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简支钢桁架静载非破坏性实验
一、实验目的
1.掌握结构静载试验常用仪器、设备使用方法,并了解其主要性能指标。
2．通过对桁架节点位移、杆件内力的测量对桁架结构的工作性能及计算理
论作出评判，深刻理解对称荷载、对称性等知识点。
3.了解结构静载试验的试验方案、方法设计。
4．掌握试验数据的整理、分析和表达方法。

二、实验设备和仪器
1.试件——钢桁架、跨度3m，杆件采用双∠40×4等边角钢，如下图1-1所示；
2.加载设备：千斤顶，压力传感器；
3.静态电阻应变仪；
4.位移计及支架；

图1-1 桁架几何尺寸图
三、实验重点
本实验的重点和难点主要有以下几方面的内容:
1、桁架的工作特性:在结点荷载作用下桁架各杆件呈二力杆特性，具体地说
是上弦为压杆，在应变特性上表现为负应变(压应变) ，下弦杆为拉杆在应变特
性上表现为正应变(拉应变) ，腹杆中有拉杆、压杆、零杆(要特别注意其前提:
在结点荷载作用下，这点在误差分析中很重要)。
2、桁架计算理论:节点法和截面法。
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3、时效作用对实验结果的影响:钢结构在某级荷载作用下其变形充分发展一
般需要两个小时，但是由于时间关系学生在实验课上不可能按两小时加一次荷
载，这也是产生误差的主要原因。
4、加载—卸载分析:对加载到某级荷载与卸载到同一级荷载的杆件应变和结
点的挠度进行对比分析、总结，可以发现规律，分析原因。
5、实验数据的采集、分析、整理与表达:采集的方法，要点;实验数据的定
性分析与定量分析相结合;实验数据的整理应优先采用表格表达方式;实验数据
的表达一般采用图、表(记录表格、计算表格、结果表格) 、数学函数表达式。

四、实验方案
桁架实验一般多采用垂直加荷方式，桁架实验支座的构造可以采用梁实验的
支承方法，支承中心线的位置尽可能准确，其偏差对桁架端结点的局部受力影响
较大，故应严格控制。

图1钢结构桁架实验示意图
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桁架的实验荷载不能与设计荷载相符合时，亦可采用等效荷载代换，但应验
算，使主要受力构件或部位的内力接近设计情况，还应注意荷载改变后可能引起
的局部影响，防止产生局部破坏。
观测项目一般有节点挠度和转角、杆件内力等。测量挠度，可采用位移计，
测点一般布置于下弦结点。杆件内力测量，可用电阻应变片，其安装位置随杆件
受力条件和测量要求而定。

五、实验步骤
具体实验步骤如下：
（1）考察实验场地及仪器设备，准备实验方案与实验方法；画记录表和记
录图,进入实验室进行实验。
（2）检查试件和实验装置，架位移计，要求垂直对准；先按单点加载方案
安装杠杆加载装置。（电阻应变片已预先贴好）。
（3）预加载实验（5KN荷载）。检查装置试件和仪表工作是否正常，发现问
题及时排除。然后卸预载。
（4）作好记录准备,读仪表初值并记录初值。
（5）正式实验。加载制度：5级加载，每级5KN，满载后分级卸载，加卸载
每级停歇时间5分钟，停歇的中间读数并记录。读数应尽可能保证同时性。
（6）正式实验可重复两次。实验共进行两个循环，排除所测读数的偶然性。

预载的目的为：消除节点和结合部位的间隙，使结构进入正常工作状态；检
查全部实验装置的可靠性；检查全部观测仪表的工作是否正常；检查现场的组织
工作和人员的工作情况。然后卸载，及时排除发现的问题。预载过程中要注意观
察应变及挠度测试仪表的读数是否发生变化，变化情况是否正常。然后开始正式
加载及测量，采用分级等量的荷载进行加荷，每加一级荷载之后稳载5分钟，然
后读取应变及挠度数据，记录。

五、注意事项
桁架实验由于荷载点高，加荷载过程中要特别注意安全，以防损坏仪器设备
和造成人身伤害。
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本实验采用缩尺钢桁架作非破损检验，以达到熟悉的目的。杆件应变测量点
设置在杆件的中间区段，为消除自重弯矩的影响，电阻应变片均安装在截面的重
心线上。挠度测点均布置在桁架下弦结点上，同时支座处尚应装置位移计测量沉
降值（及侧移值）。
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附件
桁架各杆件实验内力分析
根据弹性理论（虎克定理）、杆件的实测截面面积F、弹性模量E和实测应
变值列表计算杆件内力并与理论值进行比较，或进行应变的理论值与实测值
进行比较。
根据单位荷载作用图进行应变的理论值计算（见下表）
表1：5Kn荷载作用下杆件应变理论值计算表（与应变试验值比较）（με）
计算Ni 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

E（Gpa）

Ni理
Ai（mm2）

εi理=Ni
理/EAi

表2：理论值与实测值对比（应变结果表）（με）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ……21
理论
实测
理论
实测
理论
实测
理论
实测
理论
实测

卸载
理论
实测