工程结构试验：4-工字钢简支梁静力荷载试验-张婧银

工字钢简支梁静力荷载试验学院城建学院专业工程管理年级2011级姓名张婧银学号20111150111指导老师林帆老师2013年12月9日一、试验目的掌握工字钢简支梁构件的静荷载试验的设计方法和计算原理；学会结构试验组织计划的设计方法和步骤；掌握简支梁试件的安装就位技术；巩固百分表，应变片，裂缝综合测试仪的实验原理和操作方法；研究工字钢简支梁的力学性能，以及各受力阶段应变（应力）分布和变形特征；6.对实验数据的总结和分析，并对结构性能进行评定。试验原理和方法百分表原理：测杆上下运动时，侧杆上的齿条就带动齿轮，使指针按一定比例关系转动，从而表示出侧杆相对于表壳的唯一值。使用方法：使用时，将位移计安装在磁性表架上，用表架横杆上的颈箍夹夹住位移计的颈轴，并将测杆顶住测点，使测杆与测面保持垂直。表架的表座应放置在一个不动点上，打开表座上的磁性开关以固定表座。电阻应变片原理：电阻丝具有应变效应，当构件受力变形时，金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化，进而发生电阻变化。并通过电阻应变仪把试件的应变信号转换成电阻的变化，再经转化求得试件的应变。使用方法：将应变片牢固粘贴于试件上，再用导线将应变片与无线电阻应变仪焊接，将无线通讯控制器和电脑连接，在实验开始后通过无线接收和信号转换在电脑上直接观测。三、仪表设备1.电阻应变片—技术指标：电阻：120Ω灵敏度系数：2.082.静态应变测试仪：配置导线，十字螺丝刀，电烙铁；3.百分表—技术指标：刻度值：0.01mm最大量程：10mm测量精度：0.01mm；4.工字型钢梁，分配梁（钢梁），反力架（带挡板）；5.液压千斤顶（加载极限为100kN）四、试验方案设计 1.试验试件（实测尺寸） 1-试验梁；2-分配梁滚动铰支座；3-分配梁；4-千斤顶；5-固定铰支座；6-反力架及挡板2.加载方案加载图示加载方法①预加载：将分配梁的自重以及千斤顶等跨中设备作为预加载值；②分级加荷：若是普通钢筋混凝土梁要分三级加载，在正常使用范围内，每级取其荷载值的20%，一般分5级加载至正常使用荷载，超过正常使用荷载后，每级取其荷载值的10%，当荷载价值承载能力计算值的90%以后，每级取正常使用荷载的5%加至破坏。而该实验中使用的是工字型钢梁，正加载极限内是不会发生破坏的，加载目的在于观测其变形情况。该工字钢梁为HPB235钢，查表可知其fy=210Mpa,荷载分级：级数12345678荷载/KN010203040507080③然后分级卸载，分两级卸完，每级卸载40kN。 3.观测方案（1）挠度观测为了求得梁的真正能够挠度，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陷，以致使试件产生刚性位移，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。测点布置在梁两端支座处和跨中位置，正位安置百分表，跨中处安放在腹板边缘,即下翼缘板的上表面，以变影响应变片的粘贴。（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，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。该实验中，五个应变片皆粘贴在跨中，上翼缘板和下翼缘板各两片，腹板上粘贴一片。翼缘板上的应变片离梁边缘20mm，腹板上的应变片要贴在其正中。如图： 4.注意事项反力架上要有挡板以作为保护措施；应变片的粘贴要符合要求；百分表要能正常工作；导线连接是要正确，不可出现短路；焊接和加载过程要注意安全。试验步骤安装试件，试件在压力机上就位，要求试件垂直、稳定、荷载着力点的位置正确、接触良好，并要做到试件为偏心受力而对试验机本身是中心受力，以保护试验机，并标好测点位置，用砂纸打磨，保证表面的清洁；安装仪器仪表，在跨中下翼缘板上表面和两支座处安放百分表支架和百分表，在跨中的上下翼缘板和腹板上粘贴应变片，并焊接线路，联线调试；做好调试和检查工作确保线路的通路后，进行预加载，观察所有仪器是否能正常工作；按加载方案和观测方案进行正式试验加载和观察并记录实验数据和实验现象；处理实验数据，分析实验结果，对实验的工作情况作出评价。试验结果整理和分析本实验中所用工字钢为HPB235,14号钢，其相关参数为h=140mm,b=80mm,d=5.5mm,t=9.1mm,r=7.5mm,=3.8mm,截面尺寸=21.516,,，E=2.1×10５N/mm² 1.计算各级荷载作用下的理论挠值计算各级荷载作用下的理论应变值（，）级数12345678荷载/KN010203040507080理论挠度ｍｍ00.04760.09510.14270.19020.23780.33290.3805理论应变0187373560747934130714943.分析计算值与实测值得符合程度，分析差异原因①测挠度时支座下沉，应进行修正：②应变修正七、实际实验过程（根据实际实验条件对原设计方案进行了调整）１.加载方案加载一次，分三级加载，分别加载至5kN、7.5kN、10kN卸载时，一次卸载2.观测方案①应变片的布置———采用1/4桥电路；②在工字梁跨中布置两个应变片，上翼缘板表面和跨中腹板处。3.实验步骤（1）在静态应变测试仪上按照要求输入电阻应变片的灵敏度系数，阻值，及其他参数；（2）根据观测方案确定的加载点位置，在距简支梁一端650mm处划定应变片黏贴位置，打磨工字钢，并粘贴应变片，在另一金属棒上粘贴温度补偿片；（3）等应变片粘结剂风干后，用电烙铁将三电阻应变片的导线与静态应变测试仪器的导线焊接起来；（4）布置支座，支座中心对准刻度尺600mm处，沿着支座中心线位置，在支座长边的中间位置放置滚动铰支座，使得跨间距为1200mm；（5）架设简支梁，与滚动支座搭接长度50mm，保证与支座长边方向垂直，固定不动；（6）在距工字钢简支梁两端450mm处放置分配梁滚动支座，固定滚动支座，安装分配梁，使分配梁与工字梁对称；（7）将百分表架设到预定位置，连接测力计，将电阻应变片导线连接到静态应变测量仪上；（8）安装好挡板，卸载后重新施加一较小的力，打开测力计以及静力测试仪，调试仪器使各数值为零；（9）进行加载，记录数据，处理结果并分析。数据处理荷载/ＫＮ百分表左/mm百分表中/mm百分表右/mm跨中挠度/mm理论应变跨中/实测应变跨中/理论值实验值01.523.951.9054.470.742.710.8510.02130.323-83-626.930.492.360.6150.03300.430-123-969.580.231.990.370.04560.1605-179-13301.283.661.7450.095.实验分析（一）数据主要分析（1）实验结果中理论应变和实际应变基本吻合，但是但是挠度偏差甚远；（2）对于挠度测量过程进行反思，读数和操作都严格按规定来进行，但是理论值和实验值确实对不上，分析原因可能是支座是橡胶支座，而梁是钢梁，受力后，胶支座变形较大