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结构力学钢桁架实验实践吴俊;贾程【摘要】This paper mainly introduces a kind of fixed steel truss mechanical experiment system based on the basic principle and function of the experiment teaching. This test system can achieve a variety of structural mechanical load test program,and the accuracy of the simplified princi-ple of the structural calculation model of multiple structural mechanics is verified by experiments. It provides students with an ideal tool for the study and practice,but also for the experimental teaching provides a reliable platform.%主要介绍了一种基于实验教学基本原理和功能开发的固定式钢桁架力学实验系统，实现了多种加载方案的结构力学实验，并通过实验完成了对多种结构力学桁架结构计算模型的简化原理的准确性验证，为学生提供了一个理想的学习实践工具，也为实验教学提供了一个可靠的平台。
【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2015(000)028【总页数】3页(P46-48)【关键词】钢桁架;固定式力学装置;实验教学【作者】吴俊;贾程【作者单位】苏州科技学院土木工程学院，江苏苏州 215011;盐城工学院土木工程学院，江苏盐城 224051【正文语种】中文【中图分类】G642.0结构力学[1]作为土木工程专业高等教育的重要组成部分，对于高素质人才的培养有着承前启后的作用。
《建筑结构试验》实验报告课程名称：《建筑结构试验》实验名称：桁架的非破损试验院（系）：土木工程学院专业：土木工程专业2008 年《建筑结构试验》实验报告课程名称：《建筑结构试验》实验项目名称：试验4：桁架的非破损试验实验类型：综合性实验地点：结构实验室实验日期；2008 年 04月26日一、实验目的和要求1、学习应变的电测法和机测法。
2、进一步学习和掌握几种常用仪器的性能、安装和使用方法。
2、通过对钢桁架各杆件应变的测试，验证理论计算的正确性，加深对理论的理解。
3、掌握静载试验的一般方法。
二、实验内容1、桁架的安装：由于桁架平面外刚度较弱，故安装时采用专门措施，设置了侧向支撑，用以保证桁架上弦的侧向稳定。
其侧向支撑点的位置根据设计要求确定，支撑点的间距不大于上弦出平面的计算长度。
同时侧向支撑点也不妨碍桁架在其平面内的位移。
支座采用一端铰支座，一端为滚动铰支座。
安装时候，支承中心线的位置尽可能准确。
再安装千斤顶、力传感器。
桁架此时安装完毕。
2、试验过程：桁架安装完成后，检查确认各个连接是否稳固，导线连接是否到位。
然后把电阻应变片导线与静态数显仪对应连接，并记下导线与其所对应的编号。
再次检查确认无误后进行预加载。
检查各个仪器工作正常后再进行下一步正式试验。
本试验加载共分为三级。
一人做记录，一人操作仪器，另外三人对百分表读数，其余同学看同组人员做；每级停歇时间10分钟，此时记录各个应变片的应变值和各个百分表的读数。
三、加载方案设计1、观测项目：A 、观测各杆件的轴向应变，计算各杆件的内力；B 、观测各下弦节点的位移；C 、观测支座水平位移和竖向位移。
2、测试方法：采用电测法和机械测试方法。
3、支座情况：采用简支形式，采用一端铰支座，一端为滚动铰支座。
4、加荷方式：用垂直加荷方式，加载使用千斤顶进行。
5、测点布置:如下图-1示。
6、侧向支撑:采用两榀屋架相互支撑，以保证稳定性。
7、人员分组：由于实验室条件限制，一部分人具体操作，其余均观看。
结构力学实验土木建筑学院实验名称：平面桁架结构的设计实验题号:梯形桁架D2-76姓名:学号：指导老师:实验日期:一、实验目的在给定桁架形式、控制尺寸和荷载条件下，对桁架进行内力计算，优选杆件截面，并进行刚度验算。
①掌握建立桁架结构力学模型的方法，了解静定结构设计的基本过程；②掌握通过多次内力和应力计算进行构件优化设计的方法；③掌握结构刚度验算的方法。
梯形桁架D ；其中结点1到结点7的水平距离为15m；结点1到结点8的距离为2m；结点7到结点14的距离为3m。
选用的是Q235钢，[ɑ]=215MPa。
完成结构设计后按如下步骤计算、校核、选取、设计、优化二、强度计算1）轴力和应力2）建立结构计算模型后，由“求解→内力计算”得出结构各杆件的轴力N（见图3）再由6=N/A得出各杆件应力。
表1内力计算杆端内力值 ( 乘子 = 1)--------------------------------------------------------------------------------------------杆端 1 杆端 2------------------------------------- ------------------------------------------ 单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩--------------------------------------------------------------------------------------------1 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.000000002 51.9230769 0.00000000 0.00000000 51.9230769 0.00000000 0.000000003 77.1428571 0.00000000 0.00000000 77.1428571 0.00000000 0.000000004 67.5000000 0.00000000 0.00000000 67.5000000 0.00000000 0.000000005 39.7058823 0.00000000 0.00000000 39.7058823 0.00000000 0.000000006 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.000000007 -54.0000000 0.00000000 0.00000000 -54.0000000 0.00000000 0.000000008 -52.0383336 0.00000000 0.00000000 -52.0383336 0.00000000 0.000000009 -77.3140956 0.00000000 0.00000000 -77.3140956 0.00000000 0.0000000010 -81.1798004 0.00000000 0.00000000 -81.1798004 0.00000000 0.0000000011 -81.1798004 0.00000000 0.00000000 -81.1798004 0.00000000 0.0000000012 -67.6498337 0.00000000 0.00000000 -67.6498337 0.00000000 0.0000000013 -39.7940198 0.00000000 0.00000000 -39.7940198 0.00000000 0.0000000014 -54.0000000 0.00000000 0.00000000 -54.0000000 0.00000000 0.0000000015 66.4939824 0.00000000 0.00000000 66.4939824 0.00000000 0.0000000016 -41.5384615 0.00000000 0.00000000 -41.5384615 0.00000000 0.0000000017 33.3732229 0.00000000 0.00000000 33.3732229 0.00000000 0.0000000018 -21.8571428 0.00000000 0.00000000 -21.8571428 0.00000000 0.0000000019 5.27613031 0.00000000 0.00000000 5.27613031 0.00000000 0.0000000020 -18.0000000 0.00000000 0.00000000 -18.0000000 0.00000000 0.0000000021 19.7385409 0.00000000 0.00000000 19.7385409 0.00000000 0.0000000022 -31.5000000 0.00000000 0.00000000 -31.5000000 0.00000000 0.0000000023 42.0090820 0.00000000 0.00000000 42.0090820 0.00000000 0.0000000024 -47.6470588 0.00000000 0.00000000 -47.6470588 0.00000000 0.0000000025 62.0225709 0.00000000 0.00000000 62.0225709 0.00000000 0.00000000结构轴力图表2桁架四类杆内力与应力计算表3所得各类杆件性质上弦杆 下弦杆 直腹杆 斜腹杆 初选截面 截面D*t （mm ）63.5-2 60-2 42-2 45-2.5 截面面积（mm 2）386.4 364.4 251.3 333.8 最大轴力（KN ）-81.180 77.143 -54.000 66.494 最大应力（MPa ）210.1 211.7 214.9 199.2 调整 截面 截面型号63.5-2 60-2 42-2 45-2.5 截面面积（mm 2）386.4 364.4 251.3 333.8 最大轴力（KN ）-81.180 77.143 -54.000 66.494 最大应力（MPa ）210.1 211.7 214.9 199.2上弦杆 下弦杆 直腹杆 斜腹杆 EA(KN)77283.1873513.27 50265.48 62046.45 EI(KN*m 2) 36.5814.06 10.0812.15三、强度校核根据0.9[ɑ]≤6≤[ɑ]；对于Q235钢，[6]=215MPa；参考公式：A=0.25π[D2+-（D-2t）2];I=π[D4-(D-2t)4]/64.对截面进行强度校核。
四、截面优化控制上弦杆、下弦杆以及腹杆的最大应力，优化使这三个最大应力控制在0.9[6]左右.通过对每一根杆截面计算，优化后得结果如下表所示：五、刚度校核对于桁架，要控制桁架跨中挠度最大值不得大于挠度的容许值，即f max≤[f]；其中[f]=L/200。
求解得如下结构挠度图所有位子位移见数据（表5）结构位移图表5 位移计算杆端位移值 ( 乘子 = 1杆端 1 杆端 2---------------------------------------- ------------------- 单元码 u -水平位移 v -竖直位移?-转角 u -水平位移 v -竖直位移?-转角-------------------------------------------------------------------------------------------1 0.00000000 0.00000000 -0.00874686 -0.00000000 -0.02186714 -0.008746862 -0.00000000 -0.02186714 -0.00631030 0.00262343 -0.03764288 -0.006310303 0.00262343 -0.03764288 -0.00230116 0.00524687 -0.04339578 -0.002301164 0.00524687 -0.04339578 0.00282355 0.00796660 -0.03633690 0.002823555 0.00796660 -0.03633690 0.00622981 0.01043511 -0.02076238 0.006229816 0.01043511 -0.02076238 0.00830495 0.01043511 0.00000000 0.008304957 0.00000000 0.00000000 -0.00569048 0.01138095 -0.00214859 -0.005690488 0.01138095 -0.00214859 -0.00871255 0.01020379 -0.02410526 -0.008712559 0.01020379 -0.02410526 -0.00592471 0.00856198 -0.03909233 -0.0059247110 0.00856198 -0.03909233 -0.00216292 0.00629642 -0.04467470 -0.0021629211 0.00629642 -0.04467470 0.00245022 0.00326200 -0.03872423 0.0024502212 0.00326200 -0.03872423 0.00606009 -0.00033619 -0.02374654 0.0060600913 -0.00033619 -0.02374654 0.00827543 -0.00418942 -0.00322289 0.0082754314 -0.00418942 -0.00322289 0.00487484 0.01043511 0.00000000 0.0048748415 -0.00000000 -0.02186714 -0.00703008 0.01138095 -0.00214859 -0.0070300816 -0.00000000 -0.02186714 -0.00470944 0.01020379 -0.02410526 -0.0047094417 0.01020379 -0.02410526 -0.00459303 0.00262343 -0.03764288 -0.0045930318 0.00262343 -0.03764288 -0.00254509 0.00856198 -0.03909233 -0.0025450919 0.00856198 -0.03909233 -0.00158143 0.00524687 -0.04339578 -0.0015814320 0.00524687 -0.04339578 -0.00041982 0.00629642 -0.04467470 -0.0004198221 0.00524687 -0.04339578 0.00127024 0.00326200 -0.03872423 0.0012702422 0.00326200 -0.03872423 0.00176423 0.00796660 -0.03633690 0.0017642323 0.00796660 -0.03633690 0.00385217 -0.00033619 -0.02374654 0.0038521724 -0.00033619 -0.02374654 0.00380164 0.01043511 -0.02076238 0.0038016425 0.01043511 -0.02076238 0.00575228 -0.00418942 -0.00322289 0.00575228由公式f max≤[f] ;其中[f]=L/200.L=15 所以[f]=0.075mm.由表5位移计算可知f max=0.0447mm小于[f].所以设计符合要求。
