土木工程综合实验报告
（隧道与轨道工程方向）
班级： 姓名： 学号：
成绩：
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一、实验报告要求
（1）实验报告的格式形式应统一。
（2）编写实验报告要规范，一般包括：实验名称、目的、内容、原理、设备及仪表（名称、规格、型号）、实验装置或连接示意图、实验步骤、实验记录、数据处理（或原理论证、或实验现象描述、或结构说明等）。
（3）实验报告应附有实验原始记录。
（4）每个实验要求实验记录数据完整、计算正确、图表清晰。
二、实验课的考核方式与评分办法或标准
（1）本课程考试方式：考查。 （2）实验成绩评定标准：
要求每名学生按指导书要求参加所列所有试验项目。 实验成绩组成：
出勤 20%、实验操作 30%、实验报告 50%。 实验成绩分：优、良、中、合格、不合格五级。
目 录
试验一 量测仪器参观与操作练习…………………………………3 试验二 回弹法测定混凝土强度试验………………………………4 试验三 试验四 试验五 试验六 试验七 超声—回弹综合法测定混凝土强度试验…………………7 锚杆拉拔试验………………………………………………11 隧道周边收敛量测…………………………………………13 钢筋扫描检测实验…………………………………………16 桥梁跨中挠度验证设计实验………………………………18
试验一 量测仪器的参观与操作练习
一、试验目的
通过参观、练习，进一步了解各种仪器的工作原理、用途，掌握使用方法。
二、所列量测应变的机械式仪表装置有： 机械百分表 、 机械千分表 。这些仪表装置都是量测试样的某一预先选定的原始长度的 前后 变化值，然后计算其应变值，该原始长度称为 初始值 。它们的刻度值分别为： 0.01 mm，量程分别为： mm 。
三、量测位移的仪表装置有： 机电百分表 、 位移计 和 测高仪 。
四、量测力的仪器装置有： 拉力测力计 、 压力测力计 、 拉测力传感器 、 和 压测力传感器 。
五、百分表、千分表的区别有：（1） 精度 、（2） 量程
、
（3） 误差 。用它们测挠度应配 读数显微镜 ，测应变应配 手持应变仪 ，测转角应配 倾角仪 ，测力应配 测力传感器 。
同组实验者： 实验时间：
试验二 回弹法测定混凝土强度试验
一、目的要求
1．了解回弹仪的构造及其工作原理； 2．掌握回弹仪的使用方法与技术要求；
3． 掌握回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T23-2011；
二、试验内容
用回弹仪在测区内随机布点测得回弹值
三、仪器名称及主要规格（包括量程、分度值、精度等）、 材料
1、混凝土回弹仪； 2、检测钢砧； 3、混凝土试件。
每一结构或构件的测区应符合下列规定：
1 每一结构或构件测区数不应少10个，对某一方向尺寸不大于4.5ｍ且另一方向尺寸不大于0.3ｍ的构件，其测区数量可适当减少，但不应少于5个。
2 相邻两测区的间距应控制在2ｍ以内，测区离构件端部或施工缝边缘的距离不宜大于0.5ｍ，且不宜小于0.2ｍ。
3 测区应选在使回弹仪处于水平方向检测混凝土浇筑侧面。当不能满足这一要求时，可使回弹仪处于非水平方向检测混凝土浇筑表面或底面。
4 测区宜选在构件的两个对称可测面上，也可选在一个可测面上，且应均匀分布。在构件的重要部位及薄弱部位应布置测区，并应避开预埋件。 5 测区的面积不宜大于0.04ｍ2。
6 检测面应为混凝土原浆面，并应清洁、平整，不应有疏松层、浮浆、油垢、涂层以及蜂窝、麻面。
7 对弹击时产生颤动的薄壁，小型构件应进行固定。
四、试验步骤
检测前后均应在钢砧上做率定试验，在洛氏硬度HRC为60+-2的钢砧上，回弹仪率定值应为80+-2。
检测时，回弹仪的轴线应始终垂直于结构或构件的混凝土检测面，缓慢施压，准确读数，快速复位。
测点宜在测区范围内均匀分布，相邻两测点的净距不宜小于20ｍｍ，测点距外露钢筋、预埋件的距离不宜小于30ｍｍ，测点不应在气孔或外露石子上，同一测点只应弹击一次，每一测区应记取16个回弹值，每一测点的回弹值读数应精确至1。
测试过程中，仪器的纵轴线应始终与被测混凝土表面保持垂直，其操作程序应符合
使用说明书的规定。
五、试验结果及分析
1. 原始记录的整理，把各项记录、图形按要求加以整理、计算与修正。（在记录表格上进行）
回弹法检测原始记录表
测试： 记录： 计算： 测试时间： 年 月 日
2. 试验成果计算（计算出换算强度，并进行结果评定） 六、讨论
1．回弹法的适用范围。
（1）、适用温度范围：-4～40℃； （2）、适用龄期范围：14～1000天，长龄期应采用钻芯法修正； （3）、适用强度范围：10～60MPa； （4）、不适用于表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷的构件检测，如遭受冻 害、化学侵蚀、火灾、高温损伤后的检测。 （5）、不适用于厚度小于100mm构件的混凝土强度检测。
2. 采用回弹法时，如何评定混凝土的实测强度？
根据回弹值进行换算，计算测区平均回弹值，应从该测区的 16 个回弹值中剔除 3
个最大值和 3 个最小值余下的 10 个回弹值应按有关公式计算。由于回弹仪与所测面所成角度有关，因此当检测时回弹仪为非水平方向且测试面为非混凝土的浇筑侧面时应先按回弹法检测混凝土抗压强度技规程 (JGJ/T23-2001)附录 C 对回弹值进行角度修正再按回弹法检测混凝土抗压强度技规程 (JGJ/T23-2001)附录 D 对修正后的值进行浇筑面修。正计算回弹法测取砼的强度：首先测出回弹实测值，在进行碳化深度测量，得出两者结果后进行换算得出砼的强度。取得回弹同批次砼合格报告后，不需要在对同批次砼进行评定。
同组实验者： 实验时间：
试验三 超声—回弹综合法测定混凝土强度试验
一、试验目的
1、了解回弹仪、超声仪的基本工作原理； 2、掌握回弹仪、超声仪使用方法、步骤；
3、掌握回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T23-2011、超声－回弹综合法检测混凝土抗压强度技术规程CECS02：2005；
二、试验内容
1.用超声仪在测区内随机布点测得声速 2.结合回弹仪测得的回弹值得出混凝土强度
三、仪器名称及主要规格（包括量程、分度值、精度等）、 材料
1、混凝土回弹仪； 2、检测钢砧； 3、混凝土试件； 4、超声仪。
测区布置应符合下列规定：
（1）、当按单个构件检测时,应在构件上均匀布置测区,每个构件上的测区数不应少于10个； （2）、对同批构件按批抽样检测时,构件抽样数应不少于同批构件的30%,且不少于10件,每个构件
测区数不应少于10个；
（3）、对长度小于或等于2m的构件,其测区数量可适当减少,但不应少于3个。
当按批抽样检测时,符合下列条件的构件才可作为同批构件：
（1）、混凝土强度等级相同,
（2）、混凝土原材料、配合比、成型工艺、养护条件及龄期基本相同, （3）、构件种类相同,
（4）、在施工阶段所处状态相同。 构件的测区应满足下列要求：
（1）、测区布置在构件混凝土洗灌方向的侧面, （2）、测区均匀分布,相邻两测区的间距不宜大于2m, （3）、测区避开钢筋密集区和预埋件, （4）、测区尺寸为200mm×200mm,
（5）、测试面应清洁、平整、干燥,不应有接缝、饰面层、浮浆和油垢,并避开蜂窝、麻面部位,必 要时可用砂轮片清除杂物和磨平不平整处,并擦尽残留粉尘。 结构或构件上的测区应注明编号,并记录测区位置和外观质量情况。 结构或构件的每一测区,宜先进行回弹测试,后进行超声测试。
非同一测区内的回弹值及超声声速值,在计算混凝土强度换算值时不得混用。
四、试验步骤
1、操作前应仔细阅读仪器使用说明书；
2、仪器在接通电源前，应检查电源电压，接上电源后，仪器宜预热10min；
3、换能器与标准棒应耦合良好，调节首波幅度至30～40mm后测读声时值，有调零装置的仪器，应调节调零电位器以扣除初读数；
4、在实测时，接收信号的首波幅度均应调至30～40mm后，才能测读每个测点的声时值。
五、 试验结果及分析
1. 原始记录的整理，把各项记录、图形按要求加以整理、计算与修正。（在记录表格上进行）
超声----回弹综合法检测原始记录表
页
测试： 记录： 计算： 测试时间： 年 9
月
2. 试验成果计算（计算出换算强度，并进行结果评定）。
六、讨论
1．回弹法、超声法各有哪些优缺点？为什么采用超声－回弹综合法能提高检测精度？
回弹测试时,测点在测区范围内宜均匀布置且始终保持回弹仪的轴线垂直于混凝土测试面，宜首先选择混凝土浇筑方向的侧面进行水平方向测试，如不具备浇筑方向侧面水平测试的条件,可采用非水平状态测试, 或测试混凝土浇筑的顶面或底面并进行相应的修正。因此它具有实验仪器简单，在混凝土结构物表面进行测试故操作容易，但回弹法检测混凝土强度只能对混凝土结构物表面强度进行推断，实验误差大，结果不够精确。
超声法测试时，超声测点应布置在回弹测试的同一测区内， 每一测区布置 3 个测点。超声测试宜优先采用对测或角测；当被测构件不具备对测或角测条件时，可采用单面平测。虽然超声测试实验仪器多了超声仪，操作复杂，但超声测试时,换能器辐射面应通过耦合剂与混凝土测试面良好耦合，利用声波在不同物质中传播速度不一样，产生不同的波形，来判断混凝土强度。超声回弹综合法兼有两者的优点，故超声回弹综合法检测混凝土强度时能够检测到混凝土结构内部，推测出强度。
同组实验者
实验时间：
试验四 锚杆拉拔试验
一、试验目的
1．掌握锚杆拉拔计的使用方法。
2．掌握隧道开挖过程中围岩松动圈、塑性圈范围的确定方法
二、试验内容
使用锚杆拉拔计，测出拉拔力，从而得出锚杆的锚固力
三、仪器名称及主要规格
1．锚杆拉拔仪；
2．锚杆（钢筋代替）混凝土试件。
四、试验步骤
1．将锚杆拉拔计和反力扳套在锚杆上。 2．油泵手动加压。 3．记录拉拔力。
五、 试验结果及分析
1．锚杆拉拔试验用途说明。
检验锚杆安装质量，评估锚杆锚固能力 2．拉拔力原始记录。
3．HC数显式锚杆拉拔仪的基本原理。
锚杆拉拔试验的原理是摩擦作用，通过施加正应力，使锚杆与土体之间紧密结合，从而利用彼此界面上的静摩擦力抵抗外力（拉拔力）。例如锚杆拉拔试验大于3.5t，即锚杆与土体之间静摩擦力抵抗外力要大于3.5t。HC数显式锚杆拉拔仪利用锚固在锚杆上的油压千斤顶提供的反向压力的大小，检测出锚杆上的锚固力，通过应变线将力转化为数字形式，显示在数字屏上。
同组实验者： 实验时间：
试验五 隧道周边收敛量测
一、试验目的
1．了解隧道周边位移收敛量测的意义及量测目的。 2．了解收敛计的性能，掌握使用方法。 3．掌握隧道围岩稳定性判别准则。
二、试验内容
1．了解仪器的结构。
2．测二基准点间距离，读三次数，取平均值，并做记录。
三、仪器名称及主要规格
隧道周边收敛计（主要规格：JSS30A）
四、试验步骤
1、首先在测点处牢固的埋设预埋件；预埋件长度根据需要加工，连接件与预埋件的连接，应使销钉孔方向铅直。
2、检查预埋测点有无损坏、松动并将测点灰尘擦净。
3、打开收敛计钢尺摇把，拉出尺头挂钩放入测点孔内，将收敛计拉至另一测点，并将尺架挂钩挂入测点孔内，选择合适的尺孔，将尺孔销插入与联尺架固定。
4、调整调节螺母，仔细观察，使塑料窗口上的刻线对在张力窗口内标尺上的两条白线之间（每次应一致）。
5、记下钢尺存联尺架端时的基线长度与数显读数。为提高量测精度，每次基线应重复测三次取平均值。当三次读数极差大于0.05mm时．应重新测试。
6、测试过程中，若数显读数己超过25mm，则应将钢尺收拢（换尺孔）25mm重新测试，两组平均值相减，即为两尺孑L的实际间距，以消除钢尺冲孔距离不精确造成的测量误差。
7、记录数据、时间、温度、尺孔位置和测点编号。
8、一条基线测完后，应及时逆时针转动调节螺母，摘下收敛计，打开尺卡收拢钢一特尺，为下一次使用作好准备。
五、 试验结果及分析
记录数据有三项内容，包括数显读数；钢卷尺使用长度及测点附近气温。一般情况下读数取三次平均值，三次读数的偏差应小于0.05mm。基线两点间收敛值S按下式计算：
S= (Do+Lo)- (Dn+Ln)
式中：Do—首次数显读数，(mm)；
Lo—首次钢尺长度，(mm)； Dn—第n次数显读数，(mm)； Ln—第n次钢尺长度，(mm)。
如第n次测量与首次测量的环境温度相差较大时，要进行温度修正。公式如下：
Ln' = Ln - a(Tn - To) Ln。
式中：Ln'一温度修正后钢尺长度，(mm)；
a一钢尺材料的线膨胀系数，取1.17×10-6℃： Tn一第n次量测环境温度，(℃)； To一首次测量环境温度，(℃)；
钢尺温度修正后收敛值(S')按下式计算：
S'= (Do + Lo)- (Dn + Ln')
基线缩短，S或S'为正值，反之为负。
数据如下：
六、简述收敛仪构造。
收敛计主要由(1)钩、(2)尺架、(3)调节螺、(4)外壳、(5)塑料盖、(6)显示窗口、(7)
张力窗口、(8)联尺架、(9)尺卡、 (10)尺孔销、(11)带孔钢尺等部件组成，见图1
。
图1收敛计结构与工作示意图
收敛计是利用机械传递位移的方法，将两个基准点间的相对位移转变为数显位移计的二次读数差。如图1所示，当用挂钩连接两准点A、B预埋件时，通过调整调节螺母，改变收敛计机体长度可产生对钢尺的恒定张力，从而保证量测的准确性及可比性，机体长度的改变量，由数显电路测出。当A、B两点间随时间发生相对位移时，存不同时间内所测读数的不同，其差值就是A，B两点间的相对位移值。
当两点间的相对位移值超过数显位移计有效量程时，可调整尺孔销所插尺孔，仍能继续用数显位移计读数。
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试验六 钢筋扫描检测实验
一、试验目的
1．掌握钢筋扫描仪的使用方法。 2．测试钢筋位置、数量，并绘图。
二、试验内容
用钢筋扫描仪扫描出混凝土构件内的钢筋排布
三、仪器名称及主要规格
1．混凝土构件模型； 2．钢筋扫描仪； 3. 直尺。
四、试验步骤
1. 确定检测区
根据需要在被测构件上选择一块区域作为检测区，尽量选择表面光滑的区域，以便提高检测精度。
2. 确定主筋(或上层筋)位置
选择一个起始点，沿主筋垂向(对于梁、柱等构件)或上层筋垂向(对于网状布筋的板、墙等)进行扫描，以确定主筋或上层筋的位置，然后平移一定距离，进行另一次扫描，将两次扫描到的点用直线连起来。注意：如果扫描线恰好在箍筋或下层筋上方，则有可能出现找不到钢筋或钢筋位置判定不准确的情况，表现为重复扫描时钢筋位置判定偏差较大。此时应将该扫描线平移两个钢筋直径的距离，再次扫描。
3. 确定箍筋(或下层筋)位置
在已经确定的两根钢筋的中间位置沿箍筋(或下层筋)垂向进行扫描，以确定箍筋(或下层筋)的位置，然后选择另两根的中间位置进行扫描，将两次扫描到的点用直线连接起来。
五、试验结果及分析
1．简述钢筋扫描仪的原理。
根据电磁场理论，线圈是严格磁偶极子，当信号源供给交变电流时，它向外界辐射出电磁场。钢筋是一个电偶极子，它接收外界电场，从而产生大小沿钢筋分布的感应电流。钢筋的感应电流重新向外界辐射出电磁场（即二次场），使原激励线圈产生感生电动势，从而使线圈的输出电压产生变化，钢筋位置测定仪正是根据这一变化的来确定钢筋所在的位置及其保护层厚度。而且在钢筋的正上方时，线圈的输出电压受钢筋所产生的二次磁场的应响最大。根据这一特点，因此在测试中，探头移动的过程中，可以自动锁定这个受影响最大的点，即信号值最大的点。更具保护层厚度和信号之间的对应关系得出厚度值。
2．绘制所测构件钢筋分布图。
如附图所示：钢筋骨架图及保护层厚度 保护层厚度（mm）
3．试分析影响测量精度的因素。
1、钢筋材质的变化；
2、钢筋直径的变化：椭圆、螺纹、月牙纹；
3、钢筋分布的影响：密集的相邻钢筋，密集的双层（多层）钢筋； 4、混凝土中的磁性介质； 5、测钢筋的区域位置。
试验七 桥梁跨中挠度验证设计实验
一、试验目的
1、掌握挠度实验的实验方法 2、学会用实验来验证理论
3、验证简支梁在集中荷载作用下跨中最大挠度计算公式。
二、试验内容
在实验室用钢筋模拟桥梁，通过在跨中增减砝码，并用仪器测出挠度值。
三、仪器名称及主要规格
1．12-14不同长度钢筋若干； 2．光电测距仪； 3. 卷尺； 4. 红砖；
5. 不同质量的砝码。
四、试验步骤
1. 试件制作
限于实验室条件，用12-14钢筋代替梁，搭设在不同高度的砖墙上。 2. 基本数据量测
量测砖墙之间钢筋净长度及钢筋直径，找出跨中位置并作标记。用激光测距仪量测跨中至水平地面的距离。
3. 加载
分别在跨中悬挂不同质量的砝码作为荷载，用激光测距仪量测此时跨中至水平地面的距离，从而得出跨中挠度。
五、试验结果及分析
1．简支梁跨中挠度理论计算。
2．不同集中荷载下跨中挠度实验数据分析，是否正确？判据是什
么？ 根据简支梁跨中挠度理论知：在相同简支条件下，集中荷载越大，跨中
竖直弯曲越大，因此所加砝码重量越大，竖直所测高度变小。通过观察所测数值 是否有变小的趋势，即可判断集中荷载下跨中挠度实验数据是否正确。
3．影响挠度大小的因素有哪些？并对实验误差因素分析。
（1）简支类型； （2）钢筋型号； （3）跨中距离； （4）集中荷载重量。
4．若该实验误差较大，请自己根据已学知识设计实验，假设实验室已购所需仪器设备及材料。
仪器：光电测距仪、钢筋、直尺等 设计实验：（1）用混凝土固定两端钢筋，模拟简支两端固定，测挠度。 （2）一端用混凝土固定，一端悬空，测挠度。
（3）两端直接架设在红砖上且可自由移动，测挠度。 （4）一端用混凝土固定，另一端直接架设在红砖上且可自由移动， 测挠度。
5. 谈谈你对科学实验的认识？设计某个实验前，应该考虑哪些因
素？ 科学实验记录数据必须客观真实，实验采用控制变量法进行，每一次仅
仅一个因素变化，通过控制单一变量，客观真实的认识规律。实验前，应该考如下因素：（1）实验仪器是否正常工作；（2）实验前准备是否安排好；（3）实验所用钢筋型号；（4）钢筋两端简支情况；（5）实验实验数据真确记录；（6）多次重复实验减少实验误差。