12春大工道桥工程实验(二)离线作业答案

姓名：报名编号：学习中心：层次：专升本（高起专或专升本）专业：土木工程（道桥方向）实验名称：土的压缩试验一、实验目的：通过土的压缩试验得到试样在侧限与轴向排水条件下的孔隙比和压力的关系，即压缩曲线—e～p曲线，并以此计算土的压缩系数a1-2，判断土的压缩性，为土的沉降变形计算提供依据。二、实验原理：1、计算公式（1）试样初始孔隙比：0sw00(1)1wGe（2）各级压力下试样固结变形稳定后的孔隙比：000(1)iieeehh（3）土的压缩系数：121-221-=-p-ppeee（4）土的压缩模量：0s1-21-21+eE三、实验内容：1、实验仪器、设备：固结容器：环刀、护环、透水板、水槽、加压上盖。加压设备：由压力框架、杠杆及砝码组成。变形量测设备：量程10mm，最小分度值为0.01mm的百分表。2、实验数据及结果施加压力等级kPa施加压力后百分表读数505.6581005.2882005.0094004.7253、实验成果整理试样初始高度H0=20mm试样天然重度γ=18.7kN/m3土粒比重Gs=2.7试样天然含水率w0=25%试样初始孔隙比e0=0.769百分表初始读数h0=7.885试验所加的各级压力（kPa）p50100200400各级荷载下固结变形稳定后百分表读数（mm）hi5.6585.2885.0094.725总变形量（mm）=h0-hi2.2272.5972.8763.160仪器变形量(mm)Δi0.1220.2200.2750.357校正后土样变形量(mm)Δhi=-Δi=h0-hi-Δi2.1052.3772.6012.803各级荷载下的孔隙比ei0.2970.2360.1850.140土的压缩系数(MPa-1)a1-20.47土的压缩模量(MPa)Es1-277四、实验结果分析与判定：（1）根据实验结果，该土的压缩类别如何？答：该土的压缩类别为中压缩性土。ihih实验名称：钢筋混凝土简支梁实验一、实验目的：1、分析梁的破坏特征，根据梁的裂缝开展判断梁的破坏形态；2、观察裂缝开展，记录梁受力和变形过程，画出荷载挠度曲线；3、根据每级荷载下应变片的应变值分析应变沿截面高度是否成线性；4、测定梁开裂荷载和破坏荷载，并与理论计算值进行比较；二、实验基本信息：1．基本设计指标（1）简支梁的截面尺寸150mm×200mm（2）简支梁的截面配筋（正截面）2ф14、282．材料（1）混凝土强度等级C30（2）钢筋强度等级HRB335三、实验内容：第1部分：实验中每级荷载下记录的数据荷载百分表读数挠度/mm左支座（f1/mm）右支座（f2/mm）跨中（f3/mm）00kN0.964.995.140110kN0.904.915.490.42220kN0.864.835.860.43330kN0.824.756.260.46440Kn0.784.686.660.455550kN0.744.627.110.5660kN0.714.577.530.46770kN0.674.528.030.545880kN0.644.488.510.515990kN0.614.439.060.5910100kN0.574.399.650.63起裂荷载(kN)40kN破坏荷载(kN)138.3kN注：起裂荷载为裂缝开始出现裂缝时所加荷载的数值。第2部分：每级荷载作用下的应变值荷载应变值测点4读数测点5读数测点6读数测点7读数110kN36505888220kN99168109174330kN258376300310440kN445760497448550kN5611095652570660kN6961425832731770kN84317601022842880kN95220211156957990kN106823051306104610100kN1187259814571170四、实验结果分析与判定：（1）根据试验梁材料的实测强度及几何尺寸，计算得到该梁正截面能承受最大荷载为90.2kN，与实验实测值相比相差多少？答：最大荷载C30混凝土，214.3/cfNmm，11，HRB335钢筋，2300/yfNmm环境取为一类，保护层厚度取为20mm。界限的相对受压区为0.55，取45smm，h0=200-45=155mm，M=1.0×14.3×150×155×0.55×（1-0.5×0.55）=132.574KN·m破坏荷载为138.3KN，因此实测值略大于计算值。实验名称：静定桁架实验一、实验目的：1、掌握杆件应力-应变关系和桁架的受力特点；2、通过对桁架节点位移、支座沉降和杆件内力测量，以及对测量结果处理分析，掌握静力非破坏试验基本过程；3、结合实验桁架，对桁架工作性能做出分析与评定；二、实验数据记录：桁架数据表格外径(mm)内径(mm)截面积(mm)杆长度(mm)线密度(kg/m)弹性模量(Mpa)222069.540.515002.06X105三、实验内容：第1部分：记录试验微应变值和下弦杆百分表的读数，并完成表格荷载（N）上弦杆腹杆下弦杆1点2点均值力1点2点均值力1点2点均值力500-34-36-35-475.3272626.5359.87181918.5251.231000-68-72-70-950.6535152706.16343735.5482.091500-100-106-103-1398.747876771045.66525553.5726.532000-133-142-137.5-1867.25104101102.51391.95697371964.181000-67-70-68.5-930.23515050.5685.79353736488.880000000000000第2部分：记录试验微应变值和下弦杆百分表的读数，并完成表格荷载（N）挠度测量下弦杆表①累计表②累计表③累计表④累计②③50000.0750.12500.0750.125100000.1450.25300.1450.253150000.2200.37700.2200.377200000.2850.50200.2850.502100000.1420.25100.1420.251000.0010.00200.0010.002四、实验结果分析与判定：1.将第一部分中内力结果与桁架理论值对比，分析其误差产生的原因？答：比桁架理论值小，原因是理论上是假设没有任何摩擦的，实际上是存在摩擦，不是光滑的。2.通过试验总结出桁架上、下弦杆与腹杆受力特点，若将实验桁架腹杆反向布置，对比一下两者优劣。答：反向布置之后，腹杆由之前的受拉变为受压，但是受力的大小不变，根据前一个问题分析结果，为避免压杆失稳，实验所用的桁架形式更优，受力更加合理，更能发挥材料的作用。实验名称：结构动力特性测量实验一、实验目的：1、了解动力参数的测量原理；2、掌握传感器、仪器及使用方法；3、通过振动衰减波形求出简支梁的固有频率和阻尼比；二、实验设备信息：1、设备和仪器名称型号和规格用途拾振器DH105用来将振动信号转换成电荷信号输出动态测试系统DH5922将压电传感器的电荷信号转换成电压信号2、简支梁的基本数据截面高度(mm)截面宽度(mm)长度(mm)跨度(mm)弹性模量(GPa)重量(kg)自振频率理论值(Hz)61185203518501012.734.35三、实验内容：根据相邻n个周期的波峰和时间信息，并根据公式计算一阶固有频率和阻尼比次数123456第i个波形波峰时间1.56152.92551.57459.3582.5681.5615幅值500.73518.79490.20424.32436.28500.73波谷时间1.57512.9381.5889.37152.58181.5751幅值-512.45-492.83-474.27-383.27-436.95-512.45第i+n个波形波峰时间1.75053.14051.7629.54452.7811.7505幅值341.18370.39334.59297.06293.01341.18波谷时间1.76353.1551.77459.5592.79451.7635幅值-316.74-350.98-360.56-279.24-303.95-316.74间隔n787787周期/s0.0270.026880.02680.02660.026620.027频率/Hz37.03737.20237.31337.59437.56637.037阻尼比ζ0.08210.07190.08230.08250.07210.0821根据公式：（1）1dfT、（2）12iidAtnAtnT()ln()计算上述表格中的频率和阻尼比，填写到上表中。四、问题讨论：1.在实验中拾振器的选择依据是什么？使用时有什么注意事项？答：在振动传感器的选择上最关心的指标是灵敏度、频率范围和量程。（1）灵敏度：土木工程和超大型机械结构的振动在1～100ms-2左右，可选300～30pC/ms-2的加速度传感器；（2）频率：土木工程一般是低频振动，加速度传感器频率响应范围可选择0.2～1kHz；（3）传感器的横向比要小，以尽可能减小横向扰动对测量频率的影响；使用的注意事项：1.安装面要平整、光洁。2.安装方式：不同安装方式对测试频率的响应影响很大。3.加速度传感器的质量、灵敏度与使用频率成反比，即灵敏度高，质量大的传感器使用频率低。4.量程范围：调整量程范围，使实验数据达到较好的信噪比。2.什么是自由振动法？答：自由振动法就是在试验中采用初位移或初速度的突卸载或突加载的方法，使结构受一冲击荷载作用而产生自由振动。本次实验采用手锤敲击的方法对简支梁进行激振，从而产生振动。