什么是結(jié)構(gòu)試驗(yàn)

第一章緒論主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的目的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的分類結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程的特點(diǎn)1.0概述（1）工程結(jié)構(gòu)

——以工程材料為主體構(gòu)成的不同類型的承力構(gòu)件（梁、板、柱等）相互連接組成的組合體，在一定經(jīng)濟(jì)條件的制約下，要求結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用期內(nèi)安全有效地承受外部及內(nèi)部形成的各種作用，以滿足結(jié)構(gòu)在功能及使用上的要求。（2）分析方法

在應(yīng)力分析工作中，一方面可以利用傳統(tǒng)的理論計(jì)算方法，另一方面也可以利用實(shí)驗(yàn)方法，即通過結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，采用實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析方法來解決。（3）經(jīng)典回顧1638年～1821年，受彎梁截面上應(yīng)力分布驗(yàn)證；1846年英國不列顛橋1:6橋梁結(jié)構(gòu)縮尺模型試驗(yàn)；1883年賴特兄弟進(jìn)行了機(jī)翼模型風(fēng)洞試驗(yàn)；上世紀(jì)初到40年代二戰(zhàn)結(jié)束：無梁樓板、飛機(jī)庫、重力壩等模型試驗(yàn)；二次大戰(zhàn)結(jié)束到上世紀(jì)60年代末

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高層、大跨橋梁、高大壩、海洋平臺(tái)；1947年葡萄牙建立國家土木工程研究所,做試驗(yàn)；1959年6月在馬德里召開結(jié)構(gòu)模型國際會(huì)議；上世紀(jì)50年代，我國高校和科研學(xué)院相繼建立結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室；1953年，長春25.3米的酒杯形輸電鐵塔的原型試驗(yàn)；1957年，武漢長江大橋靜力、動(dòng)力試驗(yàn)；1959年，北京站中央大廳雙曲薄殼靜力試驗(yàn)；1973年，上海體育館網(wǎng)架模型試驗(yàn)；近年來，大量公路橋梁和城市橋梁檢測試驗(yàn)。

在結(jié)構(gòu)工程學(xué)科的發(fā)展演變過程中形成的由結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)理論與結(jié)構(gòu)計(jì)算三方面構(gòu)成的結(jié)構(gòu)工程學(xué)科中，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)本身也成為一門真正的試驗(yàn)科學(xué)。

1.1結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的任務(wù)和目的（1）任務(wù)

——在結(jié)構(gòu)物或試驗(yàn)對(duì)象（實(shí)物或模型）上，使用儀器設(shè)備等工具，利用各種實(shí)驗(yàn)技術(shù)為手段，在荷載（重力、機(jī)械擾動(dòng)力、風(fēng)荷載……）或其他因素（溫度、變形、地震）作用下，通過量測與結(jié)構(gòu)工作性能有關(guān)的各種參數(shù)（變形、撓度、應(yīng)變、振幅、頻率……），從強(qiáng)度（穩(wěn)定）、剛度和抗裂性以及結(jié)構(gòu)實(shí)際破壞形態(tài)來判明建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作性能，估計(jì)結(jié)構(gòu)的承載能力，確定結(jié)構(gòu)對(duì)使用要求的符合程度，并用以檢驗(yàn)和發(fā)展結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論。通常獲取的試驗(yàn)結(jié)果：①靜力：撓度、角應(yīng)變、應(yīng)變、裂縫（寬度與分布）；②動(dòng)力：頻率、阻尼、振型；③抗震：強(qiáng)度、剛度、變形(應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系)、滯回曲線；④風(fēng)洞：側(cè)壓、動(dòng)力響應(yīng)。（2）目的根據(jù)目的不同，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)可分為兩大類：（科學(xué)）研究性試驗(yàn)——以研究與探索為目的

（生產(chǎn)）鑒定性試驗(yàn)——以直接服務(wù)于生產(chǎn)為目的研究性試驗(yàn)通常解決的問題：驗(yàn)證結(jié)構(gòu)計(jì)算理論及通過試驗(yàn)創(chuàng)建或改進(jìn)新理論；為制訂設(shè)計(jì)規(guī)范等工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)；為發(fā)展和推廣新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝提供依據(jù)。框架與剪力墻結(jié)構(gòu)性能曲線砌體偏壓試驗(yàn)曲線高層結(jié)構(gòu)風(fēng)洞試驗(yàn)鑒定性試驗(yàn)通常解決的問題：檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件或結(jié)構(gòu)部件的質(zhì)量；確定已建結(jié)構(gòu)的承載能力；驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度；結(jié)構(gòu)施工工藝通過試驗(yàn)進(jìn)行鑒定；處理工程事故，通過試驗(yàn)鑒定提供技術(shù)根據(jù)；推斷和估計(jì)結(jié)構(gòu)剩余壽命；為加固、改建、新建工程提供數(shù)據(jù)。1.2結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的分類（1）按試驗(yàn)對(duì)象分原型試驗(yàn)—→無尺寸效應(yīng)；模型試驗(yàn)—→尺寸效應(yīng)、相似理論。（2）按試驗(yàn)時(shí)間分短期荷載試驗(yàn)—→短期效應(yīng)；長期荷載試驗(yàn)—→粘彈性特性：徐變、松馳等。（3）按荷載性質(zhì)分靜力試驗(yàn)—→慣性力效應(yīng)可以忽略不計(jì)

※單調(diào)靜力荷載試驗(yàn)

※低周反復(fù)荷載試驗(yàn)——偽靜力試驗(yàn)

※擬動(dòng)力試驗(yàn)——計(jì)算機(jī)(—電液伺服試驗(yàn)機(jī))聯(lián)機(jī)試驗(yàn)動(dòng)力試驗(yàn)—→慣性力效應(yīng)不可忽略

※疲勞試驗(yàn)——常按每分鐘400～500次、總共200萬次

※動(dòng)力特性試驗(yàn)——人工激勵(lì)法或環(huán)境隨機(jī)激勵(lì)法

※地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)——地震波

※風(fēng)洞試驗(yàn)——鈍體模型和氣彈模型（4）按試驗(yàn)場合分試驗(yàn)室試驗(yàn)—→適合于進(jìn)行研究性試驗(yàn)；現(xiàn)場試驗(yàn)—→多數(shù)用以解決生產(chǎn)性的問題。（5）按對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷分破損（壞）檢測試驗(yàn)—→傷害和影響結(jié)構(gòu)功能；非破損檢測試驗(yàn)—→不損傷和不影響結(jié)構(gòu)功能；

半破損檢測試驗(yàn)—→使結(jié)構(gòu)受到輕微破損。1.3結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展（1）先進(jìn)的大型和超大型試驗(yàn)裝備（2）基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程協(xié)同結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)（3）現(xiàn)代測試技術(shù)（4）計(jì)算機(jī)與結(jié)構(gòu)試驗(yàn)1.4課程的特點(diǎn)（1）土木工程專業(yè)課首先，它以建筑結(jié)構(gòu)的專業(yè)知識(shí)為基礎(chǔ)；其次，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)依靠試驗(yàn)加載設(shè)備和儀器儀表來進(jìn)行，了解這些設(shè)備和儀器的基本原理和使用方法是本課程一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)；此外，電子計(jì)算機(jī)是現(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)的核心，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中，運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)控制、數(shù)據(jù)采集、信號(hào)分析和誤差處理，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)也涉及自動(dòng)控制、信號(hào)分析、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等課程。總之，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)綜合性強(qiáng)，要求綜合各方面知識(shí)，全面掌握結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)，準(zhǔn)確理解受力本質(zhì)。（2）試驗(yàn)方法必須遵守一定的規(guī)則《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50152-2012)；《建筑抗震試驗(yàn)規(guī)程》(JGJ/T101-2015)；《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50344-2004)；《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23-2011）；《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》（CECS21:2000）；《超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（CECS02:2005）；……。（3）動(dòng)手能力結(jié)構(gòu)試驗(yàn)強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程；學(xué)習(xí)這門課程，必須完成