸参数表符号 单位 尺寸或参数1234hbLE梁固定端的宽度荷载作用点到测试点的距离弹性模量3000.02206GPa5泊松比0.282、静态电阻应变仪应变测量时，欲测试件或构件表面某点的相对变化量L/L 即应变，将阻值为R 形时，应变片将随之产生相应的变形，根据金属丝的应变-电阻效应，应变片阻 与试件或构件的相对变化量成线性关系，即

9、式中 K 称为应变片的灵敏系数。为此，我们通常将电阻应变片组成如下图所示的测量电桥。图中U 为供桥0在电桥中R=R=R=R=R，若R、R、R、R 均2有相应的电阻增量R、R、R、312R 时，电桥输出电压（忽略高次微量）4图4-3 测量电桥由此可得应变仪的读数应变d 为被测量经测量电桥，通过模拟放大，A/D 转换，由单片微计算机实时控制，完成数据采集计算处理、显示、传输；通过单片微计算机还实现了半桥、全桥选择，测量通道切等实时控制。五、实验步骤1、单臂（多点）半桥测量采用半桥接线法：将等强度梁上四个应变片（R、R、R、R）分别接在电阻3124应变仪14 通道的接线柱 上，补偿块上的应变片接在接

10、线柱 上（见图 载荷为零时，按顺序将应变仪每个通道的初始显示应变记录下来，然后按每级200 g逐级加载至1000g，记录各级载荷作用下的应变读数。电桥多点接线原理应变仪上多点测量接法图4-4 单臂半桥接线法2、双臂半桥测量采用半桥接线法：取等强度梁上、下表面各一片应变片（R、R或R、R），1234在应变仪上选一个通道，按图4-5a接至接线柱A 和B 上，然后进行实验，加载步骤同1。3、相对两臂全桥测量采用全桥接线法：取等强度梁上表面（或下表面）两片应变片（R或R、213R4-5b接至接线柱A 和C 上，再把4两个补偿应变片接到B 、C和A、D 上，然后进行实验，加载步骤同1。4、四臂全桥测量3

11、124选一个通道，按图4-5c接至接线柱A 上，然后进行实验，加载步骤同1。5、串联双臂半桥测量 3124一个通道，按图4-5d 串联后接至接线柱 A 和 B 上，然后进行实验，加载步骤同 1。6并联双臂半桥测量 3124一个通道，按图4-5e 并联后接至接线柱 A 和 B 上，然后进行实验，加载步骤同 1。图 4-5 多种桥梁接线简图六、实验结果的处理 的应变的平均值 ，并计算它们与理论应变值的相对误差。2、比较各种测量方法下的测量灵敏度。3、比较单臂多点测量实验值，理论上等强度梁各横截面上应变（应力）应相等。七、思考题1、分析各种测量方法中温度补偿的实现方法。2、采用串联或并联测量方法能否

12、提高测量灵敏度。注：理论应变值是指等强度梁表面测点理论计算应变值；实验应变值是指实验测试的应变值；测量灵敏度是指实验应变值与读书应变值的比值；相对误差 =（实验应变值理论应变值）/理论应变值*100%一、实验目的1、掌握裂缝宽度仪的使用2、掌握回弹仪的使用3、掌握钢筋探测仪的使用二、实验材料与辅助器具RS-CK 钢尺、墨线、游标卡尺。三、实验内容1、测量已破损框架结构的墙体裂缝宽度；2、回弹法测量混凝土框架结构的强度；3、探测钢混结构的配筋情况。四、实验原理1、裂缝仪测宽钢筋混凝土结构实验中裂缝的产生和发展，是结构反应的重要特征，对确定开裂荷载，研究破坏过程和对预应力结构的抗裂及变形性能研究等

13、都十分重要。本实验用 RS-CK 裂缝测宽仪，是专业检测混凝土结构中裂缝宽度和表面微观缺陷的仪器。裂缝测宽仪的使用：电缆连接显示屏和测量探头，打开电源开关，为减小误差，仪器在使用前需 和 1.00mm 的刻度线。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；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，每一条裂缝采集 3 处数值，记录并标识在图上。2、回弹法测强回弹法运用回弹仪通过测定混凝土表面的硬度以确定混凝土的强度，

14、是混凝 5-1 所示。图 5-1 回弹仪的构造简图2.1 回弹仪的基本原理强度相关的指标，来推定混凝土强度的一种方法。由于测量在混凝土表面进行，立的一种检测方法 。xl图5-2回弹仪基本原理简图当重锤被拉到冲击前的起始状态时，若重锤的质量等于，则这时重锤所具1e有的势能 为：e E l22s混凝土受冲击后产生瞬时弹性变形，其恢复力使重锤弹回，当重锤被弹回到1xex位置时所具有的势能 为： eE x2s2xE ls22E xs2x为：e( ) 22lR=x/ll R x，在回弹仪中， 为定值，所以 与 成正比，称为回弹值。将R令代入上式得： R 1e/E e /Ex从上式中可知，回弹值R等于重锤

15、冲击混凝土表面后剩余的势能与原有势能之比的平方根。简而言之，回弹值R是重锤冲击过程中能量损失的反映。mm57mm5.16弹击锤脱钩前的状态弹击锤脱钩后的状态图5-3 弹击脱钩前后状态简图能量主要损失在以下三个方面：混凝土受冲击后产生塑性变形所吸收的能量；混凝土受冲击后产生振动所消耗的能量；回弹仪各机构之间的摩擦所消耗的能量。主要的。根据以上分析可以认为，回弹值通过重锤在弹击混凝土的前后能量变化，既反映了混凝土的弹性性能，也反映了混凝土的塑性性能。2.2回弹仪的操作规程正确操作回弹仪，可提高测试准确度。在操作回弹仪全过程中，都应注意保持持仪器姿势的正确：一手握住回弹仪中前部位，另一手握压仪器尾部

16、的尾盖。操作基本要领是：用力推压均匀缓慢，扶正垂直对准测面，不晃动。回弹仪操作如下：（1）在混凝土构件上选择测区，测区的面积一般为200mm200mm，根据构件的61016间的距离不小于30mm，每一个弹击点只容许回弹一次。（2）将弹击杆顶住混凝土的表面，轻压仪器，松开按钮，弹击杆徐徐伸出。（3）使仪器垂直对混凝土表面缓慢均匀施压，待弹击锤脱钩冲击弹击杆后即回弹，带动指针向后移动并停留在某一位置上，即为回弹值。（4）继续顶住混凝土表面并在读取和记录回弹值后，逐渐对仪器减压，使弹击杆自仪器内伸出，重复进行上述操作，即可测得被测构件或结构的回弹值。（5）操作中注意仪器的轴线应始终垂直于构件混凝土的

17、表面。（6）在16个回弹值中去掉3个最大值和3个最小值，取余下10个回弹值的平均值作为该测区的回弹值，即RiR m(5-1)i1式中，R 为测试角度为 时的测区平均回弹值，计算至0.1；R 为第i个测点mi的回弹值。当回弹仪测试位置非水平时，考虑到不同测试角度的影响，回弹值应按下列公式修正：R R R(5-2)mm式中，R 为测试角度为 的回弹修正值，按下表采用。表1测试角度修正表 向上 向下R+90 +60 +45 +30 -30 -45 -60 -90-6.0-5.0-4.0-3.5-5.0-4.0-3.5-3.0-4.0-3.5-3.0-2.5-3.0-2.5-2.0-1.5+2.5+2

18、.0+1.5+1.0+3.5+3.0+2.5+2.0+4.0+3.5+3.0+2.5304050+2.5+2.0+1.5当测试面为浇筑方向的顶面或底面时，测得的回弹值按下列式修正：R R R (5-3)ms式中，R 为混凝土浇筑顶面或底面测试时的回弹修正值，按下表采用；计算至s0.1；R 为混凝土浇筑顶面或底面修正。ms表2测试面修正表RRssRR顶面+2.5+2.0+1.5+1.0底面-3.0-2.5-2.0-1.520253035（7）测区混凝土强度换算值根据附录平均碳化深度为2.0mm。2.3回弹仪的维护保养（1）将弹击杆压入机壳，经弹击后按下按钮锁住机芯；将仪器装入仪器箱，平放在干燥阴

19、凉处。（2）一般情况下不应随意拆卸仪器或乱弹击，绝对不能在钢板上弹击，否则可能对回弹仪造成不可挽回的损坏 ，以免影响仪器使用寿命和损失精度。3、钢筋探测仪探测钢筋3.1 钢筋探测仪的应用钢筋直径的探测；也可对非铁磁性介质中铁磁体（如电线、管线）走向及分布进行探测探测，如：混凝土结构施工质量验收检测；对在建结构的安全性和耐久性进行评估；对旧有结构进行评估、改造时对配筋量的检测；对楼板或墙体内的电缆、水暖管道等分布及走向进行探测。3.2 钢筋探测仪的工作原理度有关，因此，通过测量感应电磁场的梯度变化，并通过分析处理，就能确定钢筋位置、保护层厚度和钢筋直径等参数 。3.3 Profometer5+钢

20、筋探测仪的操作步骤指示器中简要显示了以下数据：扫描仪序列号图 5-4 Profometer5+钢筋探测仪已安装的软件版本是否可自动自检不同黑度的电池标志表示电池状态显示主菜单：度。建议默认钢筋直径为16毫米或#5。图5-5 主菜单对象编号：测量值可以存储在对象编号下，下列数字会根据测量功能自动设为六位数字的对象编号中的第一位数字：- 1为测量统计值- 2为扫描钢筋- 3为栅格测量基本设置：选择mm，则钢筋直径设置值可选择毫米，测量结果将以公制单位显示。制单位。其他参数设置请见附录2 图 5-6 测量结果显示统计数据度。信号条消失并显示0之前不应移动探头。（4）测量：从一个起始位置开始沿另一个方

21、向移动探头。注意定位辅助项：当提示，除发出短暂的蜂鸣声之外，还会在当前保护层显示范围内出现的标志。同时，信号条会向左移动，混凝土保护层数值将暂时存储于Memo。（5）绘图：整理数据后，把配筋图绘制出来，包括纵向和横断面配筋图。五、思考题1、回弹法的适用范围是什么？一、实验目的掌握混凝土梁上粘贴应变片的技术；掌握 拉伸试验方法所规定的钢筋拉伸试验方法。二、实验材料与辅助器具WAW-1000C微机控制万能试验机、电烙铁、电阻应变片、砂纸、胶水、酒精、卷尺、游标卡尺、药棉、胶纸、万用表、导线、应变片接线端子、镊子、锉刀等。三、实验内容1、在混凝土上定位、打磨、粘贴应变片2、测定该批次的钢筋的屈服强度

22、四、实验步骤1、粘贴应变片的步骤（1） 初定位：用铅笔准确画出应变片粘的位置，见图6-1；图6-1 混凝土梁上应变片转贴位置示意图（2）打磨：用220# 400# 粒度范围的砂纸打磨构件混凝土表面，打磨区域15*15cm（因为应变片规格（3） 定位：用 铅笔在打磨好的区域准确画出应变片粘贴的轴线；（4）清洗：用浸有丙酮的脱脂棉球清洗贴片处，直到棉球上看不见污渍为好，清洗时一定要沿单一方向进行，不要来回交替擦洗；（5） 贴片：蘸取502胶，轻轻甩掉多余的胶液，然后将片子放于规定的粘贴手指滚压34次，排净气泡并挤出多余胶液；（6） 贴接线柱：蘸取502胶，将接线柱对准贴在应变片须线下面；（8）打蜡

23、：用融化的蜡水均匀涂于应变片及接线柱表面；（9）贴纱布：用环氧胶将纱布粘贴在应变片及接线柱上；（10）检测：用万用表电阻法检测，一般为 120w 左右。2、钢筋屈服强度的测定对预留的三根长 500mm 铅丝和适筋梁的10 钢筋）进行拉伸试验，测试其力-位移关系，测定实际的屈服强度和最大拉力。依据 GB/T228-2001金属材料室温拉伸试验方法所规定的试验方法，通过 WAW-1000C 微机控制万能试验机进行拉伸试验的操作步骤如下：（1） 开启电脑，打开“STS”软件；（2） 打开电源：电控柜右侧开关向上打开，3 个绿色的按钮由左向右按启；（3） 试运行：软件上设置速率为 100，打开送油阀使

24、试验台上升 10mm（见位（4） 固定试样：按图 6-2 所示用铅笔标识出钢筋试样的夹持区和工作区，接着，将试件一端夹于上钳口，再调整下钳口上下位置，夹持试件下端，夹持试件时，应按钳口所刻的尺寸范围夹持试样，试件应该夹在钳口的全长上，一定保证试样夹持部分在钳口体内三分之二以上，另外，试样安装必须正确防止偏斜。图 6-2 钢筋试样（5） （6） 填写试样信息；（7） 选择控制：设置加荷速率如下表 6-1 所示，开始加载；（8） 0 （9） 保存并处理数据；（10） 关机：把电控柜红色按钮从右向左按启，侧面开关打向下，最后关电脑。表 6-1 钢筋拉伸试验加荷速率表加荷速度中值(mm)（kN/S）1

25、2.5719.6333.1850.2778.540.250.390.661.011.570.10.20.40.60.9100.16五、整理试验结果，完成试验报告。一、实验目的1、通过实验了解钢筋混凝土（少筋梁、适筋梁）受弯破坏形态的差异。2、加深对不同配筋率的钢筋混凝土梁正截面受力特点点、变形性能和裂缝开展规律的理解。二、实验材料与辅助器具JYE-2000仪、裂缝宽度仪、百分表、力传感器。三、实验内容1、少筋梁的加载2、适筋梁的加载3、混凝土标准试块的抗压实验四、实验前准备40mm*100mm2、实验有少筋梁和适筋梁两项受弯性能实验，实验前根据梁的洁面尺寸、荷载值。五、实验步骤1、在教师指导下

26、由学生根据图7-1安置实验梁，布置安置实验仪表。图7-1 受弯实验梁加载装置简图2、对实验梁进行预加载，利用力传感器进行控制，加荷值可取开裂荷载的50%，分三级加载，每级稳定时间为1分钟，然后卸载，加载过程中检查实验仪表是否正常。3、调整仪表并记录仪表（应变仪、百分表等）初读数。4、按估算极限荷载的十分之一左右对实验梁分级加载（第一级应考虑梁自 23 2 分钟后记录电阻应变仪、百分表读数。5、当达到实验梁开裂荷载的 90%时，改为按极限荷载的 5%进行加载，直至裂荷载。6、开裂后按原加载分级进行加载，相邻两次加载的时间间隔为 35 分钟，等情况并进行标记，记录电阻应变仪、百分表和手持式应变仪读数。7、当达到实验梁破坏荷载的 90%时，改为按估算极限荷载的 5%进行加载，直至实验梁达到极限承载状态，记录实验梁承载力实测值。8、当实验梁出现明显较大的裂缝时，撤去百分表，加载到实验梁完全破坏，记录混凝土应变最大值和荷载最大值。9、卸载，描绘出实