土木工程实验作业答案.docx
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土木工程实验作业答案
*****
院校学号：
************
学习中心：
石家庄
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；掌握砼拌合物工作性的测定和评定方法；通过检验砼的立方体抗压强度，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.C32.5
（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
（4）水：
洁净的淡水或蒸馏水
3．配合比：
（kg/m3）
材料
水泥
砂
碎石
水
水灰比
砂率
1m3用量（kg）
475
600
1125
200
0.42
35%
称量精度
±0.5%
±1%
±1%
±0.5%
--
--
15L用量（kg）
7.125
9.0
16.875
3
0.42
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
测试结果
坍落度，mm
40mm
粘聚性
良好
保水性
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×150mm、振动台、压力试验机（测量精度为±1%，时间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
1#
2#
3#
破坏荷载F，kN
713.5
864.0
870.2
抗压强度
，MPa
其中（
，A=22500mm2）
31.7
38.4
38.7
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、38.7MPa，
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38.4MPa作为该组试件的抗压强度值，38.4MPa大于38.2MPa，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、2HRB33514
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
百分表读数
挠度/mm
左支座（f1/mm）
右支座（f2/mm）
跨中（f3/mm）
0
0kN
0.96
4.99
5.14
2.46
1
10kN
0.90
4.91
5.48
2.58
2
20kN
0.86
4.83
5.85
0.43
3
30kN
0.82
4.75
6.26
0.47
4
40Kn
0.78
4.68
6.66
0.46
5
50kN
0.74
4.61
7.11
0.51
6
60kN
0.70
4.56
7.52
0.46
7
70kN
0.67
4.52
8.03
0.54
8
80kN
0.63
4.48
8.50
0.52
9
90kN
0.60
4.43
9.06
0.60
10
100kN
0.57
4.39
9.65
0.63
起裂荷载（kN）
40KN
破坏荷载（kN）
138.3KN
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
测点5读数
测点6读数
测点7读数
1
10kN
56
50
58
88
2
20kN
99
100
109
174
3
30kN
258
376
300
310
4
40kN
445
760
497
448
5
50kN
561
1095
652
570
6
60kN
696
1425
832
701
7
70kN
843
1760
1022
842
8
80kN
952
2021
1156
957
9
90kN
1068
2306
1306
1046
10
100kN
1107
2593
1457
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，
=14.3N/mm2，α1=1,HRB335钢筋，
=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αs=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=42.4KN.m实验越大与计算值
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）
内径（mm）
截面积（mm）
杆长度（mm）
线密度（kg/m）
弹性模量（Mpa）
22
20
69.54
0.51
500
2.06×105
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
腹杆
下弦杆
1点
2点
均值
力
1点
2点
均值
力
1点
2点
均值
力
500
-34
-36
-35
27
27
26
26.5
359.87
18
19
18.5
251.23
1000
-68
-72
-70
53
53
51
52
706.16
34
37
35.5
482.09
1500
-100
-106
-103
78
78
76
77
1045.66
52
55
53.5
726.53
2000
-133
-142
-137.5
104
104
101
102.5
1391.95
69
73
71
964.18
1000
-67
-70
-68.5
51
51
50
50.1
685.79
35
37
36
488.88
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
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）
挠度测量
下弦杆
表①
表②
表③
表④
②
③
500
0
0.075
0.125
0
0.075
0.125
1000
0
0.145
0.253
0
0.145
0.253
1500
0
0.220
0.377
0
0.220
0.377
2000
0
0.285
0.502
0
0.285
0.502
1000
0
0.142
0.251
0
0.142
0.251
0
0
0.001
0.002
0
0.001
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？
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。
当承受竖向向下荷载时，上弦受压，下弦、腹杆受拉。
通过受力分析可以得出，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。
据此为避免压杆失稳，实验中布置的桁架形式更优越，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、通过震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
型号和规格
用途
拾振器
DH105
震动信号转换为电压信号输出
动态测试系统
DH5922
采集振动传感器输出的电信号，并将其转换为数字信号传送给计算机
电荷适配器
将拾振器的电荷信号转换成电压信号
电脑
记录、分析数据
锤子
敲击产生震动信号
木质简支梁
用于实验敲击的震动源
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）
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
1
2
3
4
5
6
第i个
波形
波峰
时间
1.5615
2.9255
1.5745
9.358
2.568
1.5615
幅值
500.73
518.79
490.20
424.32
436.28
500.73
第i+n个波形
波峰
时间
1.7505
3.1405
1.762
9.5445
2.781
1.7505
幅值
341.18
370.39
334.59
297.06
293.01
341.18
间隔n
7
8
7
7
8
7
周期/s
0.027
0.02688
0.0268
0.0266
0.02662
0.027
频率/Hz
37.037
37.202
37.313
37.594
37.566
37.037
阻尼比ζ
0.0087
0.0067
0.0087
0.0081
0.0079
0.0087
根据公式：
（1）
、
（2）
计算上述表格中的频率和阻尼比，填写到上表中。
为第i个波形的波峰幅值，
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？
1、拾振器的选择依据有灵敏度、频响、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：
量程范围，调整量程范围，使实验数据达到较好的信噪比；调整原则，不要使仪器过载，也不要使得信号过小。
2.什么是自由振动法？
自由震动法就是在实验室中采用初位移或初速度的突卸或突加载的方法，使结构受一冲击荷载作用而产生自由振动。
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