建筑结构试验的教学思考

黄海林 曾垂军 祝明桥

摘要：《建筑结构试验》是一门实践性很强的课程，单纯的理论教学过于抽象，给学生理解和本科教学带来了困难，理论教学应围绕具体试验操作展开。本文结合本科教学中的个人体会，以静态电阻应变仪操作试验为例，从试验目的、试验设备、试验原理、试验步骤以及试验报告五个方面，指出教学中具体应讲解的重点，为本科教学提供参考。

关键词：结构试验；静态电阻应变仪；等强度梁；桥路；本科教学

中图分类号：TU37；G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）48-0215-02

《建筑结构试验》是一门实践性很强的专业课程，单纯的理论教学过于抽象，给学生理解和本科教学带来了困难，理论教学应围绕具体试验操作展开[1-3]。本文结合本科教学中的个人体会，以静态电阻应变仪操作试验为例，从试验目的、试验设备、试验原理、试验步骤及试验报告五个方面，指出教学中具体应讲解的重点，为本科教学提供参考。

一、试验目的

首先要强调试验的五个主要目的，包括：①熟悉静态应变仪的操作方法。②掌握静态电阻应变仪测量的基本原理。③学会电阻应变片作半桥及全桥测量的接线方法。④掌握等强度梁的受力特征。⑤掌握应变数据的处理方法。

二、试验设备

1.应变测试系统：教学中可采用学生实验用静态应变仪，如东华DH3818，其主要特点是直流供电，自动平衡，LED数码管显示应变值，操作简单便于学生掌握。

2.等强度梁：教学中应分析等强度梁的受力特征，让学生掌握等强度梁的理论计算方法。

三、试验原理

试验原理的教学主要是讲解清楚电阻应变片采用不同桥路时的工作原理及其接线方法。具体教学时，可分为半桥接线与全桥接线两种情况，总结如下：静态电阻应变仪的读数ε仪与各桥臂应变片的应变值εi有下列关系：ε仪=（ε1-ε2+ε3-ε4） （1）。

式中ε1、ε2、ε3、ε4分别为各桥臂上应变片的应变值。

（一）半桥接线方法

1.半桥单补接线方法：如果应变片R1接于应变仪AB接线柱，温度补偿应变片R2接于BC接线柱，则构成外半桥，见图1（a）。另外，内半桥由应变仪内部两个无感绕线电阻构成。应变仪读出的应变值为：ε仪=ε1 （2）

2.半桥互补接线方法：若梁上同一截面处的压区和拉区分别贴应变片R1和R2，接于AB和BC接线柱，则构成半桥，见图1（b），两电阻应变片既属测量片又互为补偿，应变仪读出应变值为：ε仪=ε1-ε2 （3），又因ε1=-ε2，所以有ε仪=2ε1 （4）

（二）全桥接线与测量

1.全桥单补接线方法。如果梁上同一截面的拉区贴片R1、R3接于AB、CD接线柱，温度补偿应变片R2、R4接于接线柱BC、DA，构成全桥，见图2（a）。应变仪读出应变值为：ε仪=ε1+ε3 （5），因ε1=ε3，故有ε仪=2ε1 （6）

2.全桥互补接线方法。若梁上同一截面的拉区应变片R1、R3仍接于AB和CD接线柱，而压区贴应变片R2、R4，并接于BC和DA接线柱组成全桥，见图2（b），则应变仪读出应变值为：ε仪=ε1-ε2+ε3-ε4 （7），因ε1=ε3=-ε2=-ε1，故有ε仪=4ε1 （8）

四、试验步骤

主要区分预加载与正式加载两个步骤。关键是通过预加载检查和调试仪表和装置，通过正式加载观察相同荷载情况下应变仪读数与不同桥路的关系。

五、试验报告

根据笔者多年的教学试验发现，对于应变数据的处理学生存在较大问题，为此教学中应着重讲解应变原始数据的处理方法[4]。试验报告应着重分析以下三方面的内容：（1）按试验要求整理出各种应变测量数据，并作应变仪按半桥和全桥接线测量的比较。（2）讨论不同桥路接法的优缺点和使用条件。（3）根据等强度梁的参数和支承条件做出理论计算，对比分析理论计算值与实测值的差异。

通过以上分析可知，在实际教学当中，理论教学应围绕具体试验操作展开，让学生能全面、准确地理解建筑结构试验中的试验原理和试验方法，提高试验操作的动手能力。

参考文献：

[1]祝明桥，黄海林.混凝土结构设计原理[M].长沙：中南大学出版社，2015.

[2]刘明.土木工程结构试验与检测[M].北京：高等教育出版社，2008.

[3]葛文杰.如何提高建筑结构试验课程的教学效果[J].教育教学论坛，2014，（29）：74-75.

[4]祝明桥，谢献忠，皇晓东，等.深化土木工程本科专业教学改革 加强创新型人才培养[J].当代教育理论与实践，2015，（10）：56-59.