结构力学实验

结构力学结构力学 桁架结构受力性能实验报告桁架结构受力性能实验报告 学号 1153377 姓名 周 璇 专业 土木工程 实验时间 2016 年 05 月 04 日周三 中午 12 30 13 30 实验指导教师 陈涛 理论课任课教师 陈涛 一 实验目的一 实验目的 1 参加并完成规定的实验项目内容 理解和掌握结构的实验方法和实验结果 通过 实践掌握试件的设计 实验结果整理的方法 2 进行静定 超静定结构受力的测定和影响线的绘制 二 结构实验二 结构实验 一 空间桁架受力性能概述 桁架在受结点荷载时 两边支座处产生反力 桁架中各杆件产生轴力 如图 1 1 为在 抛物线桁架结点分别加载时结构示意图 用 Q235 钢材 桁架跨度 6260 1560mm 最大 高度 260mm 杆件之间为铰接相连 杆件直径为 8mm 图 1 1 二 实验装置 图 1 2 为框架结构侧向受力实验采用的加载装置 25kg 挂钩和 25kg 砝码 采用单结点 集中力加载 由砝码 挂钩施加拉力 应变片测算待测杆件应变 结构尺寸如图 1 2 所示 图 1 2 三 加载方式 简单多次加载 将挂钩和砝码依次施加在各个结点 待应变片返回数据稳定后 进行 采集 采集结束后卸下重物 等待应变片数值降回初始值后再向下一节点施加荷载 重复 采集操作 四 量测内容 需要量测桁架待测杆件的应变值在前后四对桁架杆布置单向应变片 具体布置位置如 图 1 2 所示 即加粗杆件上黏贴应变片 三 实验原理三 实验原理 对桁架上的 5 个位置分别施加相同荷载 记录不同条件下各杆件的应变值 由公式 2 4 FA E d A 可以得到 2 4 d E F 其中 F 杆件轴力 E Q235 钢弹性模量 d 杆件直径 杆件应变值 杆件应力 A 杆件横截面积 因而可以求得各杆件轴力 进而得到不同杆件的轴力影响线 四 实验步骤四 实验步骤 1 将载荷挂在加载位置 1 待应变片返回数据稳定后 采集相应应变数据 2 待应变片数值降回初始值后 重复 1 中操作 将荷载分别挂在加载位置 2 3 4 5 分别采集记录各自对应的各杆件应变数据 五 实验结果与整理五 实验结果与整理 杆件编号 1 11 21 31 41 51 61 71 8 加载位置 1 69 152 429 428 7 加载位置 2 67 341 899 1415 21 加载位置 3 21100 121329 37 加载位置 4 23132 8111614 21 应变值 6 10 加载位置 5 6114 505315 9 表 2 1 实验原始数据 将对应位置杆件应变值取平均值 得到所示一榀桁架四根杆件的应变值如表 2 2 所示 杆件编号 1 11 21 31 4 加载位置 1 39 9 515 24 5 加载位置 2 38 248 55 加载位置 3 1264 5 79 加载位置 4 179 58 51 平均应变值 6 10 加载位置 5 5 579 5 29 5 表 2 2 应变平均值 利用公式 2 4 d E F 其中 Q235 钢弹性模量 8dm m 5 210EM Pa 经过计算可以得到不同加载位置下桁架不同杆件的轴力值 如表 2 3 所示 杆件编号 1 11 21 31 4 加载位置 1 392 96151 246 加载位置 2 382 241 80 553 加载位置 3 1216045 794 加载位置 4 171 9680 513 轴力 N 加载位置 5 557096 297 表 2 3 不同加载位置杆件轴力 根据表 2 3 数据可以作出四根不同杆件轴力影响线图的大致形状 如图 1 3 所示 图 1 3 由截面法求得杆件理论值如表 2 4 杆件编号 1 11 21 31 4 加载位置 1 187 9472 130 加载位置 2 375 187143 260 加载位置 3 28194215 390 加载位置 4 187 63143 260 轴力 N 加载位置 5 943172 130 表 2 4 由表 2 4 作图 1 4 如图所示 图 1 4 六 六 实验分析讨论实验分析讨论 比较实验所得轴力影响线与理论计算所得轴力影响线可知 二者所得影响线大致形状 一致 但个别杆件轴力值相差较大 特别是 1 4 位置杆件轴力 实验值接近于理论计算值 的 2 倍 存在较大程度偏差 1 出现理论值与实验值相差较大情况可能由以下原因造成 1 桁架加载方式为将荷载悬挂于两榀桁架的中间连接横杆上 很难做到加载位置在 横杆中点 因而存在两榀桁架受力情况不一致的情况 使两侧对应杆件应变值存在较大差 异而影响最终结果 2 桁架节点处并不是理想的铰接 因而与按铰接计算所得理论值必然存在一定误差 3 实验中杆件会发生变形相应角度等会发生改变 而理论计算忽略了杆件变形 2 实验改进方案 1 由于重物直接用弯头挂在腹杆上