大工道桥工程实验(二)离线作业标准答案.doc

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层次：

（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：

测定土体的压缩变形与荷载的关系。

二、实验原理：

1、计算公式

（1）试样初始孔隙比：

（=2.72g/）

（2）各级压力下试样固结变形稳定后的孔隙比：

（3）土的压缩系数：

（）

（4）土的压缩模量：

（）

三、实验内容：

1、实验仪器、设备：

DGY—ZH1.0型杠杆式压缩仪，杠杆比为1∶12

a.压缩容器：

环刀，截面积F=30，直径=61.8mm，高H=20mm。

b.百分表。

c.砝码：

0.125，0.313，0.625，1.25，2.5，5，10。

d.台架主体：

杠杆装置，加压框架。

2.天平：

称量500g，感量0.01g。

3.其它设备：

秒表，削土刀，浅盘，铝盒等。

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

50

2

100

3

200

10

400

1

3、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=百分表初始读数h0=

试验所加的各级压力（kPa）p

50

100

200

400

各级荷载下固结变形稳定后百分表读数（mm）hi

25

5

2

25

总变形量（mm）

=h0-hi

5

5

44

2

仪器变形量（mm）

Δi

0.122

0.220

0.275

0.357

校正后土样变形量（mm）

Δhi=-Δi=h0-hi-Δi

24

24

47

44

各级荷载下的孔隙比

ei

44

44

74

4

土的压缩系数（MPa-1）

a1-2

47

土的压缩模量（MPa）

Es1-2

77

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？

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）150mmX200mmX1200mm

2．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

支座1（f1）

支座2（f2）

跨中（f3）

1

10kN

90

91

49

-41.5

2

20kN

86

83

85

0.5

3

30kN

82

75

26

-52.5

4

40kN

78

68

66

-7

5

50kN

75

62

11

-57.5

6

60kN

71

57

52

-12

7

70kN

67

52

3

-56.5

8

80kN

64

48

50

-6

9

90kN

60

43

6

-45.5

10

100kN

57

39

65

17

起裂荷载

40kN

破坏荷载

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

1

10kN

36

50

58

88

2

20kN

99

168

109

174

3

30kN

258

376

300

310

4

40kN

445

760

497

448

5

50kN

561

1095

652

570

6

60kN

696

1425

832

731

7

70kN

843

1760

1022

842

8

80kN

952

2021

1156

957

9

90kN

1068

2305

1306

1046

10

100kN

1187

2593

1457

1170

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？

最大荷载C30混凝土，，，HRB335钢筋，

环境取为一类，保护层厚度取为20mm。

界限的相对受压区为，取，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）

22 

 20

 69.54

500

0.51

2.06*105 

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

27

26

26.5

18

19

18.5

1000

-68

-72

-70

53

51

52

34

37

35.5

1500

-100

-106

-103

78

76

77

52

55

53.5

2000

-133

-142

-137.5

108

101

102.5

69

73

71

1000

-67

-70

-68.5

51

50

50.5

35

37

36

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

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

②

③

500

0

0.075

0.125

0

1000

0

0.145

0.253

0

1500

0

0.220

0.377

0

2000

0

0.285

0.502

0

1000

0

0.142

0.251

0

0

0

0.001

0.002

0

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，腹赶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

将振动信号转换成电荷信号输出

动态测试系统

DH5922

采集振动传感器输出的电信号，并将其转换成数字量传递给计算机

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）

61

185

2035

1850

10

12.7

34.35

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

1

2

3

4

5

6

第i个

波形

波峰

时间

1.5615

2.9255

1.5745

9.358

2.568

1.5615

幅值

500.73

518.79

490.20

424.32

436.28

500.73

波谷

时间

1.5751

2.938

1.588

9.3715

2.5818

1.5751

幅值

-512.45

-492.83

-474.27

-383.27

-436.95

-512.45

第i+n个波形

波峰

时间

1.7505

3.1405

1.762

9.5445

2.781

1.7505

幅值

341.18

370.39

334.59

297.06

293.01

341.18

波谷

时间

1.7635

3.155

1.7745

9.559

2.7945

1.7635

幅值

-316.74

-350.98

-360.56

-279.24

-303.95

-316.74

间隔n

7

8

7

7

8

7

周期/s

0.027

0.02688

0.0268

0.0266

0.02662

0.027

频率/Hz

37.037

37.202

37.313

37.594

37.566

37.037

阻尼比ζ

0.0821

0.0719

0.0823

0.0825

0.0721

0.0821

根据公式：

（1）、

（2）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？

最为关心的技术指标为：

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；

使用注意事项：

量程范围：

调整量程范围，使实验数据达到较好的信噪比。

调整原则：

不要使仪器过载，也不要使得信号过小。

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