本指导书是依据北京工业大学建筑工程学院土木工程专业...

《结构检测技术实验指导书》北京工业大学建工学院2007年II简介本指导书是依据北京工业大学建筑工程学院土木工程专业“结构检测技术-I”教学大纲编写的。编写时注意了以下几个方面：1.实验教学与理论教学的关系。试验内容主要配合讲课，加强理论与实践的联系，使课程中的重要内容和技术能通过试验进一步巩固和深化。2.加强基本操作和技能的训练。常用仪器的主要原理和操作要点都作了文字说明，某些最基本的操作技能则尽可能在不同试验中多次运用，以利反复训练。3.培养独立思考和独立工作的能力。在配合讲课的同时，试验内容的安排，尽可能根据循序渐进的原则，由浅入深，由简到繁。逐步培养学生独立观察现象、分析现象并归纳出结论的能力。有些试验还要求学生独立设计试验方案、步骤，自己安置仪器设备，进一步培养学生解决具体问题的能力。根据当前专业特点和工程结构实验中心的仪器、设备条件，设计了几种不同类型的试验，供本科生选用。由于水平有限，缺点和错误在所难免，希望广大师生在使用中多多提出宝贵意见。III目录实验注意事项…………………………………………………………………………………1实验一电阻应变片的粘贴工艺………………………………………………………………3PastingTrainingofElectric-Resistance-Deflection-Piece实验二应变和挠度的电测方法………………………………………………………………5MeasuringofStrainandDeflection实验三简支钢梁的静载试验………………………………………………………………8StaticTestofSimplySupportedSteelBeam实验四空间桁架的静载试验………………………………………………………………11StaticTestofaSpaceTrussstructure实验五混凝土强度的超声--回弹检测法……………………………………………………14UltrasonicandresilienceInspectionMethodforStrengthofConcrete实验六结构动力特性和动力反应振动台试验……………………………………………16ShakingTableTestforStructure-CharacteristicsandDynamic-Response实验七TMD减震结构动力反应的振动台试验…………………………………………21ShakingTableTestforDynamic-ResponseofaStructurewithTMD实验八钢框架结构双台联动振动台实验………………………………………………26TwoAssociatedShakingTableTestofSteel-frameStructure实验九：模拟地震振动台观摩试验………………………………………………………31DemonstrationofSimulatedEarthquakeShakingTableTest实验十：阻尼器性能拟动力观摩试验………………………………………………………32DemonstrationofDamperPerformancepseudo-dynamicTest实验常用仪器设备使用介绍（附录）……………………………………………………33InstructionofApparatusandEquipmentCommonlyUsedinTests-2-试验注意事项为了确保人身、试验仪器和试验设备安全，保证试验的顺利进行、达到预期的目的，必须注意以下几点：一、做好试验前的准备工作1.预习试验指导书，明确本次试验的目的、方法、步骤和注意事项；2.预习与本次试验有关的基本原理和其它有关参考资料等；3.对试验中所用到的仪器、设备，试验前应有一定的熟悉和了解；4.必须清楚地知道本次试验所需记录的项目及数据处理方法，事先做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．爱护设备及仪器，严格遵守操作规程；3．非本次试验所用设备及仪器切勿随意动用；4．试验完毕后，应将设备和仪器擦拭干净，并恢复到原来正常状态。三、认真做好试验、1.认真听取教师讲解；2.清点有关试验用设备、仪表和器材；3.应有严格的科学作风，认真细致地按照要求的试验方法和步骤进行；4.对于带电或贵重的设备及仪器，在接线或布置完成时，应经教师检查通过后，方可开始试验；5.试验过程中，应密切观察试验现象，随时进行分析，若发现异常，应及时向老师报告。试验过程还应注意采取防护冶施，确保人身、仪器和设备的安全；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。如果试验结果与温度有关，还应记录温度、湿度等。应有实事求是的态度和严谨的科学作风，不得对原始数据随意进行修改；7.教学试验是培养学生动手能力的一个重要环节。在试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，完成全部试验环节；8.如学生希望观察一些与本试验有关的其它现象，或用另外方案进行试验，在完成本试验规定项目后，经教师同意可以进行。四、写好试验报告试验报告是试验的总结，通过对它的书写，可以提高分析问题的能力，因此必需独立完成。报告要求整洁清楚，要有分析和自己的观点，并进行讨论。一般试验报告应具有下列内容：1.试验名称，试验日期，试验者及同组成员；-3-2.试验目的；3.试验的基本原理、方法和步骤；4.设备和仪器型号、精度、量程等；5.试验数据及其处理（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试验误差）。最后将所得的试验结果作出曲线或给出经验公式；6.讨论。应根据试验结果及试验中观察到的现象，结合基本原理进行分析讨论，如试验涉及的问题有理论解，则应与计算结果进行比较，并提出见解。实验一、电阻应变片的粘贴工艺PastingMethodofElectric-Resistance-Deflection-Piece实验学时：2学时实验类型：验证性-4-前修课程：大学物理、电工学适用专业：土木工程一、实验目的1．握电阻应变片的选用原则和选用方法；2．学习常温用电阻应变片的粘贴工艺。二、实验内容电阻应变片在常用构件材料上的粘贴、检验方法及焊接工艺。三、实验要求熟悉电阻应变片的构成及实验所用的设备和器材。四、实验装置1．电桥；2．欧姆表；3．数字万用电表；4．粘结剂（KH502粘结剂或环氧树脂、聚酰胺等）；5．钢筋试件、混凝土试件和等强度悬臂钢梁；6．常温用电阻应变片；7．电烙铁及其它工具；8．引线若干。五、实验方法和步骤应变片粘贴工艺程序为：检查分选→试件表面处理→贴片→固化处理→粘贴质量检查→固定导线→防潮处理等，具体为：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。用万用表检查应变片有无短路或断路，用惠斯顿电桥测量应变片的电阻值，进行电阻值的选配。同一测区用片的电阻值相差不应超过仪器可调平的允许范围；2.试件测点表面处理。对于钢材试件，用砂纸等打磨工具除去试件待测表面的漆层、电镀层、锈斑、污垢覆盖层，划出测点定位线，然后用0#砂纸磨平，再打成与测量方向成45°角交叉的条纹，最后用棉球蘸丙酮或酒精擦试干净。对混凝土试件，在测点范围内不能有麻面、气孔和浮浆等。在测点区用砂轮或砂纸将表面磨光，清除浮尘，再用环氧树脂胶涂一层厚度约为0.05一0.1mm的防潮底层，待底层完全固化后，再用砂纸磨平，最后用丙酮或酒精清洗干净；3．贴片。用手捏住应变片的引线，在应变片的背面均刀涂抹一层502胶水（胶水应刀而薄，多用反而不好）。待一分钟左右，当胶水发粘时，将应变片放在测点上，对正方向，再在应变片上覆盖一小片玻璃纸，用手轻轻滚压即可。如果用环氧树脂胶贴片，先需在待测表面上均刀涂抹一层薄胶液，将应变片放上，校正方向，盖上一层玻璃纸，然后用手指朝一个方向滚压应变片，挤出多余胶液和气泡。贴片后垫上橡皮或其它有一定弹性的物品，用重物或夹具加压（压力约为0.05一0.1MPa），24小时固化后方可进行贴片检查；4．固化后处理。贴片后必须使粘贴剂充分干燥，以保证固化后能传递试件的变形和保证应变片的绝缘度。快干胶和环氧树脂胶均靠自然干燥固结，故当温度太低时，可用红外线灯烘烤，固化后将引线焊接固定。为防止潮湿侵害应变片和测量导线，必须敷设防潮层，必要时还要敷设防护罩防水和防机械损伤。防潮措施应在应变片检查合格后立即进行。防潮材料常用的有环氧树脂胶、无水凡士林石腊合剂和松香石腊；5．粘贴质量检查，包括外观检查和应变片电阻值及其绝缘电阻值的测量检查。首先检查粘贴层-5-是否有气泡，然后用万用表检查应变片是否短路、断路、粘贴前后电阻值是否有明显变化。正常情况下，胶层固化后，粘贴前后应变片的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，绝缘电阻值可达104MΩ以上。对于一般静载或动载测量，绝缘电阻值大于200MΩ方属合格。对于长期测量片或要求较高的测量片，绝缘电阻值应高于500MΩ；6.固定导线。应变片到电阻应变仪之间测量导线的布置，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好，以防扯坏应变片。连接焊点应光滑、牢固，不能有虚焊。引出线应编号并作记录；7.如需要重新粘贴应变片，一定要去除原有胶层，重新擦洗，涂胶粘贴；8.环氧树脂胶的配制。环氧树脂与聚酰胺的比例为1：0.5~1。配制时，先用天平秤算环氧树脂，然后用红外线灯加热至流态，再加聚酰胺，注意朝一个方向搅拌至均刀。配出的胶既可用于贴片，也可用于防潮和防水；9.防潮处理。将已贴好且检查合格的应变片涂覆石蜡松香合剂，使之形成一防潮防水保护层，图1-1所示；图1-1钢筋环氧树脂保护层10.同理对于混凝土试件，在作好其表面处理、选好应变片（加长）后，操作方法同上。11.在个人练习的基础上，每个小组在等强度悬臂钢梁上贴好一组电阻应变片（工作片和温度补偿片），以备后续试验之用。六、实验报告要求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故障的原因及排除方法。七、思考题对于混凝土试件，为什么要选择加长应变片？实验二、应变和挠度的测量方法MeasurementofStrainandDeflection实验学时：2学时实验类型：综合性前修课程：大学物理、电工学、理论力学、材料力学试件防潮层应变片引线-6-适用专业：土木工程一、实验目的1．了解和认识挠度计（百分表）及其构造和原理，并掌握其安装和测读方法。2．握静态电阻应变仪的使用方法、标定和常见故障的排除；3．静态电阻应变仪测量的基本原理。二、实验内容静荷载作用下的应变和挠度的测量；三、实验要求在实验前熟悉并掌握静态电阻应变仪的使用方法；四、实验装置1．强度悬臂钢梁；hlbxl=300mmb=45.9mmh=3.5mmE=2.1×105MPa图2-1.等强度悬臂试验钢梁2．电子）百分表一块、万能百分表支座一套；3．DH3818静态电阻应变仪、数字万用电表；4．电烙铁（20W）及小改锥、导线等5．30cm钢尺一把；；6．砝码50N。五、实验步骤1.在等强度悬臂钢梁上安装百分表；2.将等强度悬臂钢梁上已经贴好的应变片和相应的补偿应变片用导线接入电阻应变仪；3.开启电源预热30分钟；4.记录各仪表初始读数；5.加载，分五级加载，每级10N，记录各级荷载下挠度和应变的读数；6.卸载，分五级卸载，每级10N，记录并校核挠度和应变的读数；7．以上步骤重复三次；8．整理记录资料，算出各级荷载下实测应变和挠度值；根据材料力学，计算上述各实测物理量的理论值；计算理论值与实测值之间的相对误差，并分析产生误差的原因。六、实验数据处理表一：第一次第二次第三次应变值με荷载（N）理论值实测值误差%理论值实测值误差%理论值实测值误差%-7-加载卸载表二：第一次第二次第三次挠度值με荷