大工土木工程实验(二)

实验一：混凝土实验

一、实验目的： 1、熟悉混凝土的技术性质和成型养护方法；2、掌握混凝土拌合物工作性的测定和评定方法；3、通过检验混凝土的立方体抗压强度，掌握有关强度的评定方法。 二、配合比信息： 1．基本设计指标

（1）设计强度等级 C30 （2）设计砼坍落度 30－50mm 2．原材料

（1）水泥：种类 复合硅酸盐水泥 强度等级 32.5 （2）砂子：种类 河砂 细度模数 细度模数2.6 （3）石子：种类 碎石 粒 级 5-31.5mm，连续级配 （4）水： 洁净的淡水或蒸溜水 3．配合比：(kg/m3)

材料 1m3用量(kg) 称量精度 15L用量(kg) 水泥 475 ±0.5% 7.125 砂 600 ±1% 9.0 碎石 1125 ±1% 16.875 水 200 ±0.5% 3 水灰比 0.42 -- 0.42 砂率 35% -- 35%

三、实验内容：

第1部分：混凝土拌合物工作性的测定和评价

1、实验仪器、设备： 电子称、量筒、坍落度筒、拌铲、小铲、捣棒 、拌合板、金属底板。 2、实验数据及结果

工作性参数 坍落度，mm 粘聚性 保水性 测试结果 40 良好 良好

第2部分：混凝土力学性能检验

1、实验仪器、设备： 标准试模、振动台、压力试验机、标准养护室。 2、实验数据及结果

试件编号 破坏荷载F，kN 抗压强度fcc，MPa 其中（fcc1# 713.5 2# 8.0 3# 870.2 F1000，A31.7 38.4 38.7 A=22500mm2） 抗压强度代表值，MPa 38.4

四、实验结果分析与判定：

（1）混凝土拌合物工作性是否满足设计要求，是如何判定的？

答：本次实验混凝土拌合物工作性满足设计要求。用坍落度筒测得坍落度值40mm，满足设计要求30-50mm;用捣拌在坍落的砼锥体侧面轻轻敲打，砼锥体逐渐下沉，判定实验砼粘聚性良好;砼底部未见较多淅浆也未见骨料外露，表

判定实验砼保水性良好。 （2）混凝土立方体抗压强度是否满足设计要求。是如何判定的？

答：本次砼立方体抗压强度满足设计要求。试件的抗压强度值为38.4MPa大于C30砼的试配强度38.2MPa，因此判定本次试验砼抗压强度满足设计要求。

实验二：钢筋混凝土简支梁实验

一、实验目的： 1、分析梁的破特征，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） 28;214 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 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 kN 10 kN 20 kN 30 kN 40 Kn 50 kN 60 kN 70 kN 80 kN 90 kN 100 kN 百分表读数 左支座（f1/mm） 右支座（f2/mm） 0.96 0.91 0.86 0.82 0.78 0.74 0.71 0.67 0. 0.60 0.57 4.99 4.91 4.83 4.75 4.68 4.62 4.57 4.52 4.48 4.43 4.39 40 138.3 跨中（f3/mm） 5.14 5.48 5.85 6.26 6.67 7.11 7.53 8.03 8.50 9.06 9.65 挠度/mm 0 0.405 0.840 1.310 1.775 2.265 2.725 3.270 3.775 4.380 5.005 起裂荷载(kN) 破坏荷载(kN) 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

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 荷载 10 kN 20 kN 30 kN 40 kN 50 kN 60 kN 70 kN 80 kN 90 kN 100 kN 应变值 测点4读数 36 99 258 445 561 606 843 952 1068 1187 测点5读数 50 168 376 760 1095 1425 1760 2021 2305 2598 测点6读数 58 109 300 407 652 632 1022 1156 1306 1457 测点7读数 88 174 310 448 570 731 842 957 1046 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？

答：实验构件为斜截面破坏，计算斜截面最大破坏荷载：C30砼，fC14.3N/mm2,l11m,HRB335钢筋，fy300N/mm2，环境取一类，保护层厚度取20mm，界限的相对受压区为0.55，取s45mm，h020045155mm，实验实测破坏荷载值M114.31501550.5510.50.55132.574kNm。138.3kN－132.574kN=5.726kN，因此实测值略大于计算值。

实验三：静定桁架实验

一、实验目的： 掌握杆件应力——应变关系与桁架的受力特点；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，掌握静力非破坏实验

基本过程；结合实际工程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) 22 内径(mm) 20 截面积(mm) 65.94 杆长度(mm) 500 线密度 (kg/m) 0.51 弹性模量(Mpa) 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） 1点 500 1000 1500 2000 1000 0 -34 -68 -100 -133 -67 0 上弦杆 2点 -36 -72 -106 -142 -70 0 均值 -35 -70 -103 力 475 951 1399 1点 27 53 78 104 51 0 腹杆 2点 26 51 76 101 50 0 均值 26.5 52 77 102.5 50.5 0 力 360 706 1046 1392 686 0 下弦杆 1点 2点 18 34 52 69 35 0 19 37 55 73 37 0 均值 18.5 35.5 53.5 71 36 0 力 251 482 727 9 4 0 -137.5 1868 -68.5 0 930 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） 500 1000 1500 2000 1000 0 挠度测量 表① 0 0 0 0 0 0 表② 0.075 0.145 0.220 0.285 0.142 0.001 表③ 0.125 0.253 0.377 0.502 0.251 0.002 表④ 0 0 0 0 0 0 ② 0.075 0.145 0.220 0.285 0.142 0.001 下弦杆 ③ 0.125 0.253 0.377 0.502 0.251 0.002 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：试验上弦杆、腹杆、下弦杆的内力计算理论数值分别为加载的1.0、0.74、0.5，通过第一部分内力计算结果杆件承载值基本小于理论计算值，可能产生的原因如下：实际的桁架节点由于约束的情况受实验影响较大，并非都为理想的铰结点，因此部分节点可以传递弯矩，而实际的桁架轴线也未必都通过铰的中心，且荷载和支座反力的作用位置也可能有所偏差，所以实际的内力值要与理论值有误差。

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：通过试验内力分析图可以看出，桁架承受向下的荷载时，特点是上弦杆受压，下弦杆受拉，腹杆受拉，若将实验桁架腹杆反向布置以后，腹杆由之前的受拉变为受压，但是受力的大小不变，为避免压杆失稳实验所用桁架布置形式比

假设的腹杆反向布置形式更优，受力更合理，更能发挥材料的作用。

实验四：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 拾振器 动态测试系统 电荷适配器 笔记本电脑 锤子 木制简支梁

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) 型号和规格 DH105 DH5922 用途 将振动信号转换成电荷信号输出 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 将压电传感器的电荷信号转换成电压信号 数据记录 敲击产生振动信号 用于试验敲击的振动源 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 第i个 波形 第i+n个波形 时间 波峰 幅值 时间 波峰 幅值 1 1.5615 500.73 1.7505 341.18 7 0.027 37.0370 0.0087 2 2.9255 518.79 3.1405 370.39 8 0.02688 37.2024 0.0067 3 1.5745 490.20 1.762 334.59 7 0.0268 37.3134 0.0087 4 9.358 424.32 9.45 297.06 7 0.0266 37.5940 0.0081 5 2.568 436.28 2.781 293.01 8 0.02662 37.5657 0.0079 6 1.5615 500.73 1.7505 341.18 7 0.027 37.0370 0.0087 间隔n 周期 / s 频率/ Hz 阻尼比ζ 根据公式：（1）f1A(ti)1、（2）计算上述表格中的频lnTd 2nA(tinTd)率和阻尼比，填写到上表中。A(ti)为第i个波形的波峰幅值，A(tinTd)为第i+n个波形的波峰幅值。

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？

答：1、拾振器的选择上最关心的技术指标为：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，以尽可能小横向扰动对测量频率的影响。2、拾振器使用时应注意安装面要平整、光洁，不同的安装方式对测试频率的响应影响很大，加速度传感器的质量、灵敏度与使用

频率成反比，即即灵敏度高，质量大的传感器使用频率低。

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。