桥梁工程检测报告

《桥梁检测与试验》

实验报告

学号： 姓名： 指导老师：***

2014年12月

试验一：小钢梁应变、挠度试验

一、试验目的

通过小钢梁试验，熟悉应变、挠度测试仪器和掌握相应的测试技术。

二、试验内容

1.掌握应变计、应变仪和百分表的安装和使用方法。

2.用位移计测量梁的跨中截面在各级荷载下的挠度值，绘制荷载—挠度的关系曲线，验证理论的计算挠度值。

3.用应变计量测梁的纯弯段上、下缘的应变值，并与理论计算值进行对比。

三、试验梁尺寸及试验方法

1. 受弯试验梁尺寸见图1。

图1 受弯试验梁尺寸 (尺寸单位：mm)

2. 实验设备 ① 小钢梁与法码

② 磁性表架与大行程百分表 ③ 电阻应变片、数据采集仪DH3818 ④ 钢尺、铅笔等

3. 实验方法

①一个班(40人左右)可分四组，每组10人左右的规模方式进行。 ②试验在试验台座上进行，用法码和支撑系统组合成加载系统，进行两点加

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载，加载位置a、b由各小组自己确定。

③通过数据采集仪对荷载、应变和挠度传感器进行数据采集；用百分表量测挠度。

4. 试验步骤

①根据自己选定的a、b，安装加载系统，计算各级荷载下理论的变形和应变值。

②正确连接应变片与应变仪，安装百分表。 ③进行仪器调试，调试好后正式进行试验。 ④未加荷载前读出应变计、位移计。

⑤试验分四级加载，每次加荷维持3~5分钟后，再读取应变仪和位移计的各级读数。

⑥最后进行卸载，读取最终读数。

⑦整理试验器材，处理数据结果，完成试验报告。

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四、试验资料整理（第三组）

1.材料力学性能、荷载分级及实测数据 (1) R235钢材弹性模量= 2.1×105 MPa。 (2)本组选取a=20cm, b=52.5cm。 (3)实测数据汇总表 ①半桥接法 仪表读数如下：

分 级 荷载值 挠度读数 应变 初读数 0 0.902 0 1 9.81 4.518 0365 2 19.62 8.232 0737 3 29.43 11.892 1100 4 39.24 15.430 1477 5 0 0.942 0 表1小钢梁应变、挠度试验实测数据汇总表（半桥接法）

1 分 级 2 0 荷载值 9.81 0 理论值 3.191 挠度读数 实测值 0 3.616 0.0 理论值 36.8 应变 0.0 实测值 36.5 注：荷载单位为N；挠度为mm；应变为με。 3 19.62 6.383 7.330 73.6 73.7 4 29.43 9.574 10.990 110.4 110.0 5 39.24 12.765 14.528 147.1 147.7 6 0 0 0 0.0 0.0 绘制实测及理论荷载—挠度曲线（实测值与理论值在同一坐标系下反映）

161412108642009.8119.6229.4339.24实测挠度理论挠度 绘制实测及理论荷载—应变曲线图（实测值与理论值在同一坐标系下反映）

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16014012010080604020009.8119.6229.4339.24实测应变理论应变 ②1/4桥接法 仪表读数如下：

分 级 荷载值 挠度读数 应变 初读数 0 0.912 0 1 9.81 4.600 0161 2 19.62 8.338 0330 3 29.43 11.995 0496 4 39.24 15.540 0667 5 0 0.970 0

表2小钢梁应变、挠度试验实测数据汇总表（1/4桥接法）

1 2 分 级 0 9.81 荷载值 0 3.191 挠度 理论值 0 3.688 实测值 0.0 18.4 应变 理论值 0.0 16.1 实测值 注：荷载单位为N；挠度为mm；应变为με。 3 19.62 6.383 7.426 36.8 33.0 4 29.43 9.574 11.083 55.2 49.6 5 39.24 12.765 14.628 73.6 66.7 6 0 0 0 0.0 0.0 绘制实测及理论荷载—挠度曲线（实测值与理论值在同一坐标系下反映）

161412108642009.8119.6229.4339.24实测挠度理论挠度 4

绘制实测及理论荷载—应变曲线图（实测值与理论值在同一坐标系下反映）

8070605040302010009.8119.6229.4339.24实测应变理论应变 1a2bb320103(ab)F，其中I1666.67(mm4) 理论挠度EI2312理论应变的计算公式为My，其中跨中弯矩计算公式为 EI，

𝑀=𝐹(𝑎+𝑏)−𝐹[(𝑎+𝑏)−𝑏]=0.525𝐹(取𝑏≤𝑥≤𝑏+2𝑎时公式)

y10/25(mm)。

五、思考题

1.电阻式应变仪采集应变有哪几种桥路接法？各种接法有何特点？本试验中可以采用什么接法？

①电阻式应变仪桥路接法：1/4桥电路；半桥电路；全桥电路。 ②各种接法的特点如下表所示： 桥路接法 特点 1/4桥 只使用一个优 点 料。 但无温度补偿，若必须使用需缺 点 不适用于某使用特制应变片，些特殊测量，如外准确性、线性性较接全桥传感器。 差。 ③本试验中可以采用半桥和1/4桥接法。

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半桥 线性、准确性全桥 线性、准确性高，应变片，节省材高，使用简单，适可在特定测量中起到用于大多数测量。 良好的抗干扰作用 但使用的应变片多，操作复杂。 2.试推导两点对称加载简支梁跨中挠度计算公式。

利用图乘法推导两点对称加载简支梁跨中挠度计算公式，如下：

𝐹∙𝑥,0≤𝑥≤𝑏

𝐹∙𝑥−𝐹(𝑥−𝑏),𝑏≤𝑥≤(𝑏+2𝑎)𝑀(𝑥)={

𝐹∙𝑥−𝐹(𝑥−𝑏)−𝐹(𝑥−𝑏−2𝑎),(𝑏+2𝑎)≤𝑥≤𝑙𝐹∙𝑥,0≤𝑥≤𝑏

={𝐹𝑏,𝑏≤𝑥≤(𝑏+2𝑎)

−𝐹𝑥+𝐹𝑙,(𝑏+2𝑎)≤𝑥≤𝑙

1

̅={ 𝑀1

21

∙𝑥,0≤𝑥≤2

2

∙𝑥−(𝑥−2),2≤𝑥≤𝑙

𝑙

𝑥𝑙

𝑙

𝑙

𝑙

={𝑙

1

∙𝑥,0≤𝑥≤22

−2,2≤𝑥≤𝑙

𝑏

𝑙

𝑏

2

1

𝑎+2𝑏2

2

ω=𝐸𝐼((2+4)×𝑎×𝐹𝑏+𝑏×𝐹𝑏×2×3)=𝐸𝐼[(

半桥接法：

分 级 荷载值 实测挠度 变形 理论挠度 相对误差 1 0 0 0 —— 2 9.81 3.191 3.616 13.31% 3 19.62 6.383 7.330 14.84% )𝐹𝑎𝑏+3𝐹𝑏3]

1

3.本试验中变形、应变实测值与理论值的相对差异有多少？请分析下原因。

4 29.43 9.574 10.990 14.79% 5 39.24 12.765 14.528 13.81% 6

实测应变 应变 理论应变 相对误差 0 0 —— 36.8 36.5 0.78% 73.6 73.7 0.17% 110.4 110.0 0.33% 147.1 147.7 0.37% 1/4桥接法：

分 级 荷载值 实测挠度 变形 理论挠度 相对误差 实测应变 应变 理论应变 相对误差 1 0 0 0 —— 0 0 —— 2 9.81 3.191 3.688 15.56% 18.4 16.1 12.47% 3 19.62 6.383 7.426 16.35% 36.8 33.0 10.30% 4 29.43 9.574 11.083 15.76% 55.2 49.6 10.11% 5 39.24 12.765 14.628 14.59% 73.6 66.7 9.34% 由上表可知，半桥接法和1/4桥接法在各级荷载下的变形相对误差相差不大，半桥法变形最大相对误差为14.84%，1/4桥法的变形最大相对误差为16.35%。

然而，半桥接法和1/4桥接法在各级荷载下的应变相对误差相差很大，半桥法变形最大相对误差为0.78%，1/4桥法的变形最大相对误差为12.47%。

由此可见，半桥法相对来说更加精确一些。 误差原因分析：

① 我们组在进行实验之前，加载装置的调平出现问题，轻微的碰撞对实验的测量精确度都有很大的影响。

② 电桥的电线被砝码的吊杆触碰到，导致实验失败，重新进行。 ③ 实验的读数靠肉眼观察，不可避免地存在误差。

④ 实验加载等步骤人为操作不当引起误差等，比如加载时的晃动。 ⑤ 客观因素导致电阻应变仪的显示归零出现问题。 ⑥ 仪器故障问题。

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试验二：混凝土回弹法测强试验

一、试验目的

通过混凝土回弹法测试，熟悉该方法测试混凝土强度的测试技术。

二、试验内容

1.了解回弹法的测试原理和测试过程。

2.现场实际操作回弹仪，测试混凝土的回弹值，做好记录，进行数据分析和处理，给出混凝土的评定结果。

三、试验过程

1.实验设备

① 回弹仪 ② 钢尺、粉笔等

3. 实验方法

①按一组十人（或十人以上）的规模方式进行。

②每组成员自由选择测区，划分测点，进行回弹测试，记录回弹值。 ③默认测区混凝土的平均碳化深度达到了6mm，混凝土的龄期满足回弹法测试的前提条件。

④每组成员数据共享，共同进行混凝土强度的评定。

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四、试验资料整理

表2混凝土回弹法测强试验实测数据汇总表

测区 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 回弹值 回弹平均值 平均碳化深度（mm) 换算强度（Mpa） 36.8 38.0 37.5 38.4 38.4 36.8 38.7 42.8 27.8 36.6 50 52 49 47 48 50 53 48 45 42 54 48 57 43 47 46 48.5 51 47 53 46 51 49 45 55 45 45 50 48 52 57 55 46 49.3 48 47 54 52 50 47 50 48 53 52 49 46 53 45 47 47 49.0 58 57 48 44 54 45 47 54 46 50 47 48 52 49 50 50 49.5 59 54 45 47 51 59 51 47 43 49 44 48 53 46 49 55 49.5 53 50 43 47 56 44 50 47 56 49 40 50 50 51 47 42 48.5 49 45 50 43 48 51 52 51 52 48 47 53 54 53 48 48 49.7 58 52 52 51 46 51 52 58 57 44 52 50 59 51 55 46 52.3 48 43 42 43 42 43 44 42 42 41 42 52 40 42 40 41 42.2 48 47 50 48 50 46 46 48 51 50 43 45 53 47 50 50 48.4 强度平均值：37.18MPa 标准差：3.74MPa<5.5 MPa 现龄期混凝土强度推测值=37.18-1.645×3.74=31.03MPa 因27.8 MPa <31.03 MPa，故验算区混凝土强度不满足要求 6 最小换算强度：27.8MPa 五、思考题

1.为何回弹法需要测试混凝土的碳化深度？碳化深度对测试结果有何影响？ ①水泥一经水化游离出大约35%的氢氧化钙，它对混凝土的硬化起了重大的作用。碳化作用使氢氧化钙与二氧化碳作用并在混凝土表面形成的一层坚固碳化物（硬度较高的碳酸钙），该碳化物硬度大于混凝土本身的硬度，它对回弹法测强有显著影响。不同的碳化深度对其影响不一样，对不用强度等级的混凝土，同一碳化深度的影响也有差异。

因此回弹法需要测试混凝土的碳化深度。

②碳化使混凝土表面硬度增加，碳化深度越深，回弹值越大，对应的换算强度增加，使得所测的混凝土抗压强度偏大。所以要根据碳化深度确定一个折减系数来真实反映混凝土本身强度。这主要是针对旧有建筑混凝土，对新的可以省略的。

2.简要说说，回弹法混凝土测强技术，对于混凝土最终强度评定值的推定原则是什么？

答：按《JGJ T 23-2001回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》的规定进行回弹强度计算。

结构或构件的混凝土强度推定值（𝑓𝑐𝑢,𝑒）是指相应于强度换算值总体分布中保证率不低于95%的结构或构件的混凝土抗压强度值，应按下列公式计算：

𝑐

① 当测区数少于10个时，𝑓𝑐𝑢,𝑒=𝑓𝑐𝑢,𝑚𝑖𝑛

𝑐

式中：𝑓𝑐𝑢,𝑚𝑖𝑛——构件中最小的测区混凝土强度换算值。

② 当测区强度值出现小于10.0MPa时，𝑓𝑐𝑢,𝑒<10.0MPa

③ 当测区数不少于10个或按批量检测时，应按下列公式计算：

𝑐−1.645𝑆𝑓𝑐 𝑓𝑐𝑢,𝑒=𝑚𝑓𝑐𝑢

𝑐𝑢

𝑐——构件测区混凝土强度换算值的平均值。 式中：𝑚𝑓𝑐𝑢

𝑐——构件测区混凝土强度换算值的标准差。 𝑆𝑓𝑐𝑢

3.该方法测试混凝土强度，对于测区有什么要求？

行业标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程（JGJ——2001）规定： 取一个构件混凝土作为评定混凝土强度的最小单元，至少取10个测区。对于长度小于3m，高度小于0.6m的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个。测区的面积不宜大于0.04平方米。

测区的大小以能容纳16个回弹测点为宜。

测区表面应清洁、平整、干燥，不应有接缝、饰面层、粉刷层、浮浆、油垢、

蜂窝麻面等。必要时可采用砂轮清除表面杂物和不平整处。

测区宜均匀布置在构件或结构的检测面上，相邻测区监区不宜过大，当混凝土浇筑质量比较均匀时可酌情增大间距，但不宜大于2m。

构件或结构的的受力部位极易产生缺陷部位（如梁与柱相接的节点处）需布置测区。

测区优先考虑布置在混凝土浇筑的侧面（与混凝土浇筑方向垂直的贴膜板的一面），如不能满足这一要求时，可选在混凝土浇筑的表面或底面。

测区必须避开位于混凝土内保护层附近设置的钢筋和预埋钢板。

对于体积小，刚度差一级测试部位的厚度小于100mm的构件，应设置支撑加以固定。

在实际检测中常采用网格发以保证测点在测区中的均匀分布，具体做法：在构件表面选定测区后，用粉笔在测区处画1个200 200mm的方框，然后将方框纵横均分成4等分，形成16个小方格，每个方格中心点就是一个测点的位置。

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