黃海林 曾垂軍 祝明橋

摘要：《建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，單純的理論教學(xué)過于抽象，給學(xué)生理解和本科教學(xué)帶來了困難，理論教學(xué)應(yīng)圍繞具體試驗(yàn)操作展開。本文結(jié)合本科教學(xué)中的個人體會，以靜態(tài)電阻應(yīng)變儀操作試驗(yàn)為例，從試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)設(shè)備、試驗(yàn)原理、試驗(yàn)步驟以及試驗(yàn)報(bào)告五個方面，指出教學(xué)中具體應(yīng)講解的重點(diǎn)，為本科教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)試驗(yàn)；靜態(tài)電阻應(yīng)變儀；等強(qiáng)度梁；橋路；本科教學(xué)

中圖分類號：TU37；G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）48-0215-02

《建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，單純的理論教學(xué)過于抽象，給學(xué)生理解和本科教學(xué)帶來了困難，理論教學(xué)應(yīng)圍繞具體試驗(yàn)操作展開[1-3]。本文結(jié)合本科教學(xué)中的個人體會，以靜態(tài)電阻應(yīng)變儀操作試驗(yàn)為例，從試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)設(shè)備、試驗(yàn)原理、試驗(yàn)步驟及試驗(yàn)報(bào)告五個方面，指出教學(xué)中具體應(yīng)講解的重點(diǎn)，為本科教學(xué)提供參考。

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

首先要強(qiáng)調(diào)試驗(yàn)的五個主要目的，包括：①熟悉靜態(tài)應(yīng)變儀的操作方法。②掌握靜態(tài)電阻應(yīng)變儀測量的基本原理。③學(xué)會電阻應(yīng)變片作半橋及全橋測量的接線方法。④掌握等強(qiáng)度梁的受力特征。⑤掌握應(yīng)變數(shù)據(jù)的處理方法。

二、試驗(yàn)設(shè)備

1.應(yīng)變測試系統(tǒng)：教學(xué)中可采用學(xué)生實(shí)驗(yàn)用靜態(tài)應(yīng)變儀，如東華DH3818，其主要特點(diǎn)是直流供電，自動平衡，LED數(shù)碼管顯示應(yīng)變值，操作簡單便于學(xué)生掌握。

2.等強(qiáng)度梁：教學(xué)中應(yīng)分析等強(qiáng)度梁的受力特征，讓學(xué)生掌握等強(qiáng)度梁的理論計(jì)算方法。

三、試驗(yàn)原理

試驗(yàn)原理的教學(xué)主要是講解清楚電阻應(yīng)變片采用不同橋路時(shí)的工作原理及其接線方法。具體教學(xué)時(shí)，可分為半橋接線與全橋接線兩種情況，總結(jié)如下：靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的讀數(shù)ε儀與各橋臂應(yīng)變片的應(yīng)變值εi有下列關(guān)系：ε儀=（ε1-ε2+ε3-ε4） （1）。

式中ε1、ε2、ε3、ε4分別為各橋臂上應(yīng)變片的應(yīng)變值。

（一）半橋接線方法

1.半橋單補(bǔ)接線方法：如果應(yīng)變片R1接于應(yīng)變儀AB接線柱，溫度補(bǔ)償應(yīng)變片R2接于BC接線柱，則構(gòu)成外半橋，見圖1（a）。另外，內(nèi)半橋由應(yīng)變儀內(nèi)部兩個無感繞線電阻構(gòu)成。應(yīng)變儀讀出的應(yīng)變值為：ε儀=ε1 （2）

2.半橋互補(bǔ)接線方法：若梁上同一截面處的壓區(qū)和拉區(qū)分別貼應(yīng)變片R1和R2，接于AB和BC接線柱，則構(gòu)成半橋，見圖1（b），兩電阻應(yīng)變片既屬測量片又互為補(bǔ)償，應(yīng)變儀讀出應(yīng)變值為：ε儀=ε1-ε2 （3），又因ε1=-ε2，所以有ε儀=2ε1 （4）

（二）全橋接線與測量

1.全橋單補(bǔ)接線方法。如果梁上同一截面的拉區(qū)貼片R1、R3接于AB、CD接線柱，溫度補(bǔ)償應(yīng)變片R2、R4接于接線柱BC、DA，構(gòu)成全橋，見圖2（a）。應(yīng)變儀讀出應(yīng)變值為：ε儀=ε1+ε3 （5），因ε1=ε3，故有ε儀=2ε1 （6）

2.全橋互補(bǔ)接線方法。若梁上同一截面的拉區(qū)應(yīng)變片R1、R3仍接于AB和CD接線柱，而壓區(qū)貼應(yīng)變片R2、R4，并接于BC和DA接線柱組成全橋，見圖2（b），則應(yīng)變儀讀出應(yīng)變值為：ε儀=ε1-ε2+ε3-ε4 （7），因ε1=ε3=-ε2=-ε1，故有ε儀=4ε1 （8）

四、試驗(yàn)步驟

主要區(qū)分預(yù)加載與正式加載兩個步驟。關(guān)鍵是通過預(yù)加載檢查和調(diào)試儀表和裝置，通過正式加載觀察相同荷載情況下應(yīng)變儀讀數(shù)與不同橋路的關(guān)系。

五、試驗(yàn)報(bào)告

根據(jù)筆者多年的教學(xué)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對于應(yīng)變數(shù)據(jù)的處理學(xué)生存在較大問題，為此教學(xué)中應(yīng)著重講解應(yīng)變原始數(shù)據(jù)的處理方法[4]。試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)著重分析以下三方面的內(nèi)容：（1）按試驗(yàn)要求整理出各種應(yīng)變測量數(shù)據(jù)，并作應(yīng)變儀按半橋和全橋接線測量的比較。（2）討論不同橋路接法的優(yōu)缺點(diǎn)和使用條件。（3）根據(jù)等強(qiáng)度梁的參數(shù)和支承條件做出理論計(jì)算，對比分析理論計(jì)算值與實(shí)測值的差異。

通過以上分析可知，在實(shí)際教學(xué)當(dāng)中，理論教學(xué)應(yīng)圍繞具體試驗(yàn)操作展開，讓學(xué)生能全面、準(zhǔn)確地理解建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的試驗(yàn)原理和試驗(yàn)方法，提高試驗(yàn)操作的動手能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]祝明橋，黃海林.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2015.

[2]劉明.土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與檢測[M].北京：高等教育出版社，2008.

[3]葛文杰.如何提高建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程的教學(xué)效果[J].教育教學(xué)論壇，2014，（29）：74-75.

[4]祝明橋，謝獻(xiàn)忠，皇曉東，等.深化土木工程本科專業(yè)教學(xué)改革 加強(qiáng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2015，（10）：56-59.