简支钢桁架非破损 试验指导书 土木与建筑工程学院结构实验中心 简支钢桁架非破损试验 一、实验目的 通过对桁架的加载受力试验，，测试部分受力构件的应变及相关节点的位移，整理后将 其与理论值进行对比，了解钢桁架的工作性能，提高对结构力学的学习兴趣： 通过对验斑瑶的整理、分析，提高白身综合素质解其主要性能指标 构静我试 用仪器、设备使用 二、实验设备和仪器 36 06 图1-1应变测点布置示意图（单位：m) 装 一析架实验般多采用垂直加载方式，加载位置务需准确、垂直，以防止花析架平面外受力较大， 由千如外 安装时必须采用 门措施 设晋 侧向支撑，以保证析架上弦的侧向稳定。侧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。同时侧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，支承中心线的位置务需准确，其偏差对桁架端节点的局部受 力和支座沉降影响较大 也可采用吊 时还要 加荷积 ，亦可采用等效荷载代换，但应验算
简支钢桁架非破损 试验指导书 土木与建筑工程学院结构实验中心 简支钢桁架非破损试验 一、实验目的 1. 通过对桁架的加载受力试验，，测试部分受力构件的应变及相关节点的位移，整理后将 其与理论值进行对比，了解钢桁架的工作性能，提高对结构力学的学习兴趣； 2．掌握结构静载试验常用仪器、设备使用方法,并了解其主要性能指标； 3. 通过对验数据的整理、分析，提高自身综合素质。 二、实验设备和仪器 1．试件——钢桁架、跨度3.6米，上下弦采用等边角钢 2∠30×4（A=2×228mm2），腹杆采用 等边角钢2∠30×4（A=2×228mm2），应变测点布置见下图所示。钢材Q345 ，E= 200000Mpa 图1-1 应变测点布置示意图（单位：m） 2．加载设备: 加载杠杆装置，砝码。 3．静态电阻应变仪1台，测力仪及压力传感器。 4．百分表（7个）及磁性表座（7个）。 三、实验方案 1．加载装置与加载方案 桁架实验一般多采用垂直加载方式，加载位置务需准确、垂直，以防止桁架平面外受力较大， 影响实验进行和读数的准确性。另外，由于桁架外平面刚度较弱，安装时必须采用专门措施，设置 侧向支撑，以保证桁架上弦的侧向稳定。侧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。同时侧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，支承中心线的位置务需准确，其偏差对桁架端节点的局部受 力和支座沉降影响较大。 桁架实验加荷方法可采用实物加荷（如用屋面板等，多用于现场鉴定性实验），也可采用吊兰 加荷（多用于木桁架实验），但一般多采用同步液压千斤顶加荷，实验时应使桁架受力稳定、对 称、防止出现平面外失稳破坏，同时还要充分估计千斤顶的有效行程，防止因行程不足而影响实验 的进行，在实验过程中加载者要采取有效措施防止千斤顶回油影响测量数据的准确性。桁架的实验 荷载不能与设计荷载相符合时，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
本次桁架试验采用垂直加荷方式，桁架两边简支，具体加载方案为利用杠杆原理的砝码加载 测点布置点加酸。 法， 2处 在下弦两端 用支片移计人共的 的霸和的 的重心连线上 对称杆件的内力 (应变)和对称节点的挠度在理论上其值分别对称相等，故上述测点布置利用对称性进行自检提供 了便利。 本次测量项目有：桁架整体变形（挠度）；杆件内力。采用百分表测量挠度，挠度测点均布置 在桁架下弦节上，跨中3个表，支座各1个表，共5个百分表。跨中桁架各点挠度等于相应百分表读数 减去支座沉降在该点产生的影响。采用电阻应变仪测量桁架杆件应变，选择应变片8片测试，测点布 置如图1一1。应用虎克定理求杆件的内力。实验前应将每个百分表和每个应变片编号并记录其所在 位置，以方便记录、计算。 3.实马 步案 指导教师同意后，分组 (1)考察实验场地及仪器设备，听实验介绍并写出实验方案与实验方法；画记录表和记录图，进 入实验室进行实 (2)检查试件和实验装置，架百分表，要求垂直对准。（电阻应变片已预先贴好，线已接 好) (3)预加载实验(2级加载，每级加两个砝码共20kg,再两级卸载，每次卸2个砝码)。检查装 置试件和仪表工作是否正常，发现问题及时排除。然后卸预载。 (4)仪表调零或读仪表初值并记录初值。作好记录准备。 (5)正式实验。加载制度：5级加载（每级加两个砝码共20kg),注意对称放置砝码，不能随意 加砝码)满载后分5级卸载（每次卸2个砝码），加卸载每级停歇时间3分钟后，等读数稳定后方可读 数并记录。 (⑥)实验后每人写一份实验报告。 4.注意事项 (1)桁架实验由于载荷点高，加荷过程中要特别注意安全，以防损坏仪器设备和造成人身 事故。 (2)为保证整体稳定，平面外可设置水平桁架 (3)实验前应将每个百分表及应变片编号 并画出简图，以便正确记录。 (4)加载前对各仪器要进行调零处理或读取初始值。 5.实验记录参考图表 (1)应变记录参考表见表1 应变记录表（μe) 表1 工况 初始 第级 第最 第置 第 第级 荷载kN 0 0 测点1 测点2 测点3 (2)挠度记录参考表见表2
本次桁架试验采用垂直加荷方式，桁架两边简支，具体加载方案为利用杠杆原理的砝码加载 法，在L/2处单点加载。 2．测点布置 观测项目挠度和应变。为测量或扣除支座沉降，在桁架两支座的中心线上应安置垂直方向的位 移计。另外还需在下弦两端安装两个水平方向的位移计，以测量在荷载作用下的固支和滚支的水平 侧移值。杆件内力测量，可用电阻应变片或接触式位移计，其安装位置随杆件受力条件和测量要求 而定，杆件应变测量点均设置在每一杆件的中间区段，为消除自重弯矩的影响，电阻应变片或杠折 式引伸仪均装在截面的重心连线上。因桁架结构为对称结构，在对称荷载作用下，对称杆件的内力 （应变）和对称节点的挠度在理论上其值分别对称相等，故上述测点布置利用对称性进行自检提供 了便利。 本次测量项目有：桁架整体变形（挠度）；杆件内力。采用百分表测量挠度，挠度测点均布置 在桁架下弦节上，跨中3个表，支座各1个表，共5个百分表。跨中桁架各点挠度等于相应百分表读数 减去支座沉降在该点产生的影响。采用电阻应变仪测量桁架杆件应变，选择应变片8片测试，测点布 置如图1—1。应用虎克定理求杆件的内力。实验前应将每个百分表和每个应变片编号并记录其所在 位置，以方便记录、计算。 3．实验步骤 本实验为开放式：实验前，学生应仔细阅读实验指导书，想好实验过程，在指导教师解答提 问、讲明注意事项之后，由学生自己提具体实施方案，经指导教师同意后，分组（每组不多于10 人）自行操作实验。教师给出实验所需的仪器设备并实时指导。 具体实验步骤如下： （1）考察实验场地及仪器设备，听实验介绍并写出实验方案与实验方法；画记录表和记录图,进 入实验室进行实验。 （2）检查试件和实验装置，架百分表，要求垂直对准。（电阻应变片已预先贴好，线已接 好）。 （3）预加载实验（2级加载，每级加两个砝码共20kg，再两级卸载，每次卸2个砝码）。检查装 置试件和仪表工作是否正常，发现问题及时排除。然后卸预载。 （4）仪表调零或读仪表初值并记录初值。作好记录准备。 （5）正式实验。加载制度：5级加载（每级加两个砝码共20kg），注意对称放置砝码，不能随意 加砝码）满载后分5级卸载（每次卸2个砝码），加卸载每级停歇时间3分钟后，等读数稳定后方可读 数并记录。 (6) 实验后每人写一份实验报告。 4．注意事项 （1）桁架实验由于载荷点高，加荷过程中要特别注意安全，以防损坏仪器设备和造成人身 事故。 （2）为保证整体稳定，平面外可设置水平桁架。 （3）实验前应将每个百分表及应变片编号并画出简图，以便正确记录。 （4）加载前对各仪器要进行调零处理或读取初始值。 5．实验记录参考图表 （1）应变记录参考表见表1 应变记录表（με） 表1 工况 初始 第一级 加载 第二级 加载 第三级 加载 第四级 加载 第一级 卸载 第二级 卸载 第三级 卸载 第四级 卸载 荷载kN 0 0 测点1 测点2 测点3 …… （2）挠度记录参考表见表2 挠度记录表（mm） 表2 工况 初始 第一级 加载 第二级 加载 第三级 加载 第四级 加载 第一级 卸载 第二级 卸载 第三级 卸载 第四级 卸载
荷较kN 0 测点1 测点2 测点3 四、写实验报告 实验报 括加下目 实验名称、教学班级、姓名、学号、任课教师、试验时间。 (二)实验目的 (四)实验方案 简述加载方案、加载方法、加载装置、测量仪表、测点布置、加载制度、实验仪器、实验过程 等。 (五)实验分析 架各杆作理论内力分析。下面以架跨中单点加我为例进行讲达，共它加方式自己计 内力分村 (1 B.t -12 -12 -3/2 -12 -1/2 /2 2/ 图1-2 (2)桁架各杆件实验内力分析。 根据弹性理论（虎克定理）、杆件的实测截面面积F、弹性模量E和实测应变值列表计算杆件内 力并与理论值进行比较，或进行应变的理论值与实测值进行比较。 (3)内力结果比较 统计计算内力比值(=实测值/理论值)，分析差异原因。 图一3P一e曲或 2.挠度分析 (1)计算理论值 依据实测杆件截面积A和弹性模量E计算各点挠度值！ (2)分析各点实测挠度值 跨中桁架各点挠度等于相应百分表读数减去支座沉降在该点产生的影响。 (3)绘制各点荷载 挠度曲线和桁架变形曲线（理论、实测曲线） ff 图1一4P一一曲线 图1一5桁架变形曲线
荷载kN 0 0 测点1 测点2 测点3 …… 四、写实验报告 实验报告包括如下项目： （一）实验名称、教学班级、姓名、学号、任课教师、试验时间。 （二）实验目的 （三）实验原理 （四）实验方案 简述加载方案、加载方法、加载装置、测量仪表、测点布置、加载制度、实验仪器、实验过程 等。 （五）实验分析 1．内力分析 （1）桁架各杆件理论内力分析。下面以桁架跨中单点加载为例进行讲述,其它加载方式自己计 算。 图1-2 （2）桁架各杆件实验内力分析。 根据弹性理论（虎克定理）、杆件的实测截面面积F、弹性模量E和实测应变值列表计算杆件内 力并与理论值进行比较，或进行应变的理论值与实测值进行比较。 （3）内力结果比较 统计计算内力比值（=实测值/理论值），分析差异原因。 图1—3 P——ε曲线 2．挠度分析 （1）计算理论值 依据实测杆件截面积A和弹性模量E计算各点挠度值。 （2）分析各点实测挠度值 跨中桁架各点挠度等于相应百分表读数减去支座沉降在该点产生的影响。 （3）绘制各点荷载——挠度曲线和桁架变形曲线（理论、实测曲线） P L f f 图1—4 P——f曲线 图1—5 桁架变形曲线
(4)挠度结果比较 统计计算挠度比值(=实测值/理论值)，分析差异原因。 3.进行加载 卸载的应变及挠度对比分析，从变形发展方面考虑，找出各自的规律。 (六)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、 论作出结论
（4）挠度结果比较 统计计算挠度比值（=实测值/理论值），分析差异原因。 3．进行加载——卸载的应变及挠度对比分析，从变形发展方面考虑，找出各自的规律。 （六）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、 对桁架的工作特性和计算理论作出结论。 （七）实验原始数据附件
