土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的創(chuàng)新研究

劉曉丹　鄭秀梅　王靜

摘 要：鋼桁架靜載試驗(yàn)是土木工程專業(yè)《結(jié)構(gòu)試驗(yàn)》課程的主要試驗(yàn)之一，本試驗(yàn)使學(xué)生能夠進(jìn)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(yàn)方法，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，充分把理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去。我學(xué)院的結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室利用現(xiàn)有資源開(kāi)展土木工程專業(yè)鋼桁架靜載試驗(yàn)的研究。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)試驗(yàn)；鋼桁架；彎矩

土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)是土木工程專業(yè)中一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)課程。近年來(lái)發(fā)展的大量大跨、超高、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論都離不開(kāi)試驗(yàn)研究。因此，土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)在土木工程結(jié)構(gòu)科學(xué)研究和技術(shù)革新方面起著重要作用。目前，國(guó)內(nèi)各高校的土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)主要以靜力實(shí)驗(yàn)為主，而對(duì)于動(dòng)力部分教學(xué)實(shí)驗(yàn)基本停留在簡(jiǎn)單構(gòu)件的動(dòng)力特性測(cè)試上，甚至有些高校還是空白。我校從2012 年開(kāi)始采用了鋼行架結(jié)構(gòu)試驗(yàn)教學(xué)。

1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?/p>

1.1 時(shí)間安裝

有四人把電阻應(yīng)變片粘貼好的砼試件抬到實(shí)驗(yàn)室安裝地，另外四人把反力架的螺帽旋開(kāi)把鋼橫梁（每?jī)扇颂б贿叄侔言嚰R置到橫梁上。兩區(qū)距離做好記號(hào)，安裝分配梁并固定好；同時(shí)，另外同學(xué)把電阻應(yīng)變片導(dǎo)線與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀連接好，并做好記錄進(jìn)行編號(hào)一一對(duì)應(yīng)檢查，確保準(zhǔn)確無(wú)誤。去分配梁的中間點(diǎn)位置安裝液壓千斤頂（在其上面有機(jī)械式傳感器）。最后再次檢查各螺帽是否擰緊，檢查導(dǎo)線是否一一對(duì)應(yīng)，檢查儀器是否正常工作。

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

第一步，預(yù)先加荷載，以確保儀器能正常工作和各接觸點(diǎn)接觸是否到位。第二步，開(kāi)始按照預(yù)先設(shè)定的荷載進(jìn)行加載。在加載的同時(shí)，我們?cè)谟^察構(gòu)件表面的和儀器數(shù)據(jù)。第三步，在加載到我們預(yù)先設(shè)計(jì)好開(kāi)裂荷載前時(shí)，我們特別的慢慢的家在防止因?yàn)榧虞d過(guò)快而導(dǎo)致不能看到開(kāi)裂的準(zhǔn)確荷載。在這一步，看到在荷載作用下，梁上部受壓混凝土開(kāi)始出現(xiàn)裂縫，隨著荷載加大，裂縫不斷延伸，寬度不斷擴(kuò)大。第四步，當(dāng)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(guò)程中看見(jiàn)混凝土被慢慢的壓碎。

2 加載和測(cè)試方案設(shè)計(jì)

2.1 利用靜載反力試驗(yàn)臺(tái)上液壓設(shè)備和荷載分配梁系統(tǒng)，對(duì)梁跨三分點(diǎn)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(gè)截面，沿梁高度上分別布置四個(gè)混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，以觀測(cè)該截面處混凝土壓應(yīng)變和軸的變化情況。為試件的變形情況，沿梁長(zhǎng)（包括梁的跨中和兩個(gè)集中力作用點(diǎn)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(cè)點(diǎn)布置方案如圖1所示（撓度、應(yīng)變等）

2.2 荷載分級(jí)原則上是以正常使用階段荷載標(biāo)準(zhǔn)值的20%為一級(jí)，開(kāi)裂荷載附近加載量應(yīng)適當(dāng)減少，不宜大于正常使用階段荷載標(biāo)準(zhǔn)值的5%。超過(guò)正常使用極限狀態(tài)以后，每級(jí)加載量減少至荷載標(biāo)準(zhǔn)值的10%，接近極限承載能力時(shí)，每級(jí)荷載不宜大于5%。

2.3 量程和精度要求選擇各種量測(cè)儀器儀表本次試驗(yàn)采用如下儀表：

2.4 （1）混凝土應(yīng)變h——，采用附著式應(yīng)變計(jì)測(cè)量；（2）受拉主筋應(yīng)變——，采用靜態(tài)電阻應(yīng)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(jì)。

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(dòng)計(jì)算梁自重：是由永久荷載控制時(shí)永久荷載分項(xiàng)系數(shù)——：1.35 由可變荷載控制時(shí)永久荷載分項(xiàng)系數(shù)——：1.20 可變荷載分項(xiàng)系數(shù)——：1.40 可變荷載組合值系數(shù)ψc：0.70 可變荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)ψq：0.40

3 儀器名稱及主要規(guī)格

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)測(cè)試比較，理論彎矩計(jì)算均勻增大，而實(shí)測(cè)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(zhǔn)確、混凝土實(shí)際保護(hù)層的厚度等施工質(zhì)量會(huì)使計(jì)算值與實(shí)際抗彎承載力產(chǎn)生差異。第二，應(yīng)變片的粘貼位置會(huì)產(chǎn)生差異；傳感器的精度會(huì)產(chǎn)生差異；百分表的位置影響；手持式應(yīng)變儀的讀數(shù)影響。第三，應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償產(chǎn)生差異；選用設(shè)備的量程不合理；讀書(shū)間隔時(shí)間相差過(guò)大。第四，各種人為因素，儀器操作的熟練程度，實(shí)驗(yàn)室儀表出現(xiàn)碰撞，度數(shù)出現(xiàn)誤差，沒(méi)有預(yù)加載。

基金項(xiàng)目：本文系佳木斯大學(xué)教育科學(xué)研究專項(xiàng)課題研究?jī)?nèi)容 JKB2012-015。

作者簡(jiǎn)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。