土木工程实验指导书：水泥实验路基路面工程实验测量学土木工程基础实验教学大纲等.docx

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1、土木工程实验指导书目录实验一土木工程实验简介和基础实训2实验二钢筋混凝土梁正截面受弯性能的比对实验（一）3实验三钢筋混凝土梁正截面受弯性能的比对实验（二）5实验四等强度梁应变测定实验、桥路变换接线实验6实验五裂健宽度测定、回弹法测强、钢筋探测11实验六钢筋混凝土梁正截面受弯性能的比对实验（三）19实验七钢筋混凝土梁正截面受弯性能的比对实验（四）22实验一：土木工程实验简介和基础实训一、实验目的1、了解土木工程实验的意义2、掌握粘贴电阻应变片的技术二、实验材料与辅助器具电烙铁、电阻应变片、砂纸、胶水、酒精、型钢、直尺、药棉、胶纸、万用表、导线、应变片接线端子、镶子、卷尺等。三、实验内容1、土木工

2、程实验的重要性2、土木工程实验目的和任务3、土木工程实验的分类4、主要仪器设备的介绍5、应变片的粘贴四、电阻应变片粘贴位置设计拟对工字钢梁受弯性能的测定试验，如图1-1所示，设计5个应变片的粘贴位置，并完成贴片工作。1/3=1/3=1/3He+-PiP图1-1工字钢梁受力简图五、应变片的粘贴步骤1、测点表面处理：首先用锂刀清除贴片处的漆层、油污、锈层等污垢，再用砂纸在试件表面打出与应变片轴线成45。的交叉纹路，磨至光滑，用蘸有酒精的药棉清洗试件的打磨部位，直至药棉上不见污渍为止，待酒精挥发，表面干燥，方可进行贴片。2、应变片粘贴：先在试件上沿贴片方位划出十字交叉标志线，在试件表面的定位标记处和

3、应变片基底上，分别涂一层胶水，用手指捏住应变片的引线，将应变片放置于试件上，且应变片基准线对准试件的标志线。盖上胶纸，用拇指沿应变片朝一个方向滚压，手感由轻到重，挤出气泡和多余的胶水，报账黏结层尽可能薄而均匀，且避免应变片滑动或转动。必要时加压12分钟，使应变片粘牢。景观适宜的干燥时间后，轻轻揭去薄膜，观察粘贴情况，如在敏感栅部位有气泡，应将应变片铲除，重新清理重新贴片。3、导线的连接：导线与应变片引线的连接最好用接线端子片作为过渡，接线端子片用胶水固定于试件上，导线头和接线端子片上的铜箔都预先挂锡，然后将应变片引线和导线焊接在端子片上，不能出现“虚焊最后，用胶布将导线固定在试件上。4、应变片

4、的粘贴质量检查：万用表量测应变片的绝缘电阻，观察应变片的零点漂移，漂移值小于5（3分钟之内）任务合格。5、绝缘处理：用绝缘胶带将焊接裸露处与构件隔绝，同时将两线隔绝；用胶带将线固定在构件上，同时留有松弛段，胶带包紧即可，切忌过厚6、防水和防潮处理：防潮措施必须在检查应变片质量合格后立即进行，用松香石蜡或凡士林涂于应变片表面，使应变片与空气隔离达到防潮目的。防水处理采用环氧树脂胶，在应变片上涂上环氧树脂胶，待风干。实验二：钢筋混凝土梁正截面受弯性能的比对实验（一）一、实验目的根据钢筋混凝土少筋梁和适筋梁的配筋图，选取并绑扎钢筋。二、实验材料与辅助器具64铅丝、66钢筋、（I）IO钢筋、钩子、电烙

5、铁、电阻应变片、砂纸、胶水、酒精、型钢、直尺、药棉、胶纸、万用表、导线、应变片接线端子、镶子、锂刀等。三、实验简图请根据钢筋混凝土少筋梁和适筋梁的配筋图，选取所需钢筋，量测钢筋长度是否与图示相符，并绑扎钢筋，见图2-1和图2-2。四、实验内容1、实验前，均预留三根长50Omm的受力主筋，用作测试其应力应变关系：少筋梁的64铅丝和适筋梁的。10钢筋。2、对受力钢筋分别预埋电阻应变片，贴片后要作特别的保护：用绝缘胶带包住应变片，包住即可，切忌太厚、太紧。3、需用钢丝把箍筋和纵向钢筋绑扎结实，最后做标记。图21少筋梁配筋图图22适筋梁的配筋图实验三：钢筋混凝土梁正截面受弯性能的比对实验（二）一、实验

6、目的根据钢筋混凝土少筋梁和适筋梁的配筋图，浇筑混凝土梁。二、实验材料与辅助器具P.C32.5水泥、砂、石、手持振动棒、HCZT-I振动台、铲、搅拌盘、试模等。三、实验简图请根据图21和图22,浇筑C25混凝土梁。四、实验内容1、设计C25混凝土的配合比，每组拌制571混凝土。2、浇筑混凝土梁（少筋梁和适筋梁），并振捣密实。3、制作15OmmXI50mmX15mm混凝土立方试块三联，用作测定28d混凝土的抗压强度。五、实验步骤1、混凝土配合比设计混凝土的设计等级为C25,要求强度保证率95%,该施工单位无历史统计资料。施工要求坍落度为5570mm,施工现场混凝土由人工拌制，机械振捣。原材料及系数

7、包括：P.C32.5水泥、水泥强度富余系数取1.0、碎石最大粒径20mm、混凝土拌合物的假设质量为23502450kgm30确定实验中所需普通水泥、砂、碎石、水的用量。（混凝土配合比设计请参考土木工程材料P126136的“4.4普通混凝土的配合比设计及质量控制”）2、人工拌合将称好的砂料、水泥放在铁板上，用铁铲将水泥和砂料翻拌均匀，然后加入称好的粗骨料（碎石），再将全部拌合均匀。将拌合均匀的拌合物堆成圆锥形，在中心挖一个凹坑，将称量好的水（约一半）倒入凹坑中，勿使水溢出，小心拌合均匀。再将材料堆成圆锥形，在中心挖一个凹坑，倒入剩余的水，继续拌合。每翻一次，用铁铲在全部拌合物面上压切一次，翻拌一

8、般不少于6次。拌合时间（从加水算起）随拌合物体积不同，宜按下规定进行：拌合物体积为30501,59min；拌合物体积超过501时,912min。3、振捣混凝土梁：将混凝土拌合物装入模板内，装料时应用抹刀插捣，并使混凝土拌合物高出模板口；插入振动棒，沿着梁纵向移动，振动应持续到表面出浆为止，不得过振；用水泥刀抹平梁的上表面至光滑。凝土立方试块：将混凝土拌合物一次装入试模，装料时应用抹刀沿各试模壁插捣，并使混凝土拌合物高出试模口；试模应附着或固定在振动台上，振动时试模不得有任何跳动，振动应持续到表面出浆为止，不得过振。4、养护采用标准养护的试件，应在温度为205。C的环境下静置一昼夜至二昼夜，然后

9、编号、拆模“拆模后应立即放入温度为202七，相对湿度为95%以上的标准养护室中养护，或在温度为202。C的不流动的Ca（OH）2饱和溶液中养护，彼此间隔为1020mm,试件表面应保持潮湿，并不得用水直接冲淋。同条件养护试件的拆模时间可与梁的拆模时间相同，拆模后，试件仍需保持同条件养护；标准养护龄期为28d（从搅拌加水开始计时）。实验四：等强度梁应变测定实验、桥路变换接线实验一、实验目的1、掌握用电阻应变片测量应变的原理2、掌握静态电阻应变仪的使用二、实验材料与辅助器具BDQ-I型等强度梁实验装置、电阻应变片、静态电阻应变仪、导线、游标卡尺、钢尺。三、实验内容1、测定等强度梁上特定位置应变，检验

10、各截面上应变（应力）相等2、测量电桥中的用不同接法测量应变四、实验原理1、BDQ-I型等强度梁实验装置BDQ-I型等强度梁实验装置简图如图4-1所示，电阻应变片已贴好，等强度梁为低碳钢，弹性模量E越206GPa,泊松比为0.28。M（x）西W(X)=呼式中，ZF荷载;1底座，2一等强度梁，3一应变片，4碳码（200克/个），5水平调节螺钉。图4-1等强度梁实验装置简图等强度梁如图4-2,梁厚h,梁长1,梁宽为b（x）o梁的截面成等腰三角形，集中力F作用在三角形顶点。梁内各截面产生的应力是相等的，表面任意位置的应变也相等，因此也称为等应力梁，其理论计算公式为：1一一荷载作用点到测试点的距离;b梁

11、的宽度；h梁的厚度；E弹性模量；图4-2等强度梁及电阻应变片贴片位置示意图表4-1等强度梁尺寸参数表编号项目符号单位尺寸或参数1梁的高度hmm42梁固定端的宽度bmm463荷载作用点到测试点的距离1mm3000.024弹性模量EGPa2065泊松比0.282、静态电阻应变仪应变测量时，欲测试件或构件表面某点的相对变化量A1Z1即应变,将阻值为R的电阻应变片粘贴在试件或构件被测处，当试件或构件受外力作用产生变形时，应变片将随之产生相应的变形，根据金属丝的应变电阻效应，应变片阻值发生变化，在一定范围内，应变片电阻的相对变化量AR很与试件或构件的相对变化量成线性关系，即(1)K式中称为应变片的灵敏系

12、数。由于应变很小，很难直接测得，但由上式可知，只要测得AR,就可求得应变o为此，我们通常将电阻应变片组成如下图所示的测量电桥。图中Uo为供桥电压,Ui为电桥输出电压,R1R4为电阻应变片。B图4-3测量电桥Ui根据电桥原理可得tt-R1R4R,R%。（R在电桥中R1=R2=R3=R4=R,若Ri、R2、R3、R4均有相应的电阻增量ARi、R2,R3.R4时，电桥输出电压（忽略高次微量）U_U0(AR1_R2RiRayiVORF+-F;Ui=一八=/由此可得应变仪的读数应变d为被测量经测量电桥，通过模拟放大，A/D转换，由单片微计算机实时控制,完成数据采集计算处理、显示、传输；通过单片微计算机还

13、实现了半桥、全桥选择，测量通道切等实时控制。五、实验步骤1、单臂（多点）半桥测量采用半桥接线法：将等强度梁上四个应变片（Ri、R2、R3、R4）分别接在电阻应变仪14通道的接线柱A、B上，补偿块上的应变片接在接线柱B、C上（见图4-4）O载荷为零时，按顺序将应变仪每个通道的初始显示应变记录下来，然后按每级20Og逐级加载至IOoOg,记录各级载荷作用下的应变读数。54321：他建世弟A电应变仪上多点测量接法电桥多点接线原理图44单臂半桥接线法2、双臂半桥测量采用半桥接线法：取等强度梁上、下表面各一片应变片（Ri、R2或R3、R4）,在应变仪上选一个通道，按图4-5a接至接线柱A、B和B、C上，

14、然后进行实验，加载步骤同Io3、相对两臂全桥测量采用全桥接线法：取等强度梁上表面（或下表面）两片应变片（Ri、R3或R2、R4）,在应变仪上选一个通道，按图4-5b接至接线柱A、B和C、D上，再把两个补偿应变片接到B、C和A、D上，然后进行实验，加载步骤同1。4、四臂全桥测量采用全桥接线法：取等强度梁上的四片应变片（Ri、R2、R3、R4）,在应变仪上选一个通道，按图45c接至接线柱A、B、C、D上，然后进行实验，加载步骤同Io5、串联双臂半桥测量采用半桥接线法：取等强度梁上四片应变片（Ri、R2、R3、R4）,在应变仪上选一个通道，按图4-5d串联后接至接线柱A、B和B、C上，然后进行实验,

15、加载步骤同I06.并联双臂半桥测量采用半桥接线法。取等强度梁上四片应变片（Ri、R2、R3、R4）,在应变仪上选一个通道，按图4-5e并联后接至接线柱A、B和B、C上，然后进行实验,加载步骤同Io六、实验结果的处理1、计算出以上各种测量方法下，AF的应变的平均值,并计算它们与理论应变值的相对误差。2、比较各种测量方法下的测量灵敏度。3、比较单臂多点测量实验值，理论上等强度梁各横截面上应变（应力）应相等。七、思考题1、分析各种测量方法中温度补偿的实现方法。2、采用串联或并联测量方法能否提高测量灵敏度。注：理论应变值是指等强度梁表面测点理论计算应变值；实验应变值是指实验测试的应变值；测量灵敏度是指实验应变值与读书应变值的比值；相对误差=（实验应变值一理论应变值）/理论应变值*100%