建筑結構試驗的教學思考

黃海林 曾垂軍 祝明橋

摘要：《建筑結構試驗》是一門實踐性很強的課程，單純的理論教學過于抽象，給學生理解和本科教學帶來了困難，理論教學應圍繞具體試驗操作展開。本文結合本科教學中的個人體會，以靜態電阻應變儀操作試驗為例，從試驗目的、試驗設備、試驗原理、試驗步驟以及試驗報告五個方面，指出教學中具體應講解的重點，為本科教學提供參考。

關鍵詞：結構試驗；靜態電阻應變儀；等強度梁；橋路；本科教學

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

《建筑結構試驗》是一門實踐性很強的專業課程，單純的理論教學過于抽象，給學生理解和本科教學帶來了困難，理論教學應圍繞具體試驗操作展開[1-3]。本文結合本科教學中的個人體會，以靜態電阻應變儀操作試驗為例，從試驗目的、試驗設備、試驗原理、試驗步驟及試驗報告五個方面，指出教學中具體應講解的重點，為本科教學提供參考。

一、試驗目的

首先要強調試驗的五個主要目的，包括：①熟悉靜態應變儀的操作方法。②掌握靜態電阻應變儀測量的基本原理。③學會電阻應變片作半橋及全橋測量的接線方法。④掌握等強度梁的受力特征。⑤掌握應變數據的處理方法。

二、試驗設備

1.應變測試系統：教學中可采用學生實驗用靜態應變儀，如東華DH3818，其主要特點是直流供電，自動平衡，LED數碼管顯示應變值，操作簡單便于學生掌握。

2.等強度梁：教學中應分析等強度梁的受力特征，讓學生掌握等強度梁的理論計算方法。

三、試驗原理

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

式中ε1、ε2、ε3、ε4分別為各橋臂上應變片的應變值。

（一）半橋接線方法

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

2.半橋互補接線方法：若梁上同一截面處的壓區和拉區分別貼應變片R1和R2，接于AB和BC接線柱，則構成半橋，見圖1（b），兩電阻應變片既屬測量片又互為補償，應變儀讀出應變值為：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.全橋單補接線方法。如果梁上同一截面的拉區貼片R1、R3接于AB、CD接線柱，溫度補償應變片R2、R4接于接線柱BC、DA，構成全橋，見圖2（a）。應變儀讀出應變值為：ε儀=ε1+ε3 （5），因ε1=ε3，故有ε儀=2ε1 （6）

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

四、試驗步驟

主要區分預加載與正式加載兩個步驟。關鍵是通過預加載檢查和調試儀表和裝置，通過正式加載觀察相同荷載情況下應變儀讀數與不同橋路的關系。

五、試驗報告

根據筆者多年的教學試驗發現，對于應變數據的處理學生存在較大問題，為此教學中應著重講解應變原始數據的處理方法[4]。試驗報告應著重分析以下三方面的內容：（1）按試驗要求整理出各種應變測量數據，并作應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缺點和使用條件。（3）根據等強度梁的參數和支承條件做出理論計算，對比分析理論計算值與實測值的差異。

通過以上分析可知，在實際教學當中，理論教學應圍繞具體試驗操作展開，讓學生能全面、準確地理解建筑結構試驗中的試驗原理和試驗方法，提高試驗操作的動手能力。

參考文獻：

[1]祝明橋，黃海林.混凝土結構設計原理[M].長沙：中南大學出版社，2015.

[2]劉明.土木工程結構試驗與檢測[M].北京：高等教育出版社，2008.

[3]葛文杰.如何提高建筑結構試驗課程的教學效果[J].教育教學論壇，2014，（29）：74-75.

[4]祝明橋，謝獻忠，皇曉東，等.深化土木工程本科專業教學改革 加強創新型人才培養[J].當代教育理論與實踐，2015，（10）：56-59.