指 导 书
一、实验目的、内容和要求
1、 实验目的
(1) 增强对铰接板(梁)桥基本构造特征,以及肋、板、铰接构造和支座的功能与作用等的感性认识;
(2) 深化理解荷载作用下,铰接板(梁)桥的构件传力过程,该桥型的受力特性及内力分布情况;
(3) 计算荷载作用下的横向分布系数,验证铰接板(梁)桥荷载横向分布原理的合理性;
(4) 培养学生进行结构试验与量测的动手能力和科学研究的分析能力。
2、 实验内容
在由无横隔梁的五片T形梁(翼缘板间铰接)组成的单孔简支梁桥模型上,量测下列荷载工况时,各片梁的支点反力、跨中及L/4截面弯矩、跨中及L/4点的挠度:
(1) 横向满布均布线荷载作用于跨中;
(2) 单个集中力作用于最边梁(1#梁)之跨中;
(3) 单个集中力作用于次边梁(2#梁)之跨中;
(4) 单个集中力分别作用于中梁(3#梁)的支点、L/8、 L/4和跨中
上述L指桥梁模型的计算跨径(下同)。
3、实验要求
(1)注意事项
模型试验—般是小结构、小构件、小尺寸的试验,因而所观测的数据也大多是很微小的,绝对变形可小到干分之—毫米以下,相对变形可小到—个微应变以下。然而荷载要求却又较大,从几个牛到几百牛甚或千牛以上。因此,变形量测的设备应较精密,观察测试须认真仔细。
鉴于试验时力和变形要同时量测而非一人所能独自完成,这就要求既要分工协作,又要有机配合,严格纪律,听从统一指挥;既要大胆进行实验操作,又要小心谨慎,勿使模型和仪器设备受到人为或意外的损伤。据此结合与本实验有所相关的《桥梁工程》课程之章节内容,实验时应注意以下几个方面:
① 熟悉所要进行试验的桥梁结构形式、构造特点,受力特性、计算原理、计算方法和所采用的计算公式等
② 了解桥梁模型的材料性能、结构构造特征及其与真实桥梁间的差异;
③ 熟悉试验加载设备、方法与程序,懂得量测仪器的使用操作与用途,以及测点布设的原则与要求;
④ 认真检查加载系统、量测仪器和测点的精度及安装准确与否,待指导教师确认无误后,方可开机操作,进行试验;
⑤ 仔细量测,认真填写试验记录与表格,认真书写实验报告;
⑥ 整个试验过程必须在教师指导下,统一指挥,明确分工,协调操作,严格纪律,爱护公物,有条不紊地进行。
(2)要求
① 实验前应熟悉试验内容,列出试验提纲,复习并掌握与本试验有关的《桥梁工程》课程教学内容;
② 熟悉试验测量仪器、仪表和加载设施等的使用方法与操作规程,在模型的指定部安装仪表和施加荷载;
③ 按前述所列实验内容逐项加载,每一项目重复加载两次,每次加载前均应记录仪表读数。如两次加载的量测值相差10%及其以上时,应再加载继续量测并记录,直至量测值相差不超过10%时为止;
④ 整理分析试验数据,分别根据弯矩、挠度及反力,计算单个荷载作用时铰接板梁 桥的荷载横向分布系数及其沿桥跨方向的变化情况;并与理论计算结果进行对比分析,撰写实验报告。
二、主要仪器与设备
1、模型2组;
2、计算机2台;
3、应变片(2×10片);
4、静态数电阻应变仪两台(16点/台);
5、稳压电源2套;
6、百分表(2×15个);
7、百分表的磁性表座(2×15个);
8、力传感器(2×5套);
9、杠杆加载系统两套。
三、模型结构构造
铰接板梁桥模型由无横隔梁的五片T形肋板梁横向铰接而成,简支在模型桥台上,桥台用螺栓与台座固定在一起,肋板梁和桥台用有机玻璃制作,支座为橡胶垫,翼缘板间连接为栓销构造。
四、加载方案与测点布置
1、 加载方案
试验荷载由杠杆式加载系统来实施,荷载种类及加载位置分以下七种荷载工况。
2、测点布置
(1)应变片顺桥向粘贴于每片梁肋底的跨中L/2和L/4处;
(2)百分表,在每片梁底的L/8、L/4和L/2处各布设一个;
(3)压力传感器,在梁的一端支承处,于1号、2、3号、4号和5号梁下各布设—个。
五、试验步骤
按同一标准量值对上述试验重复进行两次,如两次加载的试验量测值相差10%及以上时,应再加载一次,直至前后两次加载的试验量测值之差小于10%时为止;
试验数据应及时如实地填写在《试验记录表》(表1-2)中,并不得随意涂改。
六、实验结果处理
1、两次继续加载的平均值与初加荷载之差作为计算荷载,与之相应的应变、挠度、反力的平均值与初始值之差,分别作为计算荷载作用下的应变、挠度和应力;
2、相应于每—种荷载工况,分别根据弯矩、挠度及反力,计算肋板梁桥的荷载横向分布系数,并与理论值进行对比分析;
3、按荷载工况Ⅳ-VII所计算的荷载横向分布系数,绘制横向分布系数沿桥跨方向的变化曲线,并与实用处理方法作对比分析。
七、提交实验报告
实验报告的主要内容有9条:
实验报告表参见附表。
思考题
1、加载方案和测点布置是根据什么原则确定出来的?
3、为什么要重复加载两次,且要其差值及相应荷载效应的读数差在10%以内?
4、橡胶垫作支座时,有无固定铰支座和活动铰支座之分?此时的简支粱计算图式能否应用?实测梁的挠度是否模型梁的真实挠度,按挠度作荷载横向分布时要否进行修正?