土木工程扩展实验项目简介.doc

土木工程扩展实验项目简介一、粘性土固结不排水三轴剪切实验1、学时：82、开设实验单位：隧道与岩土工程实验室3、实验目的、内容及要求本试验的目的是测定饱和粘性土总应力强度指标与有效应力强度指标。本试验的主要内容为饱和粘性土的三轴固结不排水剪切试验，试验中要进行三轴试样的制备；对试样进行反压饱和，观察施加围压时的孔隙水压力的变化与固结时孔隙水压力的消散过程。根据固结情况对试样的高度和面积进行修正。根据试验结果绘制不同围压情况下主应力比、偏应力、孔隙水压力与轴向应变的关系曲线，有效应力路径曲线，总应力与有效应力的摩尔圆与摩尔库仑强度包线。得出土样的总应力强度指标与有效应力强度指标。4、实验前准备要求学生在实验前预习本次实验内容和有关仪器基本操作方法，确定实验步骤。复习有效应力原理的主要内容，应力路径、应力应变关系的概念。5、先修实验土力学试验二、粘性土一维固结试验1、学时：82、开设实验单位：隧道与岩土工程实验室3、实验目的、内容及要求本试验的目的是测定饱和粘性土的压缩系数、先期固结压力及不同压力下的固结系数。本试验的主要内容为饱和粘性土的一维固结试验，压力等级为12.5、25、50、100、200、400、800。施加每一级压力后宜按6s、15s、1m、2m15s、4m、6m15s、9m、12m15s、16m、20m15s、25m、30m15s、36m、42m15s、49m、64m、100m、200m、400m、23h、24h的时间顺序测记试样的高度变化。本试验要求根据试验结果，绘出饱和粘性土的e-p曲线、e-logp曲线，每级荷载作用下的d-曲线，d-logt曲线。根据e-logp曲线得出土的先期固结压力，根据d-曲线和d-logt曲线得出饱和粘性土的固结系数。4、实验前准备要求学生在实验前预习本次实验内容和有关仪器基本操作方法，确定实验步骤。复习先期固结压力的确定方法，时间平方根方法和时间对数法确定固结系数的方法。5、先修实验土力学试验三、混凝土材料渗透性能试验1、学时：42、开设实验单位：建筑材料实验室3、实验目的、内容及要求影响混凝土渗透性能的原因有很多，也很复杂。水灰比、单方用水量、骨料级配、各种矿物掺合料、不同纤维品种和掺量、引气剂减水剂等各种外加剂的应用都可能影响混凝土的渗透性能，从而影响混凝土材料的耐久性能。本试验主要研究不同水灰比及矿物掺合料对混凝土材料渗透性能的影响。要求学生掌握普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法。四、纤维混凝土力学性能测定试验1、学时：42、开设实验单位：建筑材料实验室3、实验目的、内容及要求试验配制多种纤维混凝土，测定纤维混凝土的力学性能，即抗压强度、劈裂抗拉强度，探讨纤维对混凝土力学性能的影响。要求学生了解不同纤维的掺入工艺，纤维混凝土的搅拌工艺。掌握纤维混凝土的破坏机理。五、混凝土外加剂试验1、学时：42、开设实验单位：建筑材料实验室3、实验目的、内容及要求本试验主要包括以下三个方面的内容：（1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括减水剂、引气剂和泵送剂等。（2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂等。（3）改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。要求学生掌握各种外加剂的掺入方法及对混凝土的作用效果。六、混凝土的应力-应变全过程分析1、学时：42、开设实验单位：建筑材料实验室3、实验目的、内容及要求本试验从断裂力学的观点出发，利用电液伺服压力机研究混凝土受力时应力与应变的全过程分析。按照断裂力学的观点来看，决定断裂强度的是某处存在的临界宽度的裂缝，它和孔隙的形状和尺寸有关，而不是总的孔隙率。因此，用断裂力学的基本观念来研究混凝土的强度，是一个新的方向。人们对混凝土的力学行为有了了解，就有可能通过合理选择组成材料、正确设计配合比以及控制内部结构配制出具有指定性能（力学行为）的混凝土，从而实现混凝土力学行为综合设计的目标。七、轻骨料及轻骨料混凝土试验1、学时：42、开设实验单位：建筑材料实验室3、实验目的、内容及要求本试验包括（1）轻骨料的性能试验，包括颗粒级配、堆积密度、表观密度、筒压强度和强度标号等。（2）轻骨料混凝土的性能试验，包括流动性试验、密度等级、强度等级、碳化、抗冻、抗渗等试验。要求了解不同种类轻骨料混凝土的性能差异，掌握常用轻骨料混凝土在土木工程中的应用范围及方法。八、混凝土小型空心砌块试验1、学时：42、开设实验单位：建筑材料实验室3、实验目的、内容及要求本试验包括（1）外观质量及尺寸偏差检查。（2）物理力学性能试验，包括抗压强度试验、抗折强度试验、块体密度及空心率试验、含水率及吸水率试验等。（3）长期性能及耐久性试验包括干燥收缩试验、软化系数试验、碳化系数试验及抗冻性试验等。要求学生掌握常用混凝土小砌块的基本物理力学性能、耐久性及如何在建筑工程中应用。九、偏心拉伸实验 1、学时：42、开设实验单位：力学实验室3、实验目的、内容及要求熟悉万能试验机的操作，确定偏心拉伸的试验方法，明确各种杆件的实验原理。继续学习电测理论，掌握测量电桥接桥特性，测定受偏心拉伸杆件的拉伸应力以及中性轴的变化规律，分析偏心拉伸对杆件应力的影响4、实验前准备： 通过查阅相关资料，写出实验方案。实验前一小时，讲述本组的实验方法及实验原理，讨论通过后，方可进行实验操作。5、试验课后讨论： 实验操作结束后一周内，在初步写出实验报告后，讨论实验结果、结论。（一小时）6、注意事项：1）本试验一次只能接纳半个班。每组34人，2）偏心拉伸共有三种试样：大曲率杆、小曲率杆、直杆。每组作二种。3）全班试验数据共享，每组都必须在实验报告中分析三种试样的结果，每组提交一份实验报告。4）本实验允许实验失败。但是，在实验报告中，要充分阐述失败的原因，要有明确的理论与实验数据支持。5）实验报告要求以论文形式书写，内容完整，试验曲线要有说明，结论要求明确。7、先修课程： 理论力学、材料力学十、叠粱实验 1、学时：42、开设实验单位：力学实验室3、实验目的、内容及要求根据叠梁的不同形式（自由叠梁、约束叠梁），建立适当的力学模型，分析叠粱的受力特征，确定叠梁的应力分布。对于同种形式，不同种材料的叠梁实验，分析其受力与变形的特征，确定其适用的工作工况。4、实验前准备： 通过查阅相关资料，写出实验方案。实验前一小时，讲述本组的实验方法及实验原理，讨论通过后，方可进行实验操作。5、试验课后讨论： 实验操作结束后一周内，在初步写出实验报告后，讨论实验结果、结论。（一小时）6、叠梁试验注意事项：1）本试验一次只能接纳半个班。每组2人。2）共有三种叠梁类型：钢钢自由叠梁（2台）、钢铝自由叠梁（2台）、钢钢约束叠梁（4台）。对于钢铝自由叠梁，根据钢和铝谁上谁下又分为两种：钢铝自由叠梁、铝钢自由叠梁。每组只做一种。3）全班的试验数据共享，每组都必须在实验报告中分析三种叠梁（钢铝自由叠梁任选一种）。每组只交一份试验报告。4）实验报告要求以论文形式书写，纸张自备。7、先修课程： 理论力学、材料力学十一、现代力学实验1、学时：162、开设实验单位：工程力学所及力学实验室3、实验目的、内容及要求系统介绍现代力学实验方法及测试技术，着重介绍电测、冲击动态测量、超声波测量、光弹力学等各种测量原理及其在工程中的应用，并进行霍普金森杆冲击加载实验和超声波对损伤、缺陷的检测。4、课程安排 教师课堂原理介绍、演示实验和学生动手操作各占1/3学时5、实验前准备：通过查阅相关资料，了解相关力学测量方法。6、试验课后讨论： 实验结束后写实验报告，并通过查资料每人写一篇关于现代力学实验测试技术及应用的小论文。7、先修课程：材料力学十二、毕托管测速实验1、学时：22、开设实验单位：水力学实验室3、实验目的、内容及要求通过实验了解普朗特毕托管的构造和适用性。通过对管嘴淹没出流点流速及点流速系数的测量，掌握用毕托管测量点流速的技能，并检验其精度，进一步明确传统流体力学测量仪器的现实作用。十三、结构模型设计制作及实验I(一)题目及学时 高层建筑结构模型设计与制作。24学时。 （二）、内容 方案设计与理论分析、结构模型制作、作品介绍与答辩、模型加载试验。 （三）、对象和形式 对象为在校本科生。以组队形式参加，每队不得多于 5 人。四、要求 1.要求 (1) 各队应独立设计、制作，每位同学只允许参加一个队，期间不得任意换人。(2) 每个队只能提交一份作品，作品必须命名。2. 方案设计与理论分析要求 (1) 内容应包括：设计说明书、方案图和计算书。设计说明书应包括对方案的构思、布局、功能、结构选型及其他有特色方面的 说明；方案图应包括结构整体布置图、主要构件详图和方案效果图；计算书应包括计算模型、荷载分析、内力分析、承载能力估算等。 (2) 文本封面（详见附件）要求注明作品名称、指导老师、学生姓名、学号；正文按设计说明书、方案图和计算书的顺序编排。(3)用 A4 纸打印以上内容，在规定时间交给指导教师，逾期作自动放弃处理。 3. 设计制作要求 (1)学院提供统一的制作材料和工具（详见附件），在规定时间和地点学生独立制作模型。 (2)模型制作材料为 230 克巴西白卡纸、蜡线、白胶和透明纸（透明纸仅用于制作外墙），材料力学性能指标详见附件。不得使用学院指定以外的其它任何材料，否则，一经查实，将直接取消其资格。 (3)模型应包括上部结构部分和基础部分。上部结构高度为 1000 10mm ，层数不得少于 7 层。除底层外，每层必须设置楼盖， 层间必须加设外墙，外墙材料只能用透明纸。基础的平面尺寸不得超过 280mm 280mm ，基础的最大埋深为 200mm 。加载时实验室将提供一个用于埋置基础的基坑，基坑尺寸为 300mm （长） 300mm （宽） 200mm （高）。加载时先将模型的基础 部分放入基坑内，再用铁砂填埋覆盖，以此固定模型；填埋层的顶面作为上部结构底层的标高平面（ 0.00 ）。底层不设楼 盖，底层层高不得小于 70mm （详见示意图 1 ）。 (4) 模型顶部必须提供足够的平面尺寸，以保证承放底面尺寸为 150mm 150mm 的加载物 M1 。同时模型顶部侧面还必须提供两个外法线夹角不小于 120 的加载面，用于安放侧向加载挡板；两个侧面标上 A 、 B 符号，通过事先抽签决定模型加载挡板安 放的侧面（ A 或 B ）。 (5)模型的上部结构及基础形式不限，但需考虑通风、采光和承受竖、侧向荷载以及固定模型等要求。 4. 加载步骤及要求 (1) 各队按抽签顺序进行加载。队员根据事先抽签的结果安放模型，并在规定时间内自行用铁砂填埋、固定模型。 (2) 竖向静荷载试验。队员自行在模型顶部一次性施加重量为 80N 、底面尺寸为 150mm 150mm 的加载物 M1 ，以检测模 型承受竖向荷载的能力。 (3) 侧向静荷载试验。在维持 80N 竖向荷载的情况下进行侧向静荷载试验。规定最大可加载重量为 100N ，加载次数不得多于 3 次。规定第一次施加的重量应为 50N ，若加载成功，同学可自行选择第二、第三次的侧向加载重量（实验室提供 5 个重量为 10N 的加载物供同学自由组合）。 (4) 侧向冲击荷载试验。在维持 80N 竖向荷载，卸下侧向静荷载的情况下进行侧向冲击荷载试验。冲击荷载由加载物 M2 自由落 体产生的动力通过绳索与竖向加载物 M1 对模型的顶部产生水平冲击力，加载物 M2 的自由落差为 100mm （详见示意图 2 ）。 规定最大加载重量为 50N ，加载次数不得多于 2 次。每次均由队员自行选择，学院提供重量分别为 20N 、 30N 、 40N 、 50N 的加载物供队员选择。 五、评审规则及分值 根据建筑造型、结构方案、理论分析、模型制作、叙述答辩和加载试验 6 个方面进行评审，总分为 100 分。 (1)建筑造型（ 20 分） 按构思新颖、外形美观、布局合理、楼层有效使用面积充分评分。 (2)结构方案（ 10 分） 按结构方案的合理性、实用性和创新性评分。 (3)理论分析（ 10 分） 按设计说明书、方案图和计算书内容的完整性、准确性评分。 (4) 模型制作（ 10 分） (5) 叙述答辩（ 5 分） 按现场叙述和答辩情况，由评委当场给分。 (6) 加载试验（ 45 分，其中侧向静荷载试验 25 分，侧向冲击荷载试验 20 分） 若模型在加载过程中出现结构破坏，则认为该级加载失败，退出加载试验；若加载过程中侧向位移超过规定的限值，侧向静载规定限值为30mm ，侧向冲击荷载规定限值为 50mm （详见示意图 2 ），则认为该级加载失败。 (7)计分方法： 先按荷重比（ F=Q/W ）计算出各模型的相对分，其中 Q 代表模型所承受的最大侧向静荷载或冲击荷载（ N ）， W代表模型 自重（ N ）；再将 F 值为最大（记 Fmax ）的模型定为满分（侧向静载 25 分，冲击荷载 20 分），其余模型的分数按（满 分 F / Fmax）计算。 十四、结构模型设计制作及实验II(一)、题目及学时 桥梁结构模型设计与制作。24学时。 (二)、内容 方案设计与理论分析、结构模型制作、作品介绍与答辩、模型加载试验。 (三)、对象和形式 对象为在校本科生。以组队形式参加，每队不得多于 5 人。(四)、各项要求 1.人员要求 (1) 各队应独立设计、制作，每位同学只允许参加一个队，期间不得任意换人。(2) 每个队只能提交一份作品，作品必须命名。2. 方案设计与理论分析要求(1) 内容应包括：设计说明书、方案图和计算书。设计说明书应包括对方案的构思、功能、结构选型及其他有特色方面的说明；方案图应包括结构整体布置图、主要构件详图和方案效果图；计算书应包括计算模型、荷载分析、内力分析、承载能力估算等。 (2) 文本封面（详见附件）要求注明作品名称、指导老师、学生姓名、学号；正文按设计说明书、方案图和计算书的顺序编排。(3)用 A4 纸打印以上内容，在规定时间交给指导教师，逾期作自动放弃处理。 3. 设计制作要求(1)学院提供统一的制作材料和工具（详见附件），在规定时间和地点学生独立制作模型。(2)模型制作主要材料为巴西白卡纸、蜡线、木材、报纸等，每次实验前由教师统一指定材料，材料力学性能指标详见附件。不得使用学院指定以外的其它任何材料，否则，一经查实，将直接取消其资格。 (3)模型主要包括上部结构。下部结构根据每次实验的情况，由教师决定是否制造。上部结构的跨度、桥面宽度由教师确定。 （五）、 加载 加载时实验室将提供一个加载用的试验架。上部结构的两端支撑于试验架提供的支座上。加载有动载加载和静载加载两种选择。动载加载时试验室提供一个加载小车，上面可以搭载重物。小车从桥梁的一端移动到另一端。静载加载是按照教师指定的位置悬挂重物。（六）、评审规则及分值 根据建筑造型、结构方案、理论分析、模型制作、叙述答辩和加载试验 6 个方面进行评审，总分为 100 分。(1)建筑造型（10 分） 按构思新颖、外形美观评分。 (2)结构方案（10 分） 按结构方案的合理性、实用性和创新性评分。 (3)理论分析（15 分） 按设计说明书、方案图和计算书内容的完整性、准确性评分。 (4) 模型制作（ 10 分） (5) 叙述答辩（ 10 分） 按现场叙述和答辩情况，由评委当场给分。 (6) 加载试验（ 45 分） 若模型在加载过程中出现下列现象，则判定该级加载失败：1）结构破坏