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桥梁模型制作与荷载试验领导书(最[集成].doc

桥梁模型制作与荷载试验领导书(最[集成].doc

上传者: 瑶妖姚夭 2017-10-15 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《桥梁模型制作与荷载试验领导书(最[集成]doc》,可适用于综合领域,主题内容包含桥梁模型制作与荷载试验领导书(最集成桥梁模型制作及荷载试验指导书班级:姓名:学号:组号:第组时间:年秋季学期兰州理工大学土木工程学院结构实验室目录试符等。

桥梁模型制作与荷载试验领导书(最集成桥梁模型制作及荷载试验指导书班级:姓名:学号:组号:第组时间:年秋季学期兰州理工大学土木工程学院结构实验室目录试验一桥梁模型的设计与制作试验二桥梁结构模型的承载力试验试验三桥梁模型静力加载试验方案的编写试验四桥梁模型的静力加载试验的实施附件:静态应变仪,DH,桥路连接方法试验注意事项为了更好的完成结构试验课程的教学实践环节使学生掌握各种试验方法提高试验技能顺利地完成试验工作必须做好以下几方面工作。一、试验的准备工作首先要认真预习本试验指导书了解本试验的目的、原理、方法和步骤熟悉所用的试验仪器仪表的一般构造和操作规则。试验小组成员必须有明确分工轮流协作工作。二、试验过程在开始进行正式试验之前要安装调整各仪表仔细检查测力装置的指针是否对准零试件、仪表是否安装稳妥、安全等记录表格是否齐全最后请指导教师检查认可后方能进行正式试验。预加载可不做记录观察试件和各种仪表及仪表的各部位是否正常如正常再按要求进行正式加载试验过程中做好记录。在试验进行过程中必须严肃认真一丝不苟有组织有步骤地按要求进行工作。对各种仪器仪表严格按操作规程操作决不允许草率了事或擅自拆动与本试验或无关的试验设备确保设备和人身安全。试验结束后要检查应记录数据是否齐全并注意清理设备归还所借用仪表、工具并清扫场地等。经教师检查认可后方能离开试验岗位。三、试验报告的整理和书写试验报告是试验者进行试验工作最后交出的试验成果是试验资料的总结。应按照本指导书给出的过程记录并分析数据。在书写报告时要注意:记录试验过程中的异常现象出现的故障和事故以及采取的补救或处理方法并分析对试验结果产生的影响。把试验数据填入相应的表格。整理试验数据时必须注意有效数字的运算法则而决不能“虚构精度”且一定要保持数据的真实性。试验结果的表示方法。在试验中或试验结束后除根据所测得的数据进行整理和计算试验结果外还应采用图表或曲线的方式表达试验结果。结论。将所得结果与其他试验结果或理论值进行比较并分析和计算误差指出存在的问题提出进一步改进的意见及措施。扼要写出试验的收获和体会。总之每个试验后必须独立完成总结和计算工作写出报告并要求试验数据真实完整计算分析正确曲线图表齐全。兰州理工大学土木工程学院实验中心结构试验室试验一桥梁模型的设计与制作实验日期:年月日~年月日一、试验目的了解各种类型桥梁的优缺点及其受力特点。(掌握桥梁模型的制作方法。二、试验材料及设备(竹纹纸、胶水。(美工刀三、试验原理简支粱桥简支梁桥是梁桥中应用最早、使用最广泛的一种桥型。它结构简单最易设计成各种标准跨径的装配式结构施工工序少架设方便在多孔简支梁桥中由于各跨构造和尺寸划一可简化施工管理工作降低施工费用因相邻桥孔各自单独受力桥墩上需要设置相邻简支梁的两个支座简支梁桥的构造较易处理而常被选用。简支梁桥是静定结构结构内力不受地基变形等的影响因而能适用于在地基较差的桥位上建桥。简支梁的设计主要受跨中正弯矩的控制。在钢筋混凝土简支梁桥中经济合理的常用跨径在m以下。我国预应力混凝土简支梁的标准跨径在m以下。悬臂体系梁桥将简支梁梁体加长并越过支点就成为悬臂梁桥。仅梁的一端悬出的称为单悬臂梁两端均悬出的称为双悬臂梁。在较长桥中则可由单悬臂梁、双悬臂梁与简支挂梁联合组成多孔悬臂桥。习惯上称悬臂梁主跨为锚跨。悬臂梁利用悬出支点以外的伸臂使支点产生负弯矩对主跨跨中正弯矩产生有利的卸载作用。因此与简支梁相比较悬臂梁可以减少跨内主梁高度和降低材料用量是比较经济的。悬臂梁桥一般为静定结构可在地基较差的条件下使用。在多孔桥中墩上均只需设置一个支座减少了桥墩尺寸也节省了基础工程的材料用量。但是无论是钢筋混凝土或预应力混凝土悬臂梁桥在实际桥梁工程中均较少采用。主要原因是施工不便工费昂贵使用时行车不平顺等。国内箱形薄壁钢筋混凝土悬臂梁桥最大跨径为m国外一般在~m以下。世界上预应力混凝土悬臂梁桥最大跨径为m一般亦在lm以下。T型刚构桥是一种具有悬臂受力特点的梁式桥。因墩上伸出悬臂形同T形由此而得名。钢筋混凝土T形刚构桥是从墩上伸出较短的悬臂(跨中用简支挂两组合而成。由于钢筋混凝土梁式结构承受负弯矩不可避免在顶面出现裂缝因而钢筋混凝土T型刚构桥不可能做成较大的跨径。而预应力混凝土结构采用悬臂施工方法适宜做成长悬臂结构。目前预应力混凝土T型刚构桥的最大跨径已达m左右。预应力混凝土T型刚构桥分为跨中设铰接点和跨中设挂梁的两种基本类型。其中带铰的T型刚构桥是超静定结构跨中设挂梁的T型刚构桥是静定结构。钢筋混凝土T型刚构桥常用跨径在~m左右预应力混凝土T型刚构桥的常用跨径可在~m。必须指出预应力混凝土T型刚构桥的受力特点如同长悬臂结构全跨以承受负弯矩为主预应力束筋布置于桥的顶面。它与节段悬臂施工方法的协调配合是它的主要特点。并为这种桥型的施工悬空作业机械化、装配化提供了有利条件尤其对跨越深水、深谷、大河、急流的大跨径桥梁施工十分有利并能获得满意的经济指标。连续体系粱桥连续梁桥是将简支梁梁体在支点上连续而成的梁桥。连续梁可以做成二跨或三跨一联的也可以做成多跨一联的一般每联由,跨组成。连续梁中间墩上也只需设置一个支座而在相邻两联连续梁的桥墩上仍需设置两个支座。连续梁由于支点负弯矩的卸载作用使跨中正弯矩显著减少而且其弯矩分布要比悬臂梁合理。钢筋混凝土连续梁桥同悬臂梁桥一样因在施工上和使用上存在同样缺点而应用甚少而预应力混凝土的连续梁的应用却非常广泛。尤其悬臂施工法、顶推法、逐跨施工法在连续梁桥中的应用这大大地提高了施工质量降低了施工费用。连续梁的突出优点是:结构刚度大变形小动力性能好主梁变形挠曲线平缓有利于高速行车。预应力混凝土连续梁是超静定结构在墩台基础不均匀沉降等影响下结构内将产生附加内力通常需要良好的桥基。预应力混凝土连续梁常用范围为~m最大跨径已达m左右。连续刚构桥是预应力混凝土梁式桥型之一它综合了连续梁桥和T型刚构桥的受力特点将主梁做成连续梁体与薄壁桥墩固结而成。它与连续梁一样连续刚构桥可以做成一联多孔在长桥中可以在若干中间孔以剪力铰相联。连续刚构桥的梁部结构的受力性能如同连续梁一样。而薄壁墩底部所承受的弯矩梁体内的轴力随着墩高的增大而急剧减少。由于连续刚构桥除保持了连续梁桥的各个优点墩梁固接节省了大型支座的昂贵费用减少了墩及基础的工程量同时改善了结构在水平荷载(例如地震荷载)作用下的受力性能即各柔性墩按刚度比分配水平力。对于柔性墩设计时必须考虑上部梁体变形(转动与纵向位移)对它的影响。目前世界上连续粱桥中最大跨度的梁桥基本上都是采用该类桥型最大跨径已达m。拱桥拱桥是我国公路上使用较广泛的一种桥型。拱桥与梁桥的区别不仅在于外形的不同更重要的是两者的受力性能有着较大差异。由力学知识得知在竖向荷载作用下梁式结构支承处只产生竖向支承反力拱式结构在竖向荷载作用下两端支承除了有竖向反力外还将产生水平推力。正是这个水平推力使得拱内产生轴向压力从而大大减小了拱圈的截面弯矩使之成为偏心受压构件截面上的应力分布与受弯梁的应力相比较为均匀。因此可以充分利用主拱截面材料强度使跨越能力增大。拱桥的主要优点是:()跨越能力较大()与混凝土梁式桥相比可以节省大量的钢材和水泥()耐久性能好维修、养护费用少()外型美观()构造较简单。拱桥也有缺点主要是:()自重较大相应的水平撩力也较大增加了下部结构的工程量当采用无铰拱时对地基条件要求较高()拱桥(尤其是圬工拱桥)一般都采扇有支架施工的方法修建随着跨径和桥高的增大支架或其他辅助设备的费用相应地加大从而增加了拱桥的总造价()由于拱桥水平推力较大在连续多孔的大、中桥梁中为防止一孔破坏而影响全桥的安全需要采用较复杂的措施例如设置单向推力墩也会增加造价()与梁式桥相比上承式拱桥的建筑高度较高当用于城市立交及平原地区时因桥面标高提高使两岸接线长度增长或者使桥面纵坡增大既增加了造价又对行车不利。因此也使拱桥的使用范围受到一定的限制。斜拉桥斜拉桥又称斜张桥是一种由索、梁、塔等三种基本构件组成的结构属组合体系桥其主要组成部分为主梁、斜拉索和索塔。索塔上的若干斜拉索将梁吊起使主梁在跨内增加了若干弹性支点从而大大减小了梁内弯矩使梁高降低并减轻重量提高了梁的跨越能力。斜拉桥的构想比较古老在世纪到世纪之间曾经出现过一些人行斜拉桥但由于材料原因和复杂超静定结构的计算手段等原因建成不久便遭破坏未能得到发展。但随着高强材料的使用、结构分析方法的进步以及施工手段与技术的提高世纪中叶以瑞典斯特勒姆桑德桥(Stromsund)为代表的现代斜拉桥开始得到很快的发展。悬索桥悬索桥又称吊桥是一种古老的桥型。很早以前人们就利用藤条和竹子等材料来制作悬索桥中国古代就已有用铁链做悬索桥主缆的实例。现代悬索桥通常由桥塔、锚碇、主缆、吊索、加劲梁及鞍座等部分组成在吊索的悬吊下加劲梁相当于多个弹性支承上的连续梁弯矩显著减小吊索将主梁的重力传递给主缆承受拉力桥塔将主缆支起主缆承受拉力并被两侧的锚碇锚固桥塔承受主缆的传力主要受轴向压力并将力传递给基础。悬索桥结构受力性能好其轻盈悦目的抛物线形强大的跨越能力深受人们的欢迎。与其他体系的桥梁相比悬索桥的跨度越大优势越明显。在材料用量和截面设计方面其他各种桥型的主要承重构件的截面积总是随着跨度的增加而增加致使材料用量增加较大。但大跨度悬索桥的加劲梁(就工程数量讲加劲梁在悬索桥中要占相当大的比例)则不是主承重构件且截面不需要随着跨度而增加。在构件设计方面其他结构的许多构件如梁的高度、杆件的外廓尺寸、钢材的供料规格等容易受到客观制约的但悬索桥的主缆、锚碇和桥塔等三项主要承重构件的在扩大截面积或承载能力方面所遇到的困难则较小。作为主要承重构件的主缆具有非常合理的受力方式。众所周知对于拉、压构件其应力在截面上分布是比较均匀的而对受弯构件在弹性范围内其应力分布呈三角形。就充分发挥材料的承载能力而言拉、压的受力方式比受弯更为合理但受压构件需要考虑稳定性问题因此受拉就成为最合理的受力方式。由于悬索桥的主缆受拉且截面设计较容易因此悬索桥的跨越能力是目前所有桥型中最大的。目前正在修建和计划修建的大跨度桥梁中跨度超过m的桥型几乎无一例外地选择悬索桥。在施工方面悬索桥的施工是先将主缆架好此时主缆是成为一个现成的悬吊式脚手架。在架梁过程中梁段可以挂在主缆下为防御巨风的袭击虽然也需要采取一定的防范措施但与其他桥所用的悬臂施工方法相比风险较小。由于悬索桥跨越能力大常可因地制宜地选择一跨即可跨越江河或海峡主航道的布置方案这样可以有效地避免水中深水桥墩的修建满足通航要求。由于跨度大悬索桥的构件就显得特别柔细外形美观。因此大跨度悬索桥常常成为重要的旅游景点。当然悬索桥也有一些缺点:由于悬索是柔性结构刚度较小在活载作用时悬索会改变几何形状引起桥跨结构产生较大的挠曲变形在风荷载、车辆冲击荷载等动荷载作用下容易产生振动。历史上悬索桥发生破坏的事故较多但是自从年后开展桥梁抗风稳定性研究以来暴风损毁桥梁的事故已经可以避免但其动力响应(车振响应风振及地震响应)方面的研究应继续开展。四、试验步骤(充分发挥自己的想象结合桥梁工程及桥梁美学所学知识设计并绘制出桥梁模型图纸。要求桥梁模型的主跨为mm宽度为mm桥下净空为mm。(根据所设计桥梁图纸利用所给材料制作出结构轻盈、承载能力大的桥梁结构模型。五、桥梁模型图纸及模型照片,注:将桥梁模型照片电子版直接粘贴在此处~此页用彩页打印~设计图纸放在最后附录中,六、思考题:简支梁桥有哪些优缺点,根据自己制作桥梁模型的经历简单叙述桥梁模型制作时应注意哪些事项。试验二桥梁结构模型的承载力试验实验日期:年月日一、试验目的掌握所制作桥梁模型所代表的桥梁结构体系的特点了解桥梁承载能力的影响因素了解所制作桥梁模型的破坏形式及其原因。二、试验仪表及器材砝码、电子秤三、试验方法及步骤本次试验采用重力加载加载位置选在主跨跨中。每组同学有五次加载机会具体每级加载的大小由各个小组自由选择以桥梁模型破坏时的前一级荷载作为该桥梁模型的最大承载能力最终以最大承载能力除以模型自重所得系数作为评价桥梁模型的优劣指标。具体如下:G,利用电子称称量本组桥梁模型的自重为N。根据自己所设计的桥梁模型查阅相关资料拟定出加载等级如下:表静力加载荷载等级荷载等级荷载大小(N)桥梁模型是否破坏第一级第二级第三级第四级第五级根据上述加载方案进行加载加载过程中应随时观察桥梁模型的反应如果在进行某一级加载时发现桥梁模型已接近破坏时可以对下一级荷载的大小进行调整但不得调整本级荷载的大小。观察桥梁破坏形式并分析产生破坏的原因。四、结果分析报告,本组桥梁模型的最大承载能力为kN桥梁优劣评价系数:G,,G。,,,,G对其它各组所作桥梁模型从桥梁美学的角度进行客观评价(满分为分)表本组对其他各组模型就美学角度的评价(满分分)组别分数组别分数组别分数第一组第四组第七组第二组第五组第八组第三组第六组第九组第十组十一组十二组对桥梁模型破坏位置、形式及发展过程的描述五、思考题:试分析本组桥梁模型破坏的原因。(就自己模型制作方面进行分析)对于本次桥梁模型制作有哪些的体会以及针对本组模型破坏的形式有哪些改进意见。试验三桥梁模型静力荷载试验方案的编写实验日期:年月日~年月日一、试验目的、使学生掌握在车辆荷载作用下简支梁桥任意截面上各点的应变和挠度计算方法、掌握根据影响线确定最不利加载位置的方法二、试验仪表及器材有机玻璃桥梁模型静态应变仪应变片位移计三、实验方案、简支梁桥模型()#()#()#(,)#(,)#标注单位:毫米应变测点位置图:桥梁模型图、实验荷载采用重量为N的模型车辆前后轴重按现场实际测试结果为准具体为:前轴:牛顿后轴:牛顿。车辆的前后轴距为mm左右轮距为mm具体形状如下图所示。标注尺寸单位:mm图:加载车辆形状图确定加载位置:根据简支梁的纵、横向影响线以及A、B两点,A、B两点的具体位置由指导教师在分组时统一确定并要求学生填写在上述空格处,所在的位置确定针对上述A、B两点的车辆纵向和横向最不利加载位置并将确定的最不利加载位置绘于图上,将图所示形状的小车绘制于图相应的位置~并标定尺寸,。加载车辆形状######A点)工况一(######工况二(B点)图:桥梁模型平面布置图并根据上述两种工况下的具体加载位置利用偏心压力法计算三片主梁分别在跨中和处的横向分布系数并将计算结果填写在下表中(要求计算过程写在附录中)表:横向分布系数表偏心压力法计算所得横向分布系数梁号跨中#(边梁)#(次边梁)#(中梁)计算两种工况下#~#测点处的弯矩和应变值(由于本试验采用静力加载~所以在计算弯矩值时不考虑冲击系数的影响)并填写在表对应位置处,计算过程写在附录中,表:测试截面的理论弯矩值及应变值工况一工况二截面位置,,,,弯矩(Nm)应变()弯矩(Nm)应变()#点#点#点#点#点#点计算两种工况作用下指定测点的挠度值(保留一位小数)并填写在表中。,测点号填写指导教师给定的测点号~而不是直接填写A、B,表指定截面的理论挠度值测点号挠度(mm)试验四桥梁模型的静力加载试验的实施实验日期:年月日一、试验目的、掌握应变片的测试技术和粘贴方法、掌握千分表的使用方法。、掌握有机玻璃弹性模量的测试方法了解桥梁承载能力评定的方法二、试验仪表及器材test静态应变测试仪两通道应变仪应变片位移计游标卡尺万用表三、试验方法及步骤位移计的标定标位移计标定记录表位移Test应变值()两通道应变仪应变值(),,,,(mm)第次第次第次平均值第次第次第次平均值分别利用两通道应变仪和test静态应变仪标定位移计具体操作方法为:()利用万用表确定位移计的公共线()将位移计安装在位移计标定仪上()将位移计导线分别连接在两通道应变仪和test静态应变仪上()将位移计标定仪调至零点()应变仪参数设置平衡及初值读数()将位移计标定仪每次调整mm先后退次再前进次重复三次并将应变仪的读数填写在表内以位移计标定仪的读数(mm)为横坐标以应变仪读数的平均值为纵坐标在excel中绘制“位移应变”曲线并分别对该曲线的上升段(横坐标在mm~mm之间)和下降段(横坐标在mm~mm之间)添加趋势线并求其线性回归方程该线性回归方程的斜率即为位移计每毫米所对应的应变值即位移计的灵敏度将计算结果填写在表中。表位移计灵敏度及桥臂系数计算表仪器上升段下降段平均值Test两通道应变仪位移计桥路的桥臂系数注:位移计桥路的桥臂系数=两通道应变仪读数Test读数测量有机玻璃的横截面尺寸利用游标卡尺分三次测量有机玻璃轴向受拉构件的横断面尺寸并取其平均值作为横断面的测量尺寸并填写在表中表有机玻璃横断面尺寸测量标位置第次第次第次平均值宽度b(mm)高度h(mm)在有机玻璃上粘贴应变片有机玻璃的弹性模量的测试对有机玻璃轴向受拉构件采用重力加载加载方式采用循环加载即由零加至最大荷载后再分级卸载具体加载方式见下表。(分五级加载和卸载)表有机玻璃弹性模量加载表,,实测应变()序号荷载大小(N)第次第次第次平均值利用类似于上述以线性回归方程求位移计灵敏度系数的方法计算得到有机玻璃的弹性模量为MPa按照实验三中制定的实验方案进行加载并与理论值相比较求的校验系数测试及计算结果见表表指定截面的应变和挠度值测点号######理论应变(),,实测应变(),,工应变校验系数况理论挠度(mm)一实测挠度(mm)挠度校验系数,,理论应变(),,实测应变()工应变校验系数况理论挠度(mm)二实测挠度(mm)挠度校验系数注:表中的挠度结果只需填写指导教师要求的两个点的实测和理论挠度、对该桥梁的承载力做出评估。四、思考题如果不确定测点的最不利加载位置而是在桥面上任意位置加载对于荷载效率系数有什么影响根据自己的试验结果分析有机玻璃的弹性模量随时间的变化特性。附录本组自行制作的桥梁模型图纸(采用A横向)主梁俯视图主梁主视图主梁左视图桥墩俯视图桥墩主视图桥墩左视图附录:横向分布系数计算过程附录:桥梁应变和挠度计算过程附录:简支梁桥指定截面的应变和挠度计算过程附件:静态应变仪(DH)桥路连接方法附录:利用excel求回归方程的方法(附录不用打印只做参考资料)、将测试数据按图格式输入excel、选中上升段的应变值、左键点击插入图标弹出如下窗口、左键点击上图中的XY散点图按下图红框进行选择点击“下一步”弹出新的窗口。、点击下图中的“系列”选择A:A数据左键点击上图中任意一个新生成的点再点右键在上图中勾选“显示公式”点确定

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