一种装配梁结构实验模型和实验方法与流程

本发明属于土木工程专业实验结构力学的教学实践领域，涉及静定、超静定装配梁结构实验装置以及应用该装置进行的结构力学实验。

技术背景

结构力学是高等院校土木工程专业必修学科，主要以梁、拱、桁架、刚架等杆件结构为主要研究对象，根据力学原理研究外力和其他外界因素作用下结构的内力和变形，结构的强度、刚度、稳定性和动力反应，以及结构的组成规律和受力性能。

目前高等院校结构力学的教学方法主要是理论教学，缺少对相关力学原理的实验验证，导致部分同学对相关理论理解不够深入，甚至对相关理论产生质疑。因此，在结构力学教学中引入实验环节是其教学发展的必然趋势。

本发明多跨梁结构实验模型中的反力框架/第一种蜗轮蜗杆的加载方式与本课题组已经公开的中国专利(2015107123346一种将力法直观化的教学实验装置；2015107079593一种将位移法直观化的教学实验装置)中的内容相似，也是只起到支撑提供导轨和加载的作用，不为本发明的创新结构。

在结构力学教学各个章节中，均以梁式结构为最基本研究对象，所以发明一种装配梁结构实验装置用以研究结构力学相关理论，尤为重要。

技术实现要素：

为改变目前结构力学教学中缺乏相关实验环节的现状，发明一种装配梁结构实验装置，该装置结构简单、可重复利用、测量结果准确，能够实现结构力学中静定和超静定结构内力分布实验、位移互等定理和力法等教学内容的实验化。通过实验，使学生们更加准确理解结构力学相关理论和假设。

本发明的技术方案如下：

一种装配梁结构实验模型包括装配梁结构、蜗轮蜗杆加载装置、转角约束及加载装置、支承及约束装置和测量设备。

所述装配梁结构分为静定结构和超静定结构两种基本结构，两种基本结构均通过杆件和结点连接而成。

所述的静定结构包括矩形薄壁杆件1c、1d、变刚度杆件1b和三种结点夹具；所述的变刚度杆件1b根据刚度不同有空心方杆、实心方杆和实心矩形杆三种不同形式。所述的变刚度杆件1b一端通过螺丝与铰结点夹具A2a相连，铰结点夹具A2a通过销栓2f与铰结点夹具B2b相连，铰结点夹具B2b通过螺丝与支座3连接，形成固定铰支座；变刚度杆件1b另一端通过螺丝与刚结点夹具C2c连接，刚结点夹具C2c另一端通过螺丝与矩形薄壁杆件1c一端相连，实现变刚度杆件1b和矩形薄壁杆件1c之间的固接；刚结点夹具C2c中部通过销栓2f与铰结点夹具B2b相连，铰结点夹具B2b通过螺丝与支座3相连，形成活动铰支座。所述的矩形薄壁杆件1c另一端通过螺丝与铰结点夹具B2b连接，铰结点夹具B2b再通过销栓2f与铰结点夹具A2a连接，铰结点夹具A2a通过螺丝与矩形薄壁杆件1d一端连接，实现矩形薄壁杆件1c和矩形薄壁杆件1d之间铰接；所述的矩形薄壁杆件1d的另一端通过螺丝与铰结点夹具A2a连接，铰结点夹具A2a通过销栓2f与铰结点夹具B2b连接，铰结点夹具B2b通过螺丝与支座3相连，形成活动铰支座。

所述的超静定结构包括矩形薄壁杆件1a、变刚度杆件1b和四种结点夹具2a、2b、2c、2d。所述的变刚度杆件1b一端、刚结点夹具D2d和支座3依次通过螺丝固定连接，实现固定支座；所述的变刚度杆件1b的另一端通过刚结点夹具C2c与矩形薄壁杆件1a的一端固定连接，刚结点夹具C2c中部通过销栓2f与铰结点夹具B2b相连，铰结点夹具B2b通过螺丝安装在支座3上部，实现活动铰支座。所述的矩形薄壁杆件1a另一端通过螺丝与铰结点夹具A2a连接，铰结点夹具A2a通过销栓2f与铰结点夹具B2b连接，铰结点夹具B2b通过螺丝安装在另一个支座3上，实现活动铰支座。所述的铰结点夹具A2a、铰结点夹具B2b具有与矩形薄壁杆件1a、1c、1d相同的刚度，刚结点夹具C2c、刚结点夹具D2d具有与变刚度杆件1b中实心矩形杆相同的刚度。

所述的蜗轮蜗杆加载装置有两种，蜗轮蜗杆加载装置能够手动控制施加拉力和压力，实现加载与卸载，并通过力传感器5在计算机上显示所加荷载大小。

第一种蜗轮蜗杆加载装置用于对杆件进行加载或卸载，包括蜗轮蜗杆升降机4、力传感器5、球铰6、加载杆7和杆件夹具A8。蜗轮蜗杆升降机4一端安装在小车平台10上，小车平台10通过底部的四块滑块安装到反力框架11导轨上，小车平台10能够沿反力框架11导轨水平移动。所述的蜗轮蜗杆升降机4另一端、力传感器5、球铰6、加载杆7和杆件夹具A8的一端依次通过螺纹连接，蜗轮蜗杆升降机4通过旋转手轮对装配梁结构施加荷载，球铰6通过其自身的自由转动避免加载装置对刚架结构产生弯矩的影响，杆件夹具A8用于将杆件夹持固定，杆件夹具A8另一端与矩形薄壁杆件1a、1c、1d或变刚度杆件1b连接，实现对杆件的加载与卸载，同时杆件夹具A8的插销连接方式避免弯矩传递。

所述的杆件夹具A8包括连接件A8a、圆柱形插销8b、H形杆件夹片8c和矩形杆件夹片8d；连接件A8a一端通过螺纹与加载杆6相连，另一端通过销孔与圆柱形插销8b相连；圆柱形插销8b再与带有销孔的H形杆件夹片8c一端相连；H形杆件夹片8c另一端通过螺丝与矩形杆件夹片8d相连，用于将杆件夹持固定。

第二种蜗轮蜗杆加载装置用于对结点位置进行加载或卸载，包括蜗轮蜗杆升降机4、力传感器5、球铰6、加载杆7和杆件夹具B9；所述的蜗轮蜗杆升降机4、力传感器5、球铰6以及加载杆7依次相连。杆件夹具B9一端通过螺纹与加载杆7相连，另一端通过螺丝与铰结点夹具B2b相连，铰结点夹具B2b通过销栓2f能够与不同结点相连。

所述的转角约束及加载装置12包括丝杠升降机12a、扭矩传感器12b、随动圆盘12c和连接件B12d。所述的丝杠升降机12a底部通过螺丝固定在矩形空心垫块12e上，矩形空心垫块12e通过螺丝固定在小车平台10上，矩形空心垫块12e保证丝杠升降机12a和杆件1a、1b、1c、1d高度一致，实现固定丝杠升降机12a的位置的作用。所述的扭矩传感器12b一端通过螺丝固定随动圆盘12c，另一端将其轴承插入丝杠升降机12a中。所述的连接件B12d一端通过其自身花键与随动圆盘12c相连；中间部分插入刚结点夹具E2e的锯齿状孔中，中间部分同时插入铰结点夹具B2b的圆孔中；另一端通过螺纹连接转角传感器，用于测量转角大小。所述的转角约束及加载装置12能够用于约束装配梁结点处的转动，通过扭矩传感器12b测出结点处产生的弯矩；所述的转角约束及加载装置12还能够通过对结点施加弯矩，使结点处产生角位移，通过转角传感器可测出角位移数值。

所述的支承及约束装置包括反力框架11和装配梁结构的约束支承。所述反力框架11为门形刚架形式，包括反力架11a和两个底座11b，底座11b用于支撑整个装置。所述的反力架11a包括内置导轨的上下两个横梁和内置导轨的左右两个立柱，上横梁导轨安装小车平台10，小车平台10通过螺丝连接蜗轮蜗杆加载装置，下横梁导轨固定小车平台10，小车平台10通过螺栓固定矩形方墩13。所述的矩形方墩13上方通过螺丝固定圆柱体垫块14或固定滑道15，当矩形方墩13上方固定圆柱体垫块14时，圆柱体垫块14上方通过螺丝连接支座3，支座3上方连接铰结点夹具B2b或刚结点夹具D2d，实现固定铰支座或固定支座；当矩形方墩13上方固定滑道15时，滑道15上方通过螺丝连接铰结点夹具B2b，实现活动铰支座；上述固定支座、固定铰支座和活动铰支座构成支承结构。

所述的测量设备包括力传感器5、应变片、转角传感器12b和百分表。所述的应变片粘贴在矩形薄片杆件1a、1c和1d和变刚度杆件1b上、下两侧不同位置，通过所测应变值计算杆件内力大小和支座反力；所述的力传感器5测量外力对装配梁结构所施加的荷载值；所述的转角传感器12b通过螺栓固定于连接件B12d上，用于测得结点处转角；以上测量设备通过数据采集分析系统与计算机连接，通过计算机对各项数据进行实时监测和测量；所述的百分表通过磁性表座固定在反力框架11上，用于测量矩形薄片杆件1a、1c和1d和变刚度杆件1b不同位置的位移。

上述装配梁结构实验模型能够用于多种力学实验，具体如下：

1.当静定装配梁结构实验模型用于静定多跨梁内力分布实验

第一步，组装静定装配梁结构，并确定各实验点位置，变刚度杆件(1b)从左到右依次为A、E、B，其中最左端标注A、右端和矩形薄壁杆件(1c)相连的位置标注B；矩形薄壁杆件(1c)再从左到右再依次为F、C，其中C在最右侧；矩形薄壁杆件(1d)再从左到右再依次为G、D，其中D在最右侧。测量各实验点之间的距离，即AE、EB、BF、FC、CG、GD之间的距离；杆件(1b、1c、1d)贴有应变片，测量各应变片的位置；

第二步，将安装第一种蜗轮蜗杆加载装置的小车平台(10)水平移动到实验点E；

第三步，对静定多跨梁结构进行预加载，并平衡力传感器；

第四步，采用分级加载方式在实验点位置施加竖向荷载F_p，同时测量杆件上各点应变片的数值，计算出各点弯矩；

第五步，重复第四步实验至少三次，求出实验点位置在F_p作用下各应变片处的弯矩平均值；绘制F_p作用在实验点位置时的多跨梁结构弯矩图；

第六步，改变变刚度杆件(1b)，变换其刚度，重复重复第二步到第五步，比较变刚度杆件(1b)改变刚度时，静定多跨梁弯矩图的变化。

2.当静定装配梁结构实验模型用于静定多跨梁主从结构判定实验

第一步，组装静定装配梁结构，并确定各实验点位置，矩形薄壁杆件(1a)从左到右依次为A、E、B，其中最左端标注A、右端和矩形薄壁杆件(1c)相连的位置标注B；矩形薄壁杆件(1c)再从左到右再依次为F、C，其中C在最右侧；矩形薄壁杆件(1d)再从左到右再依次为G、D，其中D在最右侧。测量各实验点之间的距离，即AE、EB、BF、FC、CG、GD之间的距离；杆件(1a、1c、1d)贴有应变片，测量各应变片的位置；

第二步到第五步，同静定多跨梁内力分布实验第二步到第五步

第六步，将安装第一种电动伺服加载装置的小车平台(10)水平移动到实验点F，重复第三步到第五步；

第七步，将安装第一种电动伺服加载装置的小车平台(10)水平移动到实验点G，重复第三步到第五步；

第八步，分析荷载作用点不同时静定多跨梁结构弯矩图的变化情况，分析主体部分和附属部分。

3.当超静定装配梁结构实验模型用于超静定多跨梁内力分布实验

组装超静定装配梁结构试验模型，实验方法同静定多跨梁内力分布实验。

4.当超静定装配梁结构实验模型用于位移互等定理实验

第一步，连接位移互等定理荷载作用实验装置，并确定各实验点位置，左侧矩形薄壁杆件(1a)两端为A和B，中间部位标注D，右侧矩形薄壁杆件(1a)右端标注C，测量AD、DB、BC的长度；在实验点D布置百分表测量D点位移，在B点布置转角传感器，测量B点转角；

第二步，将安装第一种蜗轮蜗杆加载装置的小车平台(10)水平移动到实验点D；

第三步，对超定多跨梁结构进行预加载，并平衡力传感器；

第四步，采用分级加载方式在实验点位置施加竖向荷载F_D，同时测量D点竖向位移Δ_DD和B点转角θ_BD；

第五步，重复第四步实验至少三次；

第六步，拆卸第一种蜗轮蜗杆加载装置，并在实验点B安装转角约束及加载装置(12)，组成位移互等定理结点弯矩作用试验装置；

第七步，转动丝杠升降机(12a)的手轮，对超定多跨梁结构进行预加载，并扭矩传感器(12b)；

第八步，采用分级加载方式在实验点位置施加弯矩M_B，同时测量D点竖向位移Δ_DB和B点转角θ_BB；

第九步，重复第七步实验至少三次；

第十步，根据位移互等定理得到F_DΔ_DB＝M_Bθ_BD，进而得到δ_DB＝δ_BD。

5.当超静定装配梁结构实验模型用于超静定梁力法实验

第一步，连接超静定梁力法实验装置，并确定各实验点位置，矩形薄壁杆件(1a)两端为A和B，中间部位标注C，测量AC、CB的长度；在实验点B布置百分表测量B点竖向位移；矩形薄壁杆件(1a)上、下表面贴有应变片，测量应变片位置；

第二步，将安装第一种蜗轮蜗杆加载装置的小车平台(10)水平移动到实验点C；

第三步，对超静定多跨梁结构进行预加载，并平衡力传感器；

第四步，采用分级加载方式在实验点位置施加竖向荷载F_p，同时测量杆件上各点应变片的数值，计算出各点弯矩；

第五步，重复第四步实验至少三次，求出实验点位置在F_p作用下各应变片处的弯矩平均值；绘制F_p作用在实验点位置时的超静定多跨梁原结构弯矩图；

第六步，卸除实验点B处支座(3)；实验点C进行预加载，并平衡力传感器；采用分级加载方式在实验点位置施加竖向荷载F_p，测量B点竖向位移Δ_B，同时测量杆件上各点应变片的数值，计算出各点弯矩，绘制F_p作用在实验点位置时的超静定多跨梁基本结构弯矩图；

第七步，重复第六步实验至少三次；

第八步，卸除第一种蜗轮蜗杆加载装置，然后安装第二种蜗轮蜗杆加载装置于实验点B，预加载，并平衡力传感器；采用分级加载方式在实验点B点产生竖向位移-Δ_B使所施加竖向荷载F_B，同时测量杆件上各点应变片的数值，计算出各点弯矩，绘制未知力F_B作用在实验点位置时的超静定多跨梁基本结构弯矩图；

第九步，重复第八步实验至少三次；

第十步，求出未知力F_B，并将第六步和第八步所得弯矩图叠加与第五步的弯矩图比较，分析误差。

本发明的有益效果是：可以利用该实验装置进行不同的实验内容。该装置集结构力学实验模型、加载装置和测量装置于一体，根据实验内容的需要能够在杆件的不同位置粘贴应变片，在杆件的不同位置加载，实验模型灵活可变。通过实验验证，本实验装置所得实验结果与结构力学计算所得理论值相比误差很小，适合高校开展相关教学实验及进一步设计拓展。

附图说明

图1为连接件A详图。

图2为转角约束及加载装置侧视详图。

图3为铰结点夹具A详图。

图4为铰结点夹具B详图。

图5为刚结点夹具C详图。

图6为刚结点夹具D详图。

图7为刚结点夹具E详图。

图8为静定多跨梁内力分布实验装置图。

图9为静定多跨梁主从结构判定实验装置图。

图10为超静定多跨梁内力分布实验装置图。

图11为位移互等定理荷载作用实验装置图。

图12为位移互等定理结点弯矩作用实验装置图。

图13为超静定梁力法实验原结构实验装置图。

图14为超静定梁力法实验基本结构荷载作用实验装置图。

图15为超静定梁力法实验基本结构未知力作用实验装置图。

图中：1a矩形薄壁杆件；1b变刚度杆件；1c矩形薄壁杆件；1d矩形薄壁杆件；2a铰结点夹具A；2b铰结点夹具B；2c刚结点夹具C；2d刚结点夹具D；2e刚结点夹具E；2f销栓；3支座；4蜗轮蜗杆升降机；5力传感器；6球铰；7加载杆；8杆件夹具A；8a连接件A；8b圆柱形插销；8c H形杆件夹片；8d矩形杆件夹片；9杆件夹具B；10小车平台；11反力框架；11a反力架；11b底座；12转角约束及加载装置；12a丝杠升降机；12b扭矩传感器；12c随动圆盘；12d连接件B；12e矩形空心垫块；13矩形方墩；14圆柱体垫块；15滑道。

具体实施方式

本发明装置可以进行多组实验，包括静定多跨梁内力分布；静定多跨梁主从结构判定；超静定多跨梁内力分布；位移互等定理；超静定梁力法实验等。

下面结合附图和实施实例对本发明的实施方式做进一步说明。

装配梁结构实验装置包括装配梁结构、蜗轮蜗杆加载装置、转角约束及加载装置、支承及约束装置和测量设备；所述的装配梁结构分为静定结构和超静定结构两种基本结构，两种基本结构均通过杆件和结点连接而成；所述的蜗轮蜗杆加载装置有两种，蜗轮蜗杆加载装置手动控制施加拉力和压力，并通过力传感器5在计算机上显示所加荷载大小；所述的转角约束及加载装置12包括丝杠升降机12a、扭矩传感器12b、随动圆盘12c和连接件B12d；所述的支承及约束装置包括反力框架11和装配梁结构的约束支承；所述的测量设备包括力传感器5、应变片、转角传感器12b和百分表。

实验装置的具体安装和实施方式如下：

实施例1：静定多跨梁内力分布

图8为静定多跨梁内力分布实验装置图。

所述静定结构包括矩形薄壁杆件1c、1d、变刚度杆件1b和各种结点夹具2a、2b、2c。变刚度杆件1b一端通过铰结点夹具A2a和铰结点夹具B2b与支座3连接，实现固定铰支座；另一端通过刚结点夹具C2c与矩形薄壁杆件1c相连，实现变刚度杆件1b和矩形薄壁杆件1c之间的固接；刚结点夹具C2c中间部分通过铰结点夹具B2b与支座3相连，实现活动铰支座。矩形薄壁杆件1c另一端通过铰结点夹具B2b和铰结点夹具A2a与矩形薄壁杆件1d连接，实现矩形薄壁杆件1c和矩形薄壁杆件1d之间铰接。矩形薄壁杆件1d另一端通过铰结点夹具A2a和铰结点夹具B2b与支座3相连，实现活动铰支座。

蜗轮蜗杆加载装置由蜗轮蜗杆升降机4、力传感器5、球铰6、加载杆7和杆件夹具A8，依次首尾通过螺纹连接而成。杆件夹具A8能够与矩形薄壁杆件1c、1d、变刚度杆件1b连接，实现对静定多跨梁结构施加荷载。

应变片粘贴在矩形薄壁杆件1c、1d和变刚度杆件1b上、下两侧不同位置，通过所测应变值计算杆件各点内力大小和支座反力大小；力传感器5测得对静定多跨梁结构所施加的荷载值；以上测量设备均连接于计算机，通过计算机对各项数据进行实时监测和测量。

蜗轮蜗杆加载装置连接小车平台10水平移动，改变加载点的位置，使加载点作用在矩形薄壁杆件1c、1d和变刚度杆件1b的不同位置；通过改变刚度杆件1b的杆件形式，测得不同刚度情况下杆件各点内力大小，分析刚度改变对静定多跨梁结构内力分布的影响。

实施例2：静定多跨梁主从结构判定

图9为静定多跨梁主从结构判定实验装置图。与图8相比，将变刚度杆件1b换为矩形薄壁杆件1a，其他零件位置和连接方式不变。

蜗轮蜗杆加载装置连接小车平台10水平移动，改变加载点的位置，使加载点作用在矩形薄壁杆件1a、1c和1d的不同位置；通过比较不同荷载作用位置下的杆件内力分布形式，判断图9中结构的主体部分和附属部分。

实施例3：超静定多跨梁内力分布

图10为超静定多跨梁内力分布实验装置图。

所述超静定结构包括矩形薄壁杆件1a、变刚度杆件1b和各种结点夹具2a、2b、2c、2d。所述变刚度杆件1b一端通过刚结点夹具D2d与支座3连接，实现固定支座；另一端通过刚结点夹具C2c与矩形薄壁杆件1a相连，实现变刚度杆件1b和矩形薄壁杆件1a之间的固接；刚结点夹具C2c中间部分通过铰结点夹具B2b与支座3相连，实现活动铰支座。矩形薄壁杆件1a另一端通过铰结点夹具A2a和铰结点夹具B2b与支座3相连，实现活动铰支座。

蜗轮蜗杆加载装置由蜗轮蜗杆升降机4、力传感器5、球铰6、加载杆7和杆件夹具A8，依次首尾通过螺纹连接而成。杆件夹具A8能够与矩形薄壁杆件1a和变刚度杆件1b连接，实现对超静定多跨梁结构施加荷载。

应变片粘贴在矩形薄壁杆件1a和变刚度杆件1b上、下两侧不同位置，通过所测应变值计算杆件各点内力大小和支座反力大小；力传感器5测得对静定多跨梁结构所施加的荷载值；以上测量设备均连接于计算机，通过计算机对各项数据进行实时监测和测量。

蜗轮蜗杆加载装置连接小车平台10水平移动，改变加载点的位置，使加载点作用在矩形薄壁杆件1a和变刚度杆件1b的不同位置；通过改变刚度杆件1b的杆件形式，测得不同刚度情况下杆件各点内力大小，分析刚度改变对超静定多跨梁结构内力分布的影响。

实施例4：位移互等定理

图11为位移互等定理荷载作用实验装置图。与图10相比，将变刚度杆件1b换为矩形薄壁杆件1a，将两杆之间刚结点夹具C2c换为刚结点夹具E2e，其他零件位置和连接方式不变。

在矩形薄壁杆件1a中间位置进行加载，通过力传感器5测量荷载大小；通过百分表测量加载点位置位移，百分表通过磁性表座固定在反力框架11上；通过连接件B12d连接的转角传感器测量结点处转角，此时连接件B12d不与随动圆盘12c相连。

图12为位移互等定理结点弯矩作用实验装置图。与图11相比，将蜗轮蜗杆加载装置去掉，在刚结点夹具E2e位置增加转角约束及加载装置12。

通过转角约束及加载装置12的丝杠升降机12a对结点处施加弯矩；通过扭矩传感器12b测量施加结点弯矩值；并通过连接件B12d连接的转角传感器测量结点转角；通过百分表测量与图11中荷载作用相同的位置处的竖向位移。

实施例5：超静定梁力法实验

图13为超静定梁力法实验原结构实验装置图。

超静定梁力法实验原结构由矩形薄壁杆件1a和结点夹具2a、2b、2d构成。矩形薄壁杆件1a一端通过刚结点夹具D2d与支座3相连，实现固定支座；另一端通过铰结点夹具A2a和铰结点夹具B2b与支座3相连，实现活动铰支座。

蜗轮蜗杆加载装置由蜗轮蜗杆升降机4、力传感器5、球铰6、加载杆7和杆件夹具A8，依次首尾通过螺纹连接而成。杆件夹具A8与矩形薄壁杆件1a连接，实现对超静定多跨梁结构施加荷载。

应变片粘贴在矩形薄壁杆件1a上、下两侧不同位置，通过所测应变值计算杆件各点内力大小和支座反力大小；力传感器5测得对静定多跨梁结构所施加的荷载值；以上测量设备均连接于计算机，通过计算机对各项数据进行实时监测和测量。

图14为超静定梁力法实验基本结构荷载作用实验装置图。与图13相比，去掉铰结点夹具B2b和支座3。

应变片粘贴在矩形薄壁杆件1a上、下两侧不同位置，通过所测应变值计算杆件各点内力大小；力传感器5测得对基本结构所施加的荷载值；以上测量设备均连接于计算机，通过计算机对各项数据进行实时监测和测量；通过百分表测得铰结点夹具A2a结点位置竖向位移，其中百分表通过磁性表座连接在反力框架11上。

图15为超静定梁力法实验基本结构未知力作用实验装置图。

超静定梁力法实验基本结构由矩形薄壁杆件1a和结点夹具2a、2b、2d构成。矩形薄壁杆件1a一端通过刚结点夹具D2d与支座3相连，实现固定支座；另一端通过铰结点夹具A2a和铰结点夹具B2b与蜗轮蜗杆加载装置相连，实现加载。

蜗轮蜗杆加载装置由蜗轮蜗杆升降机4、力传感器5、球铰6、加载杆7和杆件夹具B9，依次首尾通过螺纹连接而成。杆件夹具B9通过铰结点夹具A2a和铰结点夹具B2b与矩形薄壁杆件1a连接，实现对基本结构施加荷载。

应变片粘贴在矩形薄壁杆件1a上、下两侧不同位置，通过所测应变值计算杆件各点内力大小；力传感器5测得对基本结构所施加的荷载值；以上测量设备均连接于计算机，通过计算机对各项数据进行实时监测和测量；通过百分表测得铰结点夹具A2a结点位置竖向位移，其中百分表通过磁性表座连接在反力框架11上。