大工14秋《土木工程实验（二）》实验报告答案

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学习中心： 上海开放大学浦东南校奥鹏中心 层 次： 专升本 专 业： 土木工程

实验一：混凝土实验

一、实验目的： 熟悉混凝土的技术性质和成型养护方法；掌握混凝土拌合物工作性的测定和评定方法；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 P.C 32.5 （2）砂子：种类 河砂 细度模数 2.6

（3）石子：种类 碎石 粒 级 5-31.5mm 连续级配 （4）水： 洁净的淡水或蒸馏水 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： 电子秤、量筒、坍落度筒、拌铲、小铲、捣棒（直径16mm、长600mm,端部呈半球形的捣棒）、拌合板、金属底板等。

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 40mm 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：150mm×150mm×150 mm 、振动台、压力试验机（测量精度为±1%，试件破坏荷载应大于压力机全量程的20%；且小于压力机全量程的80%。）、压力试验机控制面板、标准养护室（温度20℃±2℃，相对湿度不低于95%。） 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# 864.0 3# 870.2 F?1000，A31.7 38.4 38.7 A=22500mm2） 抗压强度代表值，MPa 22500㎜ 2

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：满足设计要求。实验要求混凝土拌合物的塌落度30—50mm，而此次实验结果中塌落度为40mm，符合要求；捣棒在已塌落的拌合物锥体侧面轻轻敲打，锥体逐渐下沉表示粘聚性良好；塌落度筒提起后仅有少量稀浆从底部析出表示保水性良好。

（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：满足设计要求。该组试件的抗压强度分别为31.7MPa、38.4MPa、38.7 MPa， 因31.7与38.4的差值大于38.4的15%，因此把最大值最小值一并舍除，取38.4 MPa作为该组试件的抗压强度值，38.4 MPa大于38.2 MPa，因此所测混凝土强

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.分析梁的破坏特征，根据梁的裂纹开展判断梁的破坏形

态。2.观察裂纹开展，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） 2φ8、2HRB335 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 0.90 0.86 0.82 0.78 0.74 0.70 0.67 0.64 0.60 0.57 4.99 4.91 4.83 4.75 4.68 4.61 4.56 4.52 4.48 4.43 4.39 40KN 138.3KN 跨中（f3/mm） 5.14 5.48 5.85 6.26 6.66 7.11 7.52 8.03 8.50 9.06 9.65 挠度/mm 0 2.58 0.43 0.47 0.46 0.51 0.46 0.54 0.52 0.60 0.63 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

荷载 应变值

测点4读数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 kN 20 kN 30 kN 40 kN 50 kN 60 kN 70 kN 80 kN 90 kN 100 kN 56 99 258 445 561 696 843 952 1068 1107 测点5读数 50 100 376 760 1095 1425 1760 2021 2306 2593 测点6读数 58 109 300 497 652 832 1022 1156 1306 1457 测点7读数 88 174 310 448 570 701 842 957 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：最大荷载C30混凝土，fc=14.3N/mm2 ，α1=1 ,HRB335钢筋，fc=300N/mm2 环境取为一类，保护层厚度取为20mm界限的相对受压区为δ=0.55，取α

s=45mm，ho=200-45=155mm,M=1.0x14.3x150x155x0.55x(1-0.5x0.55)

=132.574KN.m 与实验相比较132.6-90.2=42.4 KN.m 实验略大于计算值。

实验三：静定桁架实验

一、实验目的： 1.掌握杆件应力——应变关系与桁架的受力特点。2.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。3.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) 69.54 杆长度(mm) 0.51 线密度 (kg/m) 500 弹性模量(Mpa) 2.06×10 5

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） 上弦杆 1点 2点 均值 力 1点 腹杆 2点 均值 力 1点 下弦杆 2点 均值 力

500 1000 1500 2000 1000 0 -34 -68 -100 -133 -67 0 -36 -72 -106 -142 -70 0 -35 -70 -103 -137.5 -68.5 0 27 53 78 104 51 0 27 53 78 104 51 0 26 51 76 101 50 0 26.5 52 77 102.5 50.5 0 359.87 706.16 1045.66 1391.95 685.79 0 18 34 52 69 35 0 19 37 55 73 37 0 18.5 35.5 53.5 71 36 0 251.23 482.09 726.53 964.18 488.88 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：由于理论计算的数值均略大于实测值，可能的原因如下：实际的桁架结点由于约束的情况受实验影响较大，并非都为理想的铰接点，因此部分结点可以传递弯矩，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：当承受竖向向下荷载时，上弦杆受压，下弦杆、腹杆受拉。通过受力分析可以看出，反向布置之后，腹杆由之前的受拉变为受压，但是受力的大小不变。因此，为避免压杆失稳，实验中布置的桁架形式更优，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系统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 动态信号测试分析仪 电荷适配器 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 将震动信号转换为电压信号输出 采集振动传感器输出的电信号，并将其转换成数字量传送给计算机 将压电传感器的电荷信号转换成电压信号 记录、分析数据 敲击产生振动信号 用于实验敲击的振动源 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 2 2.9255 518.79 3.1405 370.39 8 0.02688 3 1.5745 490.20 1.762 334.59 7 0.0268 4 9.358 424.32 9.5445 297.06 7 0.0266 5 2.568 436.28 2.781 293.01 8 0.02662 6 1.5615 500.73 1.7505 341.18 7 0.027 间隔n 周期 / s

频率/ Hz 阻尼比ζ 37.037 0.0087 37.202 0.0067 37.313 0.0087 37.594 0.0081 37.566 0.0079 37.037 0.0087 根据公式：（1）f?A(ti)11、（2）??计算上述表格中的频率ln 2?nA(ti?nTd)Td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：拾振器的选择依据有灵敏度、频率范围、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的速度传感器。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，以尽可能减小横向扰动对测量频率的影响。 使用注意事项：安装面要平整、光洁。安装方式：不同安装方式对测试频率的响应影响很大：某一振动传感器，螺钉刚性连接使用频率为10kHz；胶粘安装6kHz；磁力吸座2kHz；双面胶1kHz。加速度传感器的质量、灵敏度与使用频率成反比，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：自由震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。

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