土木工程結(jié)構(gòu)試驗的創(chuàng)新研究

劉曉丹　鄭秀梅　王靜

摘 要：鋼桁架靜載試驗是土木工程專業(yè)《結(jié)構(gòu)試驗》課程的主要試驗之一，本試驗使學生能夠進一步掌握常用儀器、儀表的性能、安裝和使用方法，及靜載試驗方法，提高學生的動手能力，充分把理論知識運用到實踐中去。我學院的結(jié)構(gòu)實驗室利用現(xiàn)有資源開展土木工程專業(yè)鋼桁架靜載試驗的研究。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)試驗；鋼桁架；彎矩

土木工程結(jié)構(gòu)試驗是土木工程專業(yè)中一門實踐性很強的專業(yè)技術(shù)課程。近年來發(fā)展的大量大跨、超高、復雜結(jié)構(gòu)的計算理論都離不開試驗研究。因此，土木工程結(jié)構(gòu)試驗在土木工程結(jié)構(gòu)科學研究和技術(shù)革新方面起著重要作用。目前，國內(nèi)各高校的土木工程結(jié)構(gòu)試驗教學實驗主要以靜力實驗為主，而對于動力部分教學實驗基本停留在簡單構(gòu)件的動力特性測試上，甚至有些高校還是空白。我校從2012 年開始采用了鋼行架結(jié)構(gòu)試驗教學。

1 實驗目的和要求

1.1 時間安裝

有四人把電阻應變片粘貼好的砼試件抬到實驗室安裝地，另外四人把反力架的螺帽旋開把鋼橫梁（每兩人抬一邊），再把試件擱置到橫梁上。兩區(qū)距離做好記號，安裝分配梁并固定好；同時，另外同學把電阻應變片導線與靜態(tài)電阻應變儀連接好，并做好記錄進行編號一一對應檢查，確保準確無誤。去分配梁的中間點位置安裝液壓千斤頂（在其上面有機械式傳感器）。最后再次檢查各螺帽是否擰緊，檢查導線是否一一對應，檢查儀器是否正常工作。

1.2 實驗過程

第一步，預先加荷載，以確保儀器能正常工作和各接觸點接觸是否到位。第二步，開始按照預先設定的荷載進行加載。在加載的同時，我們在觀察構(gòu)件表面的和儀器數(shù)據(jù)。第三步，在加載到我們預先設計好開裂荷載前時，我們特別的慢慢的家在防止因為加載過快而導致不能看到開裂的準確荷載。在這一步，看到在荷載作用下，梁上部受壓混凝土開始出現(xiàn)裂縫，隨著荷載加大，裂縫不斷延伸，寬度不斷擴大。第四步，當構(gòu)件出現(xiàn)裂縫后，就一直加載到受壓區(qū)混凝土被壓碎。在這過程中看見混凝土被慢慢的壓碎。

2 加載和測試方案設計

2.1 利用靜載反力試驗臺上液壓設備和荷載分配梁系統(tǒng)，對梁跨三分點處施集中荷載，使梁在跨中形成純彎曲段。因此，在純彎曲段內(nèi)任選兩個截面，沿梁高度上分別布置四個混凝土應變測點，以觀測該截面處混凝土壓應變和軸的變化情況。為試件的變形情況，沿梁長（包括梁的跨中和兩個集中力作用點處）布置了一定數(shù)量的位移傳感器。考慮到支座處可能也有下沉，在支座處也安裝了位移表。具體測點布置方案如圖1所示（撓度、應變等）

2.2 荷載分級原則上是以正常使用階段荷載標準值的20%為一級，開裂荷載附近加載量應適當減少，不宜大于正常使用階段荷載標準值的5%。超過正常使用極限狀態(tài)以后，每級加載量減少至荷載標準值的10%，接近極限承載能力時，每級荷載不宜大于5%。

2.3 量程和精度要求選擇各種量測儀器儀表本次試驗采用如下儀表：

2.4 （1）混凝土應變h——，采用附著式應變計測量；（2）受拉主筋應變——，采用靜態(tài)電阻應變儀和函數(shù)記錄儀；（3）梁的撓曲變形——，采用百分表、千分表和位移計。

第一排縱筋合力中心至近邊舉例：35mm跨中彎矩調(diào)整系數(shù)：1.00

支座彎矩調(diào)整系數(shù)：1.00 最大裂縫寬度：0.30mm

自動計算梁自重：是由永久荷載控制時永久荷載分項系數(shù)——：1.35 由可變荷載控制時永久荷載分項系數(shù)——：1.20 可變荷載分項系數(shù)——：1.40 可變荷載組合值系數(shù)ψc：0.70 可變荷載準永久值系數(shù)ψq：0.40

3 儀器名稱及主要規(guī)格

6 結(jié)語

經(jīng)過測試比較，理論彎矩計算均勻增大，而實測彎矩值產(chǎn)生突變，不符合要求。其原因是：主要有四方面原因：第一，構(gòu)件的平整度、截面尺寸是否準確、混凝土實際保護層的厚度等施工質(zhì)量會使計算值與實際抗彎承載力產(chǎn)生差異。第二，應變片的粘貼位置會產(chǎn)生差異；傳感器的精度會產(chǎn)生差異；百分表的位置影響；手持式應變儀的讀數(shù)影響。第三，應變片的溫度補償產(chǎn)生差異；選用設備的量程不合理；讀書間隔時間相差過大。第四，各種人為因素，儀器操作的熟練程度，實驗室儀表出現(xiàn)碰撞，度數(shù)出現(xiàn)誤差，沒有預加載。

基金項目：本文系佳木斯大學教育科學研究專項課題研究內(nèi)容 JKB2012-015。

作者簡介：劉曉丹（1979- ），女，漢族，吉林白山人，碩士，講師，研究方向：結(jié)構(gòu)工程。