橋梁結(jié)構(gòu)試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書樣本

《橋梁結(jié)構(gòu)試驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書同濟(jì)大學(xué)橋梁實(shí)驗(yàn)室二〇〇九年三月

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u實(shí)驗(yàn)一接橋方式和靜態(tài)電阻應(yīng)變儀使用 敏捷度系數(shù)導(dǎo)線電阻應(yīng)變計(jì)電阻表2-3（續(xù)）應(yīng)變計(jì)連接序號用途現(xiàn)場實(shí)例與采集箱連接輸入?yún)?shù)方式五全橋(4片工作片)合用于只測拉伸壓縮應(yīng)變敏捷度系數(shù)導(dǎo)線電阻應(yīng)變計(jì)電阻泊松比方式六全橋(4片工作片)合用于只測彎曲應(yīng)變敏捷度系數(shù)導(dǎo)線電阻應(yīng)變計(jì)電阻實(shí)驗(yàn)三簡支梁自振特性參數(shù)測定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)竣睂W(xué)習(xí)用自由振動(dòng)法和逼迫振動(dòng)法測構(gòu)造物頻率、振型、阻尼比等自振特性參數(shù)辦法。⒉理解電磁激振，加速度計(jì)測振兩套儀器功能和使用。⒊初步理解用模態(tài)實(shí)驗(yàn)法測自振特性參數(shù)辦法。二、實(shí)驗(yàn)規(guī)定⒈畫出實(shí)驗(yàn)儀器配套框圖，弄清實(shí)驗(yàn)原理，理解所用儀器技術(shù)性能并學(xué)會(huì)操作。⒉計(jì)算鋼簡支梁各階固有頻率，作為實(shí)驗(yàn)盼望值，并將實(shí)測值與之比較。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備JZ-1型電動(dòng)式激振器 1臺(tái)ZJY-601A型振動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀 1臺(tái)YJ-2壓電式加速度計(jì) 2枚DASP動(dòng)態(tài)信號采集儀 1套四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和環(huán)節(jié)⒈熟悉儀器由指引教師簡介各儀器性能指標(biāo)以及它們之間配套原理。⒉實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備⑴熟悉ZJY-601A型振動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀上各鍵、鈕、表頭等，并將它們置開機(jī)前規(guī)定狀態(tài)（電源關(guān)閉）。⑵把激振器安裝在梁3L/8位置。⑶把傳感器安頓在梁（質(zhì)量塊位置）上。⑷所有儀器接線完畢，須檢查的確無誤，方可開機(jī)。⑸依照被測振動(dòng)幅值、頻率等選取適當(dāng)衰減檔。⑹用手輕輕點(diǎn)觸實(shí)驗(yàn)梁使其自由振動(dòng)，觀測每個(gè)點(diǎn)與否均有輸出，逐點(diǎn)調(diào)節(jié)。至此，所有準(zhǔn)備工作就緒。⒊實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)⑴逼迫振動(dòng)法①頻率測量：逐級調(diào)撥振教儀上頻率調(diào)節(jié)鈕，使激振器輸出力推動(dòng)梁體振動(dòng)，并觀測分析儀上信號輸出，尋找共振峰值，在確為最大幅值處，記錄下相應(yīng)頻率，并觀測、擬定每個(gè)頻率相應(yīng)各測點(diǎn)相位。如此繼續(xù)下去，找出第2、第3頻。②振型測試：將傳感器從梁上取下，只剩一枚，繼續(xù)做振型測試（也可以用各種拾振器一起測）。按前述辦法，在各共振頻率處，固定振源頻率、幅值不變，沿梁長度方向逐點(diǎn)測量幅值，從f1、f2到f3為止，并記錄各相應(yīng)值，繪制振型曲線。③繪制共振曲線：用1個(gè)通道（即1個(gè)傳感器）記錄共振頻率f1（或f2、f3）附近頻率響應(yīng)。詳細(xì)以2Hz為間隔，在共振頻率前、后掃描，并記錄下響應(yīng)信號頻率和幅值。以頻率為橫坐標(biāo)，輸出幅值為縱坐標(biāo)，繪制共振曲線。在曲線上用半功率帶寬法求阻尼測量：該項(xiàng)測量只規(guī)定做某階頻率。⑵自由振動(dòng)衰減法以小橡皮錘在梁跨中單擊，記錄梁自由振動(dòng)曲線。重復(fù)記錄三次。分析梁頻率和阻尼比。⑶模態(tài)實(shí)驗(yàn)法由指引教師為同窗演示模態(tài)實(shí)驗(yàn)（全過程）。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（至少應(yīng)涉及如下內(nèi)容）⒈測量簡支梁幾何尺寸，計(jì)算1、2、3階固有頻率，并與實(shí)測值比較。{等截面簡支梁前三階頻率計(jì)算公式：式中：為各階圓頻率，為抗彎剛度，為單位質(zhì)量，為梁長。}⒉依照逼迫振動(dòng)和自由振動(dòng)實(shí)測記錄數(shù)據(jù)，求出三階頻率和振型曲線，并求阻尼比。⒊自行設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)測試儀器框圖、登記表格等。實(shí)驗(yàn)四數(shù)顯回彈儀和超聲波探測儀使用一、數(shù)顯回彈儀使用⒈實(shí)驗(yàn)?zāi)竣爬斫鈹?shù)顯回彈儀功能和性能。⑵熟悉掌握ND數(shù)顯回彈儀用法。⒉實(shí)驗(yàn)儀器ND型回彈儀 1個(gè)ND顯示屏 1臺(tái)測試鋼鉆 1塊混凝土梁 1根30cm鋼尺、石筆 若干⒊實(shí)驗(yàn)過程⑴由指引教師簡介ND型數(shù)顯回彈儀功能和用法⑵磨平混凝土梁表面，在梁上畫16個(gè)3×3cm方格⑶儀器操作①將回彈儀與顯示屏相連②按“ON”鍵，打開儀器儀器先顯示：回彈儀及顯示屏編號；軟件版本和電池使用壽命等。（如無顯示，應(yīng)更換電池）儀器接著顯示測試界面，如右圖（圖中值為儀器最后一次使用時(shí)值）。③輸入基本參數(shù)（見附錄，本教學(xué)實(shí)驗(yàn)不設(shè)這項(xiàng)）④雙手持回彈儀在梁上稍用力頂推一下，使回彈儀撞桿彈出。⑤雙手持回彈儀將回彈儀對準(zhǔn)被測混凝土梁上方格交會(huì)點(diǎn)（注意必要與被測面保持垂直），用力按下，儀器發(fā)出一聲響，顯示屏即顯示測值。⑥重復(fù)以上過程，共測16點(diǎn)。⑦按END鍵結(jié)束測試，儀器自動(dòng)計(jì)算并輸出平均值、最大最小值和混凝土強(qiáng)度等參數(shù)。⑧雙手持回彈儀在梁上稍用力頂推一下，使回彈儀撞桿收回。⒋實(shí)驗(yàn)規(guī)定⑴實(shí)驗(yàn)前詳細(xì)閱讀本實(shí)驗(yàn)附錄中儀器闡明某些。⑵本儀器為高檔電子儀器，價(jià)格昂貴，使用中請愛惜、愛護(hù)。⒌附錄⑴儀器技術(shù)參數(shù)可存儲(chǔ)5000次測量值，LCD為128×128RS232接口，可打印或與PC機(jī)連接沖擊能量：2.207Nm測量范疇：10～70N/mm2測試精度：±0.2R溫度范疇：-10O℃～+60O℃電池：6×LR6，1.5V，60h⑵基本設(shè)立顯示屏上菜單ImpactDirection(沖擊方向)ImpactDirection(沖擊方向)MeanValue（均值）MeasureSeriesNo.（測試編號）Conversion（換算）Corrections（修正）DisplayRange（顯示范疇）LimitValues（限值）Language（語言）Data/Time（日期/時(shí)間）DataOutput（數(shù)據(jù)輸出）Selectby↑↓StartbySTARTEndbyEND①?zèng)_擊方向回彈值與強(qiáng)度轉(zhuǎn)換關(guān)系，總是與沖擊方向關(guān)于。非水平測試時(shí)，依照預(yù)先設(shè)立方向自動(dòng)校正回彈值。②計(jì)算平均值測試n（n可預(yù)設(shè)）次后，將自動(dòng)計(jì)算平均值，或按“END”計(jì)算平均值。③測試編號每測試完一次后，編號自動(dòng)增長。④換算a)混凝土強(qiáng)度單位有N/mm2，MPa，psi及kg/cm2可選。b)通過轉(zhuǎn)換曲線，由回彈值R可計(jì)算混凝土強(qiáng)度。儀器內(nèi)置有兩條曲線：7天（β7）齡期和14-56天（β28）齡期混凝土換算曲線。SetCurveNr=1SetCurveNr=1a=+0.0152b=+0.65c=-7.2β(N/mm2)=aR2+bR+c=+0.015R2+0.65R-7.2Adjustby↑↓←→EndbyMENUorEND用鍵盤可自行編設(shè)5條換算關(guān)系曲線。用某一類混凝土構(gòu)件可以擬定回彈值R和抗壓強(qiáng)度β之間關(guān)系。固定構(gòu)件（如在構(gòu)件上加40KN壓力），彈擊20次，然后對這些構(gòu)件做抗壓破壞測試，得出抗壓強(qiáng)度。然后從R和β一一相應(yīng)值算出曲線數(shù)學(xué)形式。⑤修正a)形狀修正因子αs原則β7和β28曲線是用200mm立方試塊做實(shí)驗(yàn)得出。若要用它們來測定其他形狀構(gòu)件，必要用αs進(jìn)行修正。b)時(shí)間修正因子αt用時(shí)間修正因子可修正混凝土齡期影響。齡期750100200400800時(shí)間因子1.2-1.01.00.940.870.790.7時(shí)間修正因子在測試圖中不顯示，它和測試數(shù)據(jù)在一起。c)異常值刪除異常值可用“print”鍵刪除進(jìn)行如下設(shè)立后，可自動(dòng)進(jìn)行刪除異常值：0不刪除異常值M1刪除最大最小值，但至少要有6個(gè)測試值M3刪除偏離平均值20%值，彈擊次數(shù)會(huì)依照所刪除次數(shù)自動(dòng)減少。當(dāng)儀器發(fā)出4聲時(shí)，表白規(guī)定用新值代替刪除值。⑥顯示范疇可以調(diào)節(jié)測試范疇。⑦限值處在該限值范疇內(nèi)回彈值才有效，該限值不保存。⑧語言英語、法語、德語、日語、意大利語等可選取。⑨日期/時(shí)間內(nèi)部時(shí)鐘將測試日期、時(shí)間與測試值共同保存。⑩數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)格式為RS232C：9600，N，8，1。當(dāng)達(dá)到最大存儲(chǔ)量時(shí)，最早值被覆蓋?？砂褦?shù)據(jù)傳播到PC機(jī)、刪除內(nèi)存數(shù)據(jù)、顯示內(nèi)存數(shù)據(jù)、打印等。⑶檢查測6000次后，必要在測試鋼鉆(No.31009000)上檢查回彈儀。將鋼鉆放在結(jié)實(shí)、光滑表面，沖擊桿端與鋼鉆接觸面必要清潔。必要達(dá)到鋼鉆上所標(biāo)注標(biāo)定值（普通為80±2）。若超過容許范疇，必要送至計(jì)量中心進(jìn)行校準(zhǔn)。二、超聲波探測儀使用⒈實(shí)驗(yàn)?zāi)竣爬斫鈹?shù)字超聲波探測儀功能和使用性能。⑵熟悉掌握TICO型超聲波探測儀用法。⒉實(shí)驗(yàn)儀器TICO型超聲波探測儀 1臺(tái)壓電發(fā)射、接受傳感器 各1個(gè)帶裂縫混凝土梁 1根30cm鋼尺、石筆 若干⒊實(shí)驗(yàn)過程⑴由指引教師簡介TICO型超聲波探測儀功能和用法⑵擬定被測混凝土梁，在裂縫處畫線⑶儀器操作①將傳感器與儀器相連②按“ON”，打開儀器（注意必要先將傳感器與儀器連線再打開電源）。儀器先顯示：儀器編號；軟件版本和電池使用壽命等。（如無顯示，應(yīng)更換電池）儀器接著顯示測試界面，如右圖（圖中值為儀器最后一次使用時(shí)值;詳細(xì)闡明見附錄）。③混凝土強(qiáng)度測定采用非直接傳遞辦法（如下(右邊)圖）a)定測量點(diǎn)，在測量點(diǎn)上涂凡士林；b)在菜單上設(shè)定距離、實(shí)驗(yàn)號和R；c)按自動(dòng)儲(chǔ)存模式測試。按START鍵，在“t”顯示過程中，穩(wěn)定3秒鐘，聽到一聲響聲，并顯示速度值。按STORE鍵存儲(chǔ)。如重新做，按START鍵。④裂縫深度測量（參閱右圖“裂縫測量界面”）a)在試件上畫距離b和2b；b)按START鍵，b欄顯示距離，同步發(fā)出聲波；c)把傳感器安放在b-b，只要測量值穩(wěn)定3秒鐘，聽到一聲響聲，顯示t1值。按STORY鍵存儲(chǔ)；d)把傳感器安放在2b-2b，只要測量值穩(wěn)定3秒鐘，聽到一聲響聲，顯示t1值。按STORY鍵存儲(chǔ)；e)在c欄內(nèi)顯示裂縫深度。注意：t2必要不大于兩倍t1，否則裂縫深度不會(huì)被顯示。⒋實(shí)驗(yàn)規(guī)定⑴實(shí)驗(yàn)前詳細(xì)閱讀本實(shí)驗(yàn)附錄中儀器闡明某些。⑵本儀器為高檔電子儀器，價(jià)格昂貴，使用中請愛惜、愛護(hù)。⒌附錄⑴儀器技術(shù)參數(shù)固定存儲(chǔ)250次測量值，LCD為128×128RS232接口與PC機(jī)連接測量范疇：15～6550μs（54KHz傳感器）辨別率：0.1μs電壓脈沖：1KV脈沖率：3Hzefgefghi溫度范疇：-10O℃～+60O℃電池：6×LR6，1.5V，30小時(shí)⑵混凝土強(qiáng)度測試界面水泥類型：P為波特蘭水泥；B為爐灰水泥。a——濕度或其他影響修正系數(shù)b——輸入回彈值c——測試號d——傳感器之間聲波傳遞時(shí)間e——傳感器之間距離（單位可選）f——脈沖速度v=1/tg——混凝土強(qiáng)度（單位可選）h——操作批示⑶菜單設(shè)定①兩發(fā)射和接受傳感器之間距離（用箭頭鍵輸入）②回彈值R通過回彈儀和脈沖速度結(jié)共計(jì)算混凝土強(qiáng)度（CUR69和TNO，荷蘭原則）。該數(shù)學(xué)關(guān)系由700個(gè)實(shí)驗(yàn)樣本導(dǎo)得。在R平均值被輸入后，還必要輸入水泥型號。只有在脈沖速度如下圖范疇內(nèi)時(shí)（如R30狀況下，v必要在3900m/s到4450m/s），強(qiáng)度數(shù)據(jù)才會(huì)顯示。③修正系數(shù)影響脈沖速度得不但是混凝土強(qiáng)度，尚有其他因素，如溫度、濕度和鋼筋位置等等。規(guī)范BS1881-203描述了這種影響。這兒可以用箭頭鍵輸入系數(shù)。這個(gè)系數(shù)乘以測量時(shí)間，對的時(shí)間被顯示并被用來作進(jìn)一步計(jì)算。例子：溫度-4度，潮濕混凝土條件，脈沖速度增長7%。修正系數(shù)為0.93。④實(shí)驗(yàn)號（每次測量后自動(dòng)增長）⑤基本設(shè)定a)長度和強(qiáng)度單位選取(N/mm2,MPa,psi或kg/cm2)。b)標(biāo)定（如右圖）本機(jī)原則54Hz發(fā)射頻率。標(biāo)定可用標(biāo)定桿進(jìn)行