结构试验指导材料1.doc

试验一 电阻应变片的筛选、粘贴和防潮技术练习
　　一、试验目的
　　1．掌握电阻应变片的筛选及选用技术（选做）
　　2．初步掌握常温用电阻应变片的粘贴及导线连接技术
　　3．练习防潮层的制作及绝缘检查（选做）
　　二、试验设备、工具及材料
　　1．电阻应变片5~7片
　　2．万用表一块
　　3．等强度试验梁一根
　　4．粘结剂（KH502）、清洗剂（丙酮）、砂布、胶布、塑料纸等
　　5．电烙铁、剪刀、镊子、剥线钳、钢板尺等
　　6．兆欧表一块
　　7．导线5条
　　三、试验方法及步骤
　　1．电阻应变片的筛选及选用可根据仪器设备情况选做，但同一组应变片的误差须£±0.5W。
　　2．应变片粘贴练习（每人可贴1~2片）
　　（1）清理测点
将等强度梁靠近固定端的1/3~1/4跨度处（上、下两面）清理干净，用细砂纸打成45°的交叉条纹，并用丙酮棉球将贴片处擦洗干净，直至棉球洁白为止，然后用铅笔精确标出贴片位置和方向线。考虑到试验梁的制造误差，上、下两面的应变片应尽量在同一断面。
　　（2）贴片
使用502粘结剂，左手捏住应变片引出线，右手在应变片底基上薄薄地涂一层502粘结剂，同时在试件贴片位置也涂一层502胶，胶水应均匀且薄。将应变片校正方向放好，再垫上塑料纸，用母指按住稍加压力，挤出多余的胶液，保持1~2分钟；揭开塑料纸，检查有无气泡、翘曲、脱胶等现象，如有则应揭掉重贴。
　　（3）固化
粘结剂完全固化需要24~48小时。为加快这一过程，可用红外线灯或电吹风将贴片区加热至50~70°C，但过热会损伤应变片。
　　（4）应变片粘贴质量检查平
　　应变片电阻值检查：用万用表的电阻档量测其阻值，精确到小数点后一位。
　　粘贴牢固程度检查：用刀片沿应变片基底边缘挑拨，检查其牢固程度。
　　绝缘电阻检查（选做）：用兆欧表量测应变片与试件之间的绝缘电阻，要求绝缘电阻在200兆W以上，否则应检查原因，进行处理。
　　（5）导线连接
　　粘贴接线端子：接线端子的作用是将应变片的引出线与测试导线可靠连接，并保证不出现短路或断路现象。接线端子的粘贴位置应尽量靠近应变片的底基，粘贴时先在试件上涂一层502粘结剂，将接线端子放在正确位置后适当按压1~2分钟即可。
　　应变片与应变仪之间的测试导线布置，应使同一测区的导线规格、型号及长度相同，排列整齐。
　　先后将应变片引出线和导线焊在接线端子上，焊接点应光滑牢固，防止虚焊。最后将导线编号并作记录。
　　（6）防潮处理（选做）
　　用电烙铁将石蜡加热至流态，均匀滴在应变测点上，石蜡层不要过厚。
　　（7）试验梁截面尺寸测量
　　为了将实测与理论计算值进行比较，需已知试验梁的几何参数，主要包括：梁的跨度L=380mm（加载点至固定端的距离）、固定端截面宽度b＝40mm（加载点处为零）和截面高度（厚度）h=5mm，见图1。
b
L
h

图1．试验梁几何尺寸
　　四、试验报告
　　1．简述贴片、焊接导线及防潮处理的主要步骤和应注意的问题。
　　2．分析在操作过程中发生的故障及排除的方法，并写出体会。
　　五、注意事项
　　1．试验中应严格按规程操作，如遇到问题应及时请教指导教师。
　　2．试验结束后，将仪器、工具码放整齐，打扫桌面和地面卫生，待指导教师认可后方能离开。
试验二 静态电阻应变仪操作练习
　　一、试验目的
　　1．熟习静态电阻应变仪的操作规程
　　2．掌握静态电阻应变仪单点测量的基本原理
　　3．掌握电阻应变片半桥（公共补偿）测量的接线方法
　　二、试验设备及仪器
　　1．贴好应变片的等强度试验梁一根（试验一）
　　2．温度补偿块
　　3．加载砝码（每个5N）
　　4．XL2118C型静态电阻应变仪一台
　　5．小改锥一把
　　三、试验原理
　　当静态电阻应变仪上“灵敏系数”定义为与电阻应变片的灵敏系数K一致时，应变仪读数值e仪与各桥臂应变片的应变值ei有如下关系：
　　　　　　e仪=e1-e2+e3-e4 （1）
　　其中e1、e2、e3、e4分别为各桥臂应变片的应变值。
　　当采用半桥公共补偿测量时，其接线方法如图2。
　　将工作应变片接于电阻应变仪的A、B接线柱上，补偿块的应变片接于应变仪的“补偿片”接线柱上，构成外半桥；图2中的内半桥则由应变仪内部的两个无感电阻构成。此时组成半桥测量，应变仪读出的应变值为：
　　　　　　e仪=ep （2）
读数值即为应变片感受的试件应变值。
∆U BD
B
A
C
D
U
R工作
R补偿
外半桥
内半桥
R
R

图2．半桥公共补偿桥路连接图
　　四、试验步骤及方法
　　1．按图2将R1~R4分别接在电阻应变仪1~4测点的A、B接线柱上，R补接在应变仪的“补偿”接线柱上，形成半桥公共补偿应变测量，全部测点共用一个补偿片。
　　2．将应变仪的“灵敏系数”改为与电阻应变片的灵敏系数K一致（由“系数设定”、“自动平衡”、“通道切换”三个按键定义），将“桥路选择”定义为“1/4桥（公共补偿）”。
　　3．测点预调平衡。按下“自动平衡”按键对测点预调平衡，各测点视窗应显示为零。此时应注意不应施加荷载，但加载挂钩应挂在试验梁上。
　　4．试验分四级加载，每级5N。每加一级荷载，待数据稳定后在记录表中分别记录下各测点的数据。
　　5．重复以上试验过程一次，并且不同操作人员进行交换。
　　五试验报告
　　1．按等强度梁的几何参数和支承条件计算每级荷载下的理论应变值，并与实测值进行比较，分析误差产生的原因（弹性模量E=2.06´105N/mm2）。
　　2．在坐标纸上绘制荷载—应变（P—e）曲线。
试验三 电阻应变片灵敏系数的测定
　　一、试验目的
　　1．掌握电阻应变片全桥测量的接线方法
　　2．掌握电阻应变片灵敏系数K的测定方法
　　3．熟习电阻应变片电阻的相对变化与所受应变之间的关系
　　二、试验设备及仪器
　　1．贴好应变片的等强度试验梁一根（试验一）
　　2．加载砝码（每个5N）
　　3．XL2118C型静态电阻应变仪一台
　　4．小改锥一把

　　三、试验原理
　　灵敏系数K是电阻应变片的一个重要的综合性能指标，不能单纯由理论计算求得，一般需采用试验方法测定。
　　通过学习已知，试件在荷载作用下，粘贴在试件上的电阻应变片与其产生同步变形，应变片电阻产生的相对变化DR/R与应变e之间有如下关系：
　　　　　　DR/R=K×e （3）
　　由此可分别测量（或计算）DR/R及e值，即可求得应变片的灵敏系数K。
　　试验采用等强度梁，先假定一个灵敏系数K仪（如K仪=2.0），测出相应的应变值e仪。对于同一个应变片在某一荷载作用下其DR/R应为常数，故有
　　　　　　K片×e片=K仪×e仪 （4）
　　而荷载作用下的应变值e片则可根据试件的几何参数通过计算确定，则应变片的灵敏系数为：
　　　　　　K片=K仪×e仪/e片 （5）
　　四、试验步骤
　　1．量测等强梁的几何参数L、b、h（见试验一）。
　　2．根据应变电桥的增减特性（公式（1）），按R1、R2、R3和R4产生应变的性质分别接在应变仪测点“1”的AB、BC、CD和DA接线柱上，从而构成全桥测量，见图3。
∆U BD
B
A
C
D
U
R 1
R 2
R 4
R 3
R 1、R 3
R 2、R 4

图3．全桥测量桥路连接图
　　3．将应变仪的“灵敏系数”定义为2.0（取K仪=2.0；也可假设为其他值）；将“桥路选择”改为“全桥”。
　　4．测点预调平衡。按下“自动平衡”按键对测点预调平衡，测点视窗应显示为零。此时应注意不应施加荷载，但加载挂钩应挂在试验梁上。
　　5．试验分四级加载，每级5N。每加一级荷载待数据稳定后记录下测点的数据。
　　6．重复以上试验过程一次并且不同操作人员进行交换。
　　注意：测量结果（全桥）应为半桥公共补偿测量值（试验二）的四倍左右，如输出为零（或其他值），则说明测量桥路连接有错误，仔细检查并重新连接。
　　五、试验报告
　　1．计算每级荷载下应变片的灵敏系数K片i ，取三次的平均值作为实测的应变片灵敏系数K片 。应注意由于采用全桥测量，公式（4）中的e仪=e读 /4，e读为全桥测量时应变仪的读数值。
　　2．计算应变片灵敏系数实测值与给定值之间的误差，分析误差产生的原因。

“试验一～试验三”每次试验分八个组，每组3~4人，每组至少准备一份试验指导书和一份记录表。试验报告需每人提交一份。
五、试验荷载分级
　　根据混凝土试验梁的截面尺寸、配筋等，计算试验梁的极限荷载Pu、标准荷载Pk（荷载分项系数取1.3）和开裂荷载Pcr。由标准荷载Pk确定每级加载值，并计算每级荷载下的挠度值。
该项工作必须在试验前完成，要求参加试验的同学分别对两种配筋的梁进行计算。
六、试验方法及步骤
　　1．按图2的测点布置在混凝土梁上粘贴电阻应变片。
　　2．将贴好应变片的梁安装就位，将应变测点接入一台应变仪（半桥公共补偿）。
　　3．将位移传感器（应变式，全桥）接入另一台应变仪。位移传感器满量程为50mm，满量程输出由指导教师给出。
　　4．荷载采用荷载传感器（应变式）控制。由于荷载传感器与位移传感器均为全桥，且灵敏系数均为2.0，所以可采用同一台应变仪。荷载传感器满量程为10t，满量程输出由指导教师给出。
　　5．导线连接完毕后，对测点预调平衡。
　　6．预加载，熟悉各仪表的测读及记录过程，并检查试验梁，仪表的安装及工作情况是否正常，卸去荷载，再将测点调平一次。
预加载值必须小于开裂荷载Pcr。
　　7．一切情况正常后，将所有测点的初读数记入记录表中，试验才能正式进行。
　　8．用油泵分级加载，每一级荷载保持5分钟左右，待数据稳定后读数并记录。
9．试件开裂前应仔细观察第一条裂缝的出现，并记录开裂时的荷载值。
10．试件开裂后应记录每条裂缝的开展情况，并选择一、两条主要裂缝测量每级荷载下的裂缝宽度。
　　七、试验报告
　　1．计算各级荷载作用下混凝土的最大压应变值，并与试验值比较，分析产生误差的原因。
　　2．计算各级荷载作用下跨中的挠度，并与试验值比较，分析产生误差的原因。
　　3．计算各级荷载下的最大裂缝宽度，并与试验值比较，分析产生误差的原因。
4．绘制试验梁沿截面高度应变的分布图，评价平截面假定的正确性。
5．根据试验结果绘制试验梁的荷载—挠度曲线（P－f ）。
6．总体描述该试验梁的破坏特征。

特别提示：试验前，每位同学必须完成以下计算：根据混凝土试验梁的截面尺寸、配筋等，计算试验梁的极限荷载Pu、标准荷载Pk（荷载分项系数取1.3）和开裂荷载Pcr。由标准荷载Pk确定每级加载值，并计算每级荷载下的挠度值。进入试验室后应将计算书交给试验指导老师，否则不允许参加本次试验。

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