校内讲义 仅供参考 土木工程基础实验系列之五（试用） 结构检验实验指导书 学院 专业 姓名 学号 东南大学土木工程实验中心 2012年10月
结构检验实验指导书 学院 专业 姓名 学号 东南大学土木工程实验中心 2012 年 10 月 土木工程基础实验系列之五（试用） 校内讲义 仅供参考
东南大学学生实验守则 (1999年5月12日) 第一条学生必须按时到指定实验室做实验，不得迟到。 第二条实验前，学生必须预习实验指导书规定的有关内容。实验时，经指 导教师检查认可后，才能开始做实验准备。 第三条学生应独立完成实验准备工作。在启动设备之前，需经指导教师检 查认可。 第四条实验时，要严肃认真，正确操作，仔细观察，真实记录实验数据的 结果。不许喧闹谈笑，不做与实验无关的事，不动与实验无关的设备，不进入与 实验无关的场所。 第五条实验中要注意安全，遵守《实验室安全规则》及有关的操作规程。 第六条仪器设备发生不正常现象时，应及时报告指导教师。发生人身安全 事故时，应立即切断相应的电源、气源等，并听从指导教师的指导，要沉着冷静 不要惊慌失措。 第七条实验中，如发现仪器设备损坏，应及时报告，查明原因。凡属违反 操作规程导致设备损坏的，要追究责任，照章赔偿。 第八条实验结束时，实验数据要指导教师审阅、签字，并整理好实验现场 后，方可离去。 第九条学生要进入开放实验室做自行设计的实验时，应事先和有关实验室 联系，报告自己的实验目的、内容和所需实验仪器，经同意后，在实验室安排的 时间内进行。 第十条学生因某项实验不合格需重做者，或未按规定时间做实验而要补做 者，必须交纳实验仪器设备折旧费、实验器材和水电消耗费。 第十一条本守则学校授权教务处实验室与设备管理科负责解释
东南大学学生实验守则 (1999 年 5 月 12 日) 第一条 学生必须按时到指定实验室做实验，不得迟到。 第二条 实验前，学生必须预习实验指导书规定的有关内容。实验时，经指 导教师检查认可后，才能开始做实验准备。 第三条 学生应独立完成实验准备工作。在启动设备之前，需经指导教师检 查认可。 第四条 实验时，要严肃认真，正确操作，仔细观察，真实记录实验数据的 结果。不许喧闹谈笑，不做与实验无关的事，不动与实验无关的设备，不进入与 实验无关的场所。 第五条 实验中要注意安全，遵守《实验室安全规则》及有关的操作规程。 第六条 仪器设备发生不正常现象时，应及时报告指导教师。发生人身安全 事故时，应立即切断相应的电源、气源等，并听从指导教师的指导，要沉着冷静， 不要惊慌失措。 第七条 实验中，如发现仪器设备损坏，应及时报告，查明原因。凡属违反 操作规程导致设备损坏的，要追究责任，照章赔偿。 第八条 实验结束时，实验数据要指导教师审阅、签字，并整理好实验现场 后，方可离去。 第九条 学生要进入开放实验室做自行设计的实验时，应事先和有关实验室 联系，报告自己的实验目的、内容和所需实验仪器，经同意后，在实验室安排的 时间内进行。 第十条学 生因某项实验不合格需重做者，或未按规定时间做实验而要补做 者，必须交纳实验仪器设备折旧费、实验器材和水电消耗费。 第十一条 本守则学校授权教务处实验室与设备管理科负责解释
实验一钢桁架静力实验 一、实验目的： 1、熟悉结构静力试验中常用的加载转罗和加载方法】 2、熟悉和掌握常用测量仪器的使用方法： 3、通过钢桁架的静力试验，熟悉和掌握结构静力试验的全过程及相应的各种测试方法 和数据处理方法。 二、试件概况 钢桁架，跨度4m,材料为A3钢，=21ON/mm2,E=2.1×10N/mm2 01 02 03 D D; 图1-1钢粘架图 上弦杆(01,02,03)长度1330mm,由等肢角钢2L40×40组成 下弦杆(U1,U2)长度1330mm,由等肢角钢2L40×40组成 腹杆(D1,D2,D,D4,D5,D6)长度943mm,由等肢角钢2L30×30组成 三、试验内容 1、了解和掌握钢桁架的加载装置，支座形式和钢桁架的静力试验加载方法： 2、熟悉并掌挥钢衔架静力试验的测试内容和测点布置方法： 1)用电阻应变计及静态应变仪测量上弦杆、下弦杆和腹杆的内力： 2)用位移传感器或百分表测量节点F、H处及支座A、B点的变形。 3、熟悉和掌握所用的测量仪器的使用方法，安装、连接和调试等操作过程，如静态电 阻应变仪，位移传感器，荷载传感器等 4、掌握钢桁架静力试验的全过程： 5、进行试验数据的处理，并编写实验报告 四、实验设备 1.钢桁架及加载反力架 1套 2.320kN带压力表的千斤而 1套 3.TST3822静态应变采集仪(20测点) 4.30mm量程百分表及配套表座 换 五、实验步骤
实验一 钢桁架静力实验 一、实验目的： 1、 熟悉结构静力试验中常用的加载装置和加载方法； 2、 熟悉和掌握常用测量仪器的使用方法； 3、 通过钢桁架的静力试验，熟悉和掌握结构静力试验的全过程及相应的各种测试方法 和数据处理方法。 二、试件概况 钢桁架，跨度 4m，材料为A3 钢，fy=210N/mm2 ，E=2.1×105 N/mm2 图 1-1 钢桁架图 上弦杆（O1，O2，O3 下弦杆（U ）长度 1330mm，由等肢角钢 2L40×40 组成 1，U2 腹杆（D ）长度 1330mm，由等肢角钢 2L40×40 组成 1，D2，D3，D4，D5，D6 三、试验内容 ）长度 943mm，由等肢角钢 2L30×30 组成 1、 了解和掌握钢桁架的加载装置，支座形式和钢桁架的静力试验加载方法； 2、 熟悉并掌握钢桁架静力试验的测试内容和测点布置方法； 1） 用电阻应变计及静态应变仪测量上弦杆、下弦杆和腹杆的内力； 2） 用位移传感器或百分表测量节点 F、H 处及支座 A、B 点的变形。 3、熟悉和掌握所用的测量仪器的使用方法，安装、连接和调试等操作过程，如静态电 阻应变仪，位移传感器，荷载传感器等； 4、 掌握钢桁架静力试验的全过程； 5、 进行试验数据的处理，并编写实验报告。 四、实验设备 1．钢桁架及加载反力架 1套 2．320kN带压力表的千斤顶 1套 3．TST3822静态应变采集仪（20测点） 1套 4．30mm量程百分表及配套表座 4块 五、实验步骤
1.实验淮备 (1)对加载用千斤顶进行标定。（限于时间，已由教师完成） (2)检查杆件上粘贴电阻应变片是否完好。（限于时间，已由教师完成） (3)量测钢桁架杆件的实际长度及截面尺寸，并进行记录 (4)将钢桁架两侧的紧固螺栓松开。 (4)安装加载千斤顶，需注意千斤顶的对中，特别需要避免平面外的偏载。 (5)安装位移传感器或百分表，注意百分表的方向应与所测变形方向一致。 (6)将己装好的电阻应变片的导线编好号，并连接到静态应变采集仪上，预调平衡， 使其进入工作状态。 2.预载 在正式加载实验前，应进行预加载，对已就位的试件施加少量的荷载（相当于一级荷载 值)以检查各仪表的工作情况以及测读人员的读数和操作能力。试件传力接触点均应完全接 触，若发现异常，立即报告解决：一切正常，方可开始实验。 3.正式实验 1)加载 (1)采用反位加载方式，在跨中D处施加一个集中荷载，总荷载P=30kN (2)采用油压千斤顶加载，并用油压表或荷载传感器控制加载值。 (3)荷载分4级施加，每级荷载为7.5kN,然后分2级卸载至零。 (4)加载过程中，需注意油压需平稳缓慢施加，避免产生冲击荷载。同时注意桁架是 否有平面外的变形，如发现异常应马上停止实验并报告老师。 2)数据采集 (1)在未加荷载前，测读百分表的初读数（各两次），静态应变采集仪初始平衡。 (2)每级加载，达到荷载值稳定后，持续5分钟，然后测读百分表的读数，同时静态 应变采华仪采华应变数据。 (3)实验过程中，应及时检查所记录应变及变形数据的正确性。如：由于钢桁架是对 称的，因此对称杆件的测点读数应基本相同：由于本次实验钢桁架处于线弹性状态，因此杆 件的应变及变形的级差应基本相同等等。 4.人员分工 实验总协调 加载 1人 静态应变采集仪 1人 百分表量测 4人 数据记录 1人 六、实验结果的整理与分析 1、记录钢桁架的几何尺寸、跨度及各个测点的内容和位置、仪器的灵敏系数等
1．实验准备 （1）对加载用千斤顶进行标定。（限于时间，已由教师完成） （2）检查杆件上粘贴电阻应变片是否完好。（限于时间，已由教师完成） （3）量测钢桁架杆件的实际长度及截面尺寸，并进行记录。 （4）将钢桁架两侧的紧固螺栓松开。 （4）安装加载千斤顶，需注意千斤顶的对中，特别需要避免平面外的偏载。 （5）安装位移传感器或百分表，注意百分表的方向应与所测变形方向一致。 （6）将已装好的电阻应变片的导线编好号，并连接到静态应变采集仪上，预调平衡， 使其进入工作状态。 2．预载 在正式加载实验前，应进行预加载，对已就位的试件施加少量的荷载(相当于一级荷载 值)以检查各仪表的工作情况以及测读人员的读数和操作能力。试件传力接触点均应完全接 触，若发现异常，立即报告解决；一切正常，方可开始实验。 3. 正式实验 1）加载 （1）采用反位加载方式，在跨中 D 处施加一个集中荷载，总荷载 P=30kN。 （2）采用油压千斤顶加载，并用油压表或荷载传感器控制加载值。 （3）荷载分 4 级施加，每级荷载为 7.5kN，然后分 2 级卸载至零。 （4）加载过程中，需注意油压需平稳缓慢施加，避免产生冲击荷载。同时注意桁架是 否有平面外的变形，如发现异常应马上停止实验并报告老师。 2）数据采集 （1）在未加荷载前，测读百分表的初读数(各两次)，静态应变采集仪初始平衡。 （2）每级加载，达到荷载值稳定后，持续 5 分钟，然后测读百分表的读数，同时静态 应变采集仪采集应变数据。 （3）实验过程中，应及时检查所记录应变及变形数据的正确性。如：由于钢桁架是对 称的，因此对称杆件的测点读数应基本相同；由于本次实验钢桁架处于线弹性状态，因此杆 件的应变及变形的级差应基本相同等等。 4. 人员分工 实验总协调 1人 加载 1人 静态应变采集仪 1人 百分表量测 4人 数据记录 1人 六、实验结果的整理与分析 1、 记录钢桁架的几何尺寸、跨度及各个测点的内容和位置、仪器的灵敏系数等；
2、记录实验概况和加载过程： 3、所有测量数据的处理，填写表格，绘制曲线等： 4、实验结果与理论计算的分析比较。 七、理论计算 1、钢桁架内力计算： 2、钢桁架节点F、H处挠度计算 弦杆(0、U)截面面积为2×3.791=7.583cm 腹杆D截面面积为2×2.276-4.552cm2
2、 记录实验概况和加载过程； 3、 所有测量数据的处理，填写表格，绘制曲线等； 4、 实验结果与理论计算的分析比较。 七、理论计算 1、 钢桁架内力计算； 2、 钢桁架节点 F、H 处挠度计算。 弦杆（O、U）截面面积为 2×3.791=7.583cm 腹杆D截面面积为 2×2.276=4.552cm 2 2
实验二 动力特性试验及动态测量仪器的使用 一、实验目的 1.学会测量单自由度系统强迫振动的幅缬特性曲线： 2.了解单自由度自由衰诚振动的有关概念： 3.学会用分析仪记录单自由度系统自由衰减振动的波形： 4.学会根据幅频特性曲线确定系统的固有频率和阻尼比： 5.学会根据自由衰减振动波形确定系统的固有频率和阻尼比。 二、实验装置框图 M 图21单自由度系统力学模型 悵动传感器 激振器 力传感器 质量块 简支梁 动态分析仪 计算机系统 打印机或 及分析软件 绘图仪 扫频信号源 图2-2 强迫振动实验装置框图
实验二 动力特性试验及动态测量仪器的使用 一、实验目的 1．学会测量单自由度系统强迫振动的幅频特性曲线； 2．了解单自由度自由衰减振动的有关概念； 3．学会用分析仪记录单自由度系统自由衰减振动的波形； 4．学会根据幅频特性曲线确定系统的固有频率和阻尼比； 5．学会根据自由衰减振动波形确定系统的固有频率和阻尼比。 二、实验装置框图 K C X 图 2-1 单自由度系统力学模型 图 2-2 强迫振动实验装置框图 扫频信号源 动态分析仪 计算机系统 及分析软件 打印机或 绘图仪 简支梁 振动传感器 激振器 力传感器 质量块 M
医动传感器 质量块一 简支梁 动态分析仪 计算机系统 打印机或 及分析软件 绘图仪 图2-3自由振动实验装置框图 三、实验内容 1.单自由度系统强迫振动的幅频特性固有频率测量 2.单自由度系统强迫振动的幅频特性阻尼的测量： 3.单自由度系统自由衰减振动固有频率的测量： 4.单自由度系统自由衰减振动阻尼比的测量。 四、实验方法 1.单自由度系统强迫振动的幅频特性固有频率及阻尼比测量 1)激振器安装 把激振器安装在支架上，将激振器和支架固定在实验台基座上，并保证激振器顶杆对简 支梁有一定的预压力（不要超过激振杆上的红线标识），用专用连接线连接激振器和TST5602 输出接口。 2)将测试系统车接好 将力传感器输出信号接到采集仪的第一通道。将速度传感器布置在激振器附近，传感器 测得的信号接到数采仪的第二通道。 3)仪器设置 打开仪器电源，进入控制分析软件，新建一个文件（文件名自定），设置采样频率、量程 范围、工程单位和标定值等参数，在数据显示窗口内点击鼠标右键，选择信号，选择显示时 间波形1-2，开始采集数据，数据同步采集显示在图形窗口内 4)调节TST5602扫频信号源的输出频率，激振信号源显示的频率即为简支梁系统强迫 振动的频率y。 5)改变输出频率：把频率调到零，逐渐增大频率到50z。每增加一次2一5z,在共振 峰附近尽量增加测试点数。并将振动幅值及对应频率填入表2-1，得出共振频率。 6)用半功率法求阻尼比 2,单自由度系统自由衰减振动的幅频特性固有频率及阻尼比测量
图 2-3 自由振动实验装置框图 三、实验内容 1．单自由度系统强迫振动的幅频特性固有频率测量； 2．单自由度系统强迫振动的幅频特性阻尼的测量； 3．单自由度系统自由衰减振动固有频率的测量； 4．单自由度系统自由衰减振动阻尼比的测量。 四、实验方法 1.单自由度系统强迫振动的幅频特性固有频率及阻尼比测量 1）激振器安装 把激振器安装在支架上，将激振器和支架固定在实验台基座上，并保证激振器顶杆对简 支梁有一定的预压力（不要超过激振杆上的红线标识），用专用连接线连接激振器和 TST5602 输出接口。 2）将测试系统连接好 将力传感器输出信号接到采集仪的第一通道。将速度传感器布置在激振器附近，传感器 测得的信号接到数采仪的第二通道。 3）仪器设置 打开仪器电源，进入控制分析软件，新建一个文件（文件名自定），设置采样频率、量程 范围、工程单位和标定值等参数，在数据显示窗口内点击鼠标右键，选择信号，选择显示时 间波形 1-2，开始采集数据，数据同步采集显示在图形窗口内。 4）调节 TST5602 扫频信号源的输出频率，激振信号源显示的频率即为简支梁系统强迫 振动的频率 fy。 5）改变输出频率：把频率调到零，逐渐增大频率到 50Hz。每增加一次 2—5Hz，在共振 峰附近尽量增加测试点数。并将振动幅值及对应频率填入表 2-1，得出共振频率。 6）用半功率法求阻尼比。 2.单自由度系统自由衰减振动的幅频特性固有频率及阻尼比测量 动态分析仪 计算机系统 及分析软件 打印机或 绘图仪 简支梁 振动传感器 质量块 锤
1)将测试系统连接好 将加速度传感器布置在集中质量附近，加速度传感器信号接到数采仪的振动测试通道。 2)仪器设置 打开仪器电源，进入控制分析软件，新建一个项目（文件名自定），设置采样频率、量 程范围、工程单位和灵敏度等参数，在数据显示窗口内点击鼠标右键，选择信号，选择时间 波形，开始采集数据，数据同步采集显示在图形窗口内。 3)测试和处理 用锤敲击质量块使其产生自由衰减振动。记录单自由度系统自由衰减振动波形，然后设 定n,利用双光标读出k个波经历的时间△t,读出相距k个周期的两振幅的振幅An、An+k之值， 按公式计算出阻尼比5，按公式计算出固有频率f。 五、思考题 1.根据实验数据绘制强迫振动系统的幅须特性曲线： 2.强迫振动与自由振动系统固有频率f的确定： 3.运用半功率法确定阻尼比5； 4.根据公式计算自由衰减振动系统阻尼比参数
1）将测试系统连接好 将加速度传感器布置在集中质量附近，加速度传感器信号接到数采仪的振动测试通道。 2）仪器设置 打开仪器电源，进入控制分析软件，新建一个项目（文件名自定），设置采样频率、量 程范围、工程单位和灵敏度等参数，在数据显示窗口内点击鼠标右键，选择信号，选择时间 波形，开始采集数据，数据同步采集显示在图形窗口内。 3）测试和处理 用锤敲击质量块使其产生自由衰减振动。记录单自由度系统自由衰减振动波形，然后设 定n，利用双光标读出k个波经历的时间△t，读出相距k个周期的两振幅的振幅An、An+k之值， 按公式计算出阻尼比ξ，按公式计算出固有频率f0 五、思考题 。 1．根据实验数据绘制强迫振动系统的幅频特性曲线； 2．强迫振动与自由振动系统固有频率f0 3．运用半功率法确定阻尼比ξ； 的确定； 4．根据公式计算自由衰减振动系统阻尼比参数
实验三非破损方法检测混凝土强度实验 回弹法 一、实验目的 1.熟悉和掌握使用回弹仪测定结构或构件的混凝土强度的操作方法。 2.了解和掌握测区的布置方法，以及建设部标准“回弹法检测混凝土抗压强度技术规 程(JG/T23-2011)对测区的要求 3.学会使用酚酞试剂测定混凝土碳化深度的方法以及对测定碳化深度的有关要求： 4.通过试验，要求熟练掌握对回弹测得的数据如何进行处理即如何计算，查表和修正 如何最后评定混凝土强度。 5.了解回弹仪的率定方法。 二、实验仪器设备 1.HT225型回弹仪： 2.钢砧（率定回弹仪用）： 3.电锤和电钻 4.砂轮： 5.1%液度的酚酞酒精溶液 6.碳化尺。 三、实验内容和步骤 1.确定被测构件的测试部位： 2.布置测区 3.测区表面清理，磨平： 4.回弹值的测量： 5.碳化深度的测量。 四、实验方法 1.测区布置 1)测区数不应少于10个，相邻两测区的间距应控制在2m以内，测区离构件瑞部的距 离不宜大于0.5m,且不宜小于02m: 2)测区应选在使回弹仪处于水平方向检测混凝土浇筑侧面，当不能满足这一要求时， 可选在使回弹仪处于非水平方向检测混凝土浇筑侧面、表面或底面： 3)测区宜选在构件的两个对称可测面上，且应均匀分布，在构件的重要部位及薄弱部 位必须布置测区，并应避开预埋件： 4)测区的面积不宜大于0.09m2: 5)测区表面应为混凝土原浆面，并应清洁、平整，不应有疏松层、浮浆、油垢、涂层 以及蜂窝、麻面，必要时可用砂轮清除疏松层和杂物，且不应有残留的粉末或碎屑
实验三 非破损方法检测混凝土强度实验 回弹法 一、实验目的 1. 熟悉和掌握使用回弹仪测定结构或构件的混凝土强度的操作方法。 2. 了解和掌握测区的布置方法，以及建设部标准“回弹法检测混凝土抗压强度技术规 程”（JGJ/T 23-2011）对测区的要求。 3. 学会使用酚酞试剂测定混凝土碳化深度的方法以及对测定碳化深度的有关要求； 4. 通过试验，要求熟练掌握对回弹测得的数据如何进行处理即如何计算，查表和修正， 如何最后评定混凝土强度。 5. 了解回弹仪的率定方法。 二、实验仪器设备 1. HT225 型回弹仪； 2. 钢砧（率定回弹仪用）； 3. 电锤和电钻； 4. 砂轮； 5. 1％液度的酚酞酒精溶液； 6. 碳化尺。 三、实验内容和步骤 1. 确定被测构件的测试部位； 2. 布置测区； 3. 测区表面清理，磨平； 4. 回弹值的测量； 5. 碳化深度的测量。 四、实验方法 1.测区布置 1）测区数不应少于 10 个，相邻两测区的间距应控制在 2m 以内，测区离构件端部的距 离不宜大于 0.5m，且不宜小于 0.2m； 2）测区应选在使回弹仪处于水平方向检测混凝土浇筑侧面，当不能满足这一要求时， 可选在使回弹仪处于非水平方向检测混凝土浇筑侧面、表面或底面； 3）测区宜选在构件的两个对称可测面上，且应均匀分布，在构件的重要部位及薄弱部 位必须布置测区，并应避开预埋件； 4）测区的面积不宜大于 0.09m2 5）测区表面应为混凝土原浆面，并应清洁、平整，不应有疏松层、浮浆、油垢、涂层 以及蜂窝、麻面，必要时可用砂轮清除疏松层和杂物，且不应有残留的粉末或碎屑。 ；
2.回弹值量测 1)检测时，回弹仪的轴线应始终垂直于混凝土检测面，缓慢施压，准确读数，快速复 位。 2)测点宜在测区范用内均匀分布，相邻两测点的净距不宜小于20mm: 3)测点距外露钢筋、预埋件的距离不宜小于30mm: 4)测点不应在气孔或外露石子上，同一测点只应弹击一次： 5)每一测区应读取16个回弹值，每一测点的回弹值读数至1。 3.碳化深度值测量 1)回弹值测量完毕后，应在有代表性的测区位置上测量碳化深度值，测点不应少于构 件测区数的30%，取其平均值作为该构件每个测区的碳化深度值： 2)当碳化深度值极差大于2.0mm时，应在每一测区分别测量碳化深度值 3)碳化深度值的测量，可采用适当的工具在测区表面形成直径约15mm的孔洞，其深 度应大于混凝士的碳化深度。孔洞中的粉末和碎屑应清除，不得用水擦洗。采用浓度为1% 的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处，当已碳化与未碳化界线清晰时，用碳化深度测量仪 测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离，测量不应少于3次，取其平均 值，每次读数精确至0.25mm。 五、实验数据的处理和强度推定 1.回弹值的计算（包括必要的修正）和碳化深度的计算： 2.结构或构件混凝土强度评定
2.回弹值量测 1）检测时，回弹仪的轴线应始终垂直于混凝土检测面，缓慢施压，准确读数，快速复 位。 2）测点宜在测区范围内均匀分布，相邻两测点的净距不宜小于 20mm； 3）测点距外露钢筋、预埋件的距离不宜小于 30mm； 4）测点不应在气孔或外露石子上，同一测点只应弹击一次； 5）每一测区应读取 16 个回弹值，每一测点的回弹值读数至 1。 3. 碳化深度值测量 1）回弹值测量完毕后，应在有代表性的测区位置上测量碳化深度值，测点不应少于构 件测区数的 30%，取其平均值作为该构件每个测区的碳化深度值； 2）当碳化深度值极差大于 2.0mm 时，应在每一测区分别测量碳化深度值； 3）碳化深度值的测量，可采用适当的工具在测区表面形成直径约 15mm 的孔洞，其深 度应大于混凝土的碳化深度。孔洞中的粉末和碎屑应清除，不得用水擦洗。采用浓度为 1% 的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处，当已碳化与未碳化界线清晰时，用碳化深度测量仪 测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离，测量不应少于 3 次，取其平均 值，每次读数精确至 0.25mm。 五、实验数据的处理和强度推定 1. 回弹值的计算（包括必要的修正）和碳化深度的计算； 2. 结构或构件混凝土强度评定
