简支钢桁架非破损试验报
告书
Prepared on 22 November 2020
《结构力学试验》报告书实验名称：
实验班级：
实验小组：
小组成员：
任课教师：
指导老师：
一、实验目的
1.掌握结构静载试验常用仪器、设备使用方法,并了解其主要性能指标。
2．通过对桁架节点位移、杆件内力的测量对桁架结构的工作性能及计算理论作出评判，深刻理解对称荷载、对称性等知识点。
3.了解结构静载试验的试验方案、方法设计。
4．掌握试验数据的整理、分析和表达方法。
5. 学会误差分析，加载-卸载分析。
6．通过分工协作,培养团结合作的团队精神。
二、实验设备和仪器
1．试件——钢桁架、跨度3.6米，上下弦、腹杆均采用等边角钢 2∠25×3（F=2×mm2），节点板厚δ=10 mm，测点布置见下图所示。钢材Q345。
试件的材料性能：E s s= (200—210)*109Pa；f s y=345MPa
1-21—电阻应变片I-V—挠度计
图1-1
2．加载系统——利用杠杆原理的砝码加载法，压力传感器,测力仪等。
3．XL 2118C型力/应变综合参数测试仪2台(或YJ-28-P10R静态电阻应变仪2台)。
4．百分表、挠度计及支架。
三、实验原理：
通过应变仪测出桁架各杆件在荷载作用下的微应变，根据胡克定律转化为桁架各杆的内力试验值，用百分表测试桁架支座和下弦节点在何在作用下的变形值，再用梯形图处理法得出桁架下弦节点变形的试验值。
四、实验方案
1．加载装置与加载方案
桁架实验一般多采用垂直加载方式，加载位置务需准确、垂直，以防止桁架平面外受力较大，影响实验进行和读数的准确性。另外，由于桁架外平面刚度较弱，安装时必须采用专门措施，设置侧向支撑，以保证桁架的侧向稳定。侧向支撑点的位置应根据安全要求确定。同时侧向支撑应不妨碍桁架在其平面内的位移。桁架实验时支座的构造可以采用梁实验的支承方法，支承中心线的位置务需准确，其偏差对桁架端节点的局部受力和支座沉降影响较大，对钢筋混凝土桁架影响更大，故应严格控制。三角形屋架受荷后，下弦伸长较多，滚动支座的水平位移往往较大，因此支座垫板应有足够的尺寸。
本次桁架试验采用垂直加荷方式，桁架两边简支，具体加载方案为利用杠杆原理的砝码加载法，在L/2处单点加载和采用在分配梁梁下设置滚轴支座实行2点和3点加载方案。
2．测点布置
本次测量项目有：桁架整体变形（挠度）；杆件内力。采用百分表测量挠度，挠度测点均布置在桁架下弦节上，跨中3个表，支座各1个表，共5个百分表。跨中桁架各点挠度等于相应百分表测量值消除支座沉降在该点产生的影响。采用电阻应变仪测量桁架杆件应变，应变片每杆布置1片（或2片时杆件应变取平均值），共21片（或42片），测点布置如图1—1。应用虎克定理求杆件应力及内力。实验前应将每个百分表和每个应变片编号并记录其所在位置，以方便记录、计算。
3.本次试验采用的单点加载方案：
加载方法：利用杠杆原理的砝码加载法，试验时应时桁架受力稳定，对应防止发生平面外失稳破坏，防止碰撞而影响试验的进行，在试验加载过程中应采取有效措施防止碰撞。
五、实验步骤
具体实验步骤如下：
（1）考察实验场地及仪器设备，听实验介绍并写出实验方案与实验方法；画记录表和记录图,进入实验室进行实验。
（2）检查试件和实验装置，架百分表，要求垂直对准；先按单点加载方案安装杠杆加载装置。（电阻应变片已预先贴好）。
（3）预加载实验（1KN荷载）。检查装置试件和仪表工作是否正常，发现问题及时排除。然后卸预载。
（4）作好记录准备,读仪表初值并记录初值。
（5）正式实验。加载制度：5级加载，每级 (或1KN)，满载后分3级卸载，加卸载每级停歇时间5分钟，停歇的中间读数并记录。读数应尽可能保证同时性。
（6）正式实验可重复两次。
（7）再选择2点和3点加载方案重复上述步骤进行试验。
六、实验数据整理
1．内力分析
（1）桁架各杆件理论内力分析。下面以桁架跨中单点加载为例进行讲述。
图1-2
（2）桁架各杆件实验内力分析。
根据弹性理论（虎克定理）、杆件的实测截面面积F、弹性模量E和实测应变值列表计算杆件内力并与理论值进行比较，或进行应变的理论值与实测值进行比较。
根据单位荷载作用图进行应变的理论值计算（见下表）
表1：荷载作用下杆件应变理论值计算表（与应变试验值比较）（με）
表2：理论值与实测值对比（应变结果表）（με）
（3）内力结果比较
分实测值（虚线）与理论值（实线）画两根线，分析差异原因。
注意：1、零杆可不画。2、要标着坐标轴符号与单位。3、拉杆画右侧，压杆画左侧。
2．挠度分析
（1）计算理论值
依据实测杆件截面积F和弹性模量E计算各点挠度值。
A：Ⅱ（Ⅳ）节点在荷载作用下挠度理论值计算（单点加载方案）
表3：荷载作用下Ⅱ（Ⅳ）节点挠度理论值计算表（mm）
B：Ⅲ节点在荷载作用下挠度理论值计算（单点加载方案）
表4：荷载作用下Ⅲ节点挠度理论值计算表（mm）
（2）分析各点实测挠度值
表5：变形记录表（mm）
表6：根据记录表数据减初值后得到各级荷载下的变形值（mm）
注；卸载部分可算可不算
用梯形图处理法消除支座沉降对下弦节点产生的影响
表7：挠度试验值 (mm)
综合上述理论值与实测值得到变形结果表格
表8：挠度结果表（mm）
（3）根据上述变形结果表绘制各节点[Ⅱ（Ⅳ）节点、Ⅲ节点]荷载——变形曲线（P——f曲线）（理论、实测曲线）和桁架整体变形曲线（L——f曲线）（理论、实测曲线，一根虚线，一根实线，注意Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三节点的位置）