三、实验原理

两层两跨门式刚架水平加载内力、结点位移测试实验模型如图1-46所示。

图1-46　两层两跨平面刚架模型图

图1-47所示两层两跨平面刚架在水平结点荷载作用下的受力特点为：结构弯矩（图1-48）和竖杆轴力（图1-49）呈反对称分布，每根杆件弯矩均呈线性分布且在杆件中部有反弯点，水平杆轴力从左向右依次减小且对称轴处的竖杆轴力为零。

图1-47　两层两跨平面刚架计算简图

图1-48　两层两跨平面刚架弯矩图

图1-49　两层两跨平面刚架轴力图

在忽略剪力影响的情况下，杆件各位置的应变由轴力和弯矩叠加产生。由结构的内力图和杆件的截面尺寸，可以得出结构在单位荷载作用下各杆件不同位置的应变，从而绘制不同位置的应变图。在试验过程中我们可以根据应变图的变化及时判断实验观测数据是否准确。

结构力学的实验是要将实测值与理论值相比较，两者比较的内容为轴力、弯矩及结点位移。理论值可以通过计算直接得到，在实际测试时我们可以测得结点的位移或杆件上某一点的应变，无法直接测得杆件上的轴力和弯矩。通过在杆件同一截面对称粘贴电阻应变片的方法，在忽略剪力影响的情况下，实测应变的平均值由轴力引起，应变的差值由弯矩引起，经计算分析可得该截面的轴力及弯矩，根据其内力分布规律可以得到结构在对应荷载作用下的内力图。对比内力图可验证在水平节点荷载作用下平面刚架的内力分布规律。