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1、简支钢桁架弹性形态试验报告（试验指导书）学校：专业：班级：姓名：学号：华南理工大学土木与交通学院土木系二O六年六月简支钢桁架弹性形态试验报告1 V前言进行简支钢桁架非破坏性试验，是为了学习结构试验的计划及报告的指定方 法，常用设备的操作技术，试验数据的釆集过程，试验结果的整理，试验报告的 撰写方法。进而培养观察表面现象，探求内在联系，独立思考，独立工作的能力。本实验要求学生在了解原始资料的基础上，独立制定试验计划，参加试验过 程，采集整理试验数据，分析试验结果，完成试验报告，并参加从试验准备到正 式试验的全部过程。2、原始资料该试验梁跨度2.85m,各杆件截面为2L50X5,节点板与填板均厚5
2、mm,材 料釆用Q235B,结构简图如下图所示。Ot 425500500500500425285013、试验目的1）了解钢结构节点的处理方式；2）学习掌握土木工程试验中常用仪器仪表的使用方法，掌握通过电阻应变 计及桥路的布置进行结构内力的测量；3）通过桁架节点位移、杆件内力的测量对桁架的工作性能做出分析，验证 理论计算和试验值的准确性；4）分析加载点变化对桁架内力及变形的影响，并做出相应的评价；5）通过节点板处内力分析，了解节点处的应力分布特征。4、试验计划4. 1加载方案对桁架梁进行三点压弯加载，在桁架跨中顶部施加荷载，荷载从0加至50kN, 每级荷载5kN,加载间隔3mino4. 2量测方
3、案与测点布置考虑桁架及加载的对称性，对半侧桁架杆件及节点板的应变、支座及跨中的 位移进行测量，每完成一级加载后，持荷3min,然后采集各测点的数据。具体 测点布置及编号如下图所示。4255C05CG5005(4252850其中，各杆件的应变测点选在杆件中部的形心线上，正反两面均布置，测量 值取平均值，以减少误差；测量支座的挠度以排除支座的沉降对跨中挠度的影响。5、试验结果及分析钢桁架应力应变数据荷载(kN)05. 039. 9315. 119.92530. 134.839. 744.949.8编号应变(P)10-26-52-79-105-131-158-182-208-235-25920-24
4、-49-74-97-121-146-168-191-214-23530715222936434956637040918273644536270798750026810121416181960011223666770-29-61-92-122-154-185-215- 246-277-30780-20-49-80-109-138-167-195-223-252-27890214467881111331551761992201002143658510712915017119221211011223344546575859510412013274153678194107121133130038111
5、4172023262914003710131518212326150-26-53-80-106-133-160-186-212-239- 264160-26-54-82-109-137-165-193-220- 248-275170-23-46-68-91-114-137-159-181-205-226180-21-43- 66-86-108-130-150-171-193-213190357311114418122025629533537020037761161531922322693073163822100-1-3-7-9-12-14-17-19-212200-3-8-11-15-19-2
6、2-26-30-33230179111416171921222401838587796116135154174193250-16-34-52-70-88-107-125-144-164-183260-12-26-42-58-75-92-108-124-140-155270-25-50-77-102-127-153-176-199-224- 247280-14-26-37-48-59-69-78-87-97-1052917101417212528323630184062821051271471691912113100000000000320-17-36-54-73-90-109-127-145-
7、164-18033013891114151617185. 3将实验得到的杆件内力、桁架整体变形与理论值进行比较，分析差异并给出解释钢桁架基本数据信息：1、杆件截面积A=960. 6mm2；2、Q235 弹性模量 E二200000MPa；3、抗拉刚度 EA二 192120000N；4、抗弯刚度 EI= 22420000000N mml由结构力学求解器可得纯狡接、纯刚接的钢桁架轴力图。图纯刚接轴力图（P=1000N）实测数据与理论值的比较。杆件轴力系数（=杆件轴力/荷载）(kN)1/23/45/67/89/1011/1213/1415/1617/1819/2021/220. 000. 000. 0
8、00. 000. 000. 000. 000. 000.000.000. 000. 005. 03-0. 950. 310. 00-0. 940. 800.460. 00-0. 99-0. 841.380. 009. 93-0. 980. 320. 03-1.060. 840.470. 06-1. 04-0. 861.44-0. 0415. 10-0. 970. 310. 04-1.090. 840.470. 10-1.03-0. 851.44-0. 0719. 90-0. 980. 310. 05-1. 120. 840.470. 10-1. 04-0. 861.44-0. 0925. 00
9、-0. 970. 310. 05-1. 120. 840.460. 10-1. 04-0. 851.43-0. 0930. 10-0. 970. 310. 05-1. 120. 840.470. 10-1. 04-0. 851.44-0. 1034. 80-0. 970. 310. 06-1. 130. 840.470. 10-1.05-0. 851.45-0. 1039. 70-0. 960. 300. 05-1. 130. 840.460. 11-1. 04-0. 851.46-0. 1044. 90-0. 960. 300. 05-1. 130. 840.460. 10-1. 04-0.
10、 851.46-0. 1049. 80-0. 950. 300. 05-1. 130. 830.460. 11-1. 04-0. 851.45-0. 10平均值-0. 970.310. 04-1.100. 830. 470. 09-1. 03-0.851.44-0. 08纯较接7 650. 430. 000.930.710. 430. 00-0.93-0.711.430. 00偏筮+0.31-0.12+0. 04+0. 17+0. 13+0. 04+0. 09+0. 11P. 14+0.01+0. 08七 18 31%-27.48-+18血+18.飮乜儆-+11.83%+20.44%Ofb一纯
11、刚接-0. 650.420. 00-0.920. 700. 430. 00-0. 93-0. 691.41-0.01偏筮+0.31-0.12+0 04+0. 18+0.14+0. 04+0 09+0. 11-0. 16+0.02+0. 07偏绅+47 9 魏-27.22-+19.36%+19.8(76-+11.61%+23.41%+1.71%一对比分析：1、偏心影响：由测点9-10-30及测点13-14-29的应变值可以看出,其相互 的相差程度很小，可以认为本次加载没有偏心。2、轴力误差：由上表格可以看出，钢桁架杆件轴力绝大多数的实测值比理 论值大。其中，钢桁架的最外侧斜压杆受到压力比理论值大
12、了约48%,而与其相 连的下弦杆则比理论值少了约27%,分析节点力可以发现，杆件的理论夹角为 49.6 ,而实际两轴力夹角为31.0 ,并且考虑到可能出现的弯矩微小影响， 可以认为，该误差的成因为实际杆件焊接的尺寸有误差。3、零力杆：理论分析中，钢桁架的竖杆为零力杆，若按钢架分析，竖杆的 轴力亦近似为0,而实际数据反映，零力杆亦出现了轴力，其原因在于受到荷载 之后，桁架出现变形，直接受荷的竖杆受到压力，其余竖杆受到拉力。5. 4分析节点板处的应力状态节点板实测数据如下表所示。应力(MPa)2324252627285. 030. 203. 60-3 20-2. 40-5. 00-2. 809.
13、931.407. 60-6. 80-5. 20-10. 00-5. 2015. 11.8011.60-10.40-8. 40-15. 40-7. 4019. 872. 2015. 40-14.00-11.60-20. 40-9. 6025. 032. 8019.20-17. 60-15. 00-25. 40-11.8030. 063. 2023. 20-21.40-18. 40-30. 60-13. 8034. 833. 4027. 00-25. 00-21.60-35. 20-15. 6039. 733. 8030. 80-28.80-24. 80-39. 80-17. 4044. 894.
14、 2034. 80-32. 80-28. 00-44. 80-19. 4049. 794. 4038. 60-36.60- 31.00-49. 40-21.00应力系数（二节点板应力/荷载）VU峑人、丿2324252627285. 030. 040. 72-0. 64-0. 48-0. 99-0. 569. 930. 140. 77-0. 68-0. 52-1. 01-0. 5215. 10. 120. 77-0. 69-0. 56-1. 02-0. 4919. 870. 110. 78-0. 70-0. 58-1. 03-0. 4825. 030. 110. 77-0. 70-0. 60-1
15、. 01-0. 4730. 060. 110. 77-0. 71-0. 61-1. 02-0. 4634. 830. 100. 78-0. 72-0. 62-1. 01-0. 4539. 730. 100. 78-0. 72-0. 62-1. 00-0. 4444. 890. 090. 78-0. 73-0. 62-1. 00-0. 4349. 790. 090. 78-0. 74-0. 62-0. 99-0. 42平均值0.100. 77-0. 70-0. 58-L01-0. 4745应变花主应变及其角度:最大主应变:=|（+勺）+2（乙-J）十伉-亏）2最小主应变:备in = （乞+勺）-
16、、同心厂入丫 +低-勺）最大主应变与X轴的夹角:1 卩-勺、0 = -arctanl2 I 兀一& /23-24-25节点板26-27-28节点板最大主应变最小主应变夹角（ ）最人主应变最小主应变夹角（）5. 033. 88-6 88-35. 78-0. 19-5.01-42. 629. 938. 39-13. 79-34. 15-0. 40-10. 00-45. 0015. 1012. 73-21. 33-34. 51-0. 38-15. 42-43. 0919. 8716. 89-28. 69-34.59-0. 75-20. 45-42. 0925. 0321.09-35. 89-34.5
17、1-1.29-25. 51-41. 2030. 0625. 46-43 66-34.58-1.42-30.78-40. 4934. 8329. 58-51. 18-31. 71-1. 73-35. 47-39. 8839. 7333. 77-58. 77-34. 69-2. 04-40. 16-39. 4044. 8938. 17-66. 77-34. 68-2. 17-45. 23-39. 2449. 7942. 32-74. 52-34.73-2. 07-49. 93-38. 97平均值-34. 69-41. 206、参加本次试验后的收获体会及建议:在这个实验中，主要操作过程是贴应变片，测
18、量构件尺寸，加载静载，利用软件记录数 据等过程，在实验过程中应变片的位置要尽可能准确。这个实验很好地锻炼了我们的实验动 手能力，但在实验的过程中应该注意一些问题及细节，例如是要确保桁架节点处间隙要被消 除，尽可能保证操作准确无误，减少实验误差，在本次试验中可能存在的误差有：1、钢材本身存有缺陷。2、桁架结构不对称，放在钢架上加压时没有精确在桁架中心，应变片贴片位置不够精确且 左右贴片位置不对称。3、桁架在加载过程中产生了塑性变形，同时桁架结点处的间隙，在预加载后没有完全消除。4、加压点没有在桁架的对称轴所在的直线上，加的压力没有精确到整数。5、应变仪读数不稳定，产生一定误差。6、应变片的电阻值不同，导线的电阻值不同，将其忽略而导致对试验结果的影响。7、应变仪、加压设备有滞后性，导致显示读数与实际值有偏差，其他实验条件达不到理论 的要求也影响了试验结果。