淺析結構試驗在結構理論發(fā)展中的作用

摘要：結構試驗是研究和發(fā)展結構理論的重要手段。文中從沿革、任務(wù)、分類(lèi)、加載設備與測量方法、一般過(guò)程等方面了解工程結構試驗。隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展應用，結構試驗仍然是發(fā)展結構理論和解決工程設計方法的主要手段之一。在結構工程學(xué)科的發(fā)展演變過(guò)程中結構試驗本身成為一門(mén)真正的試驗科學(xué)。

關(guān)鍵詞：結構試驗 結構理論

0 引言
工程結構試驗是一項科學(xué)實(shí)踐性很強的學(xué)科，是研究和發(fā)展工程結構新材料、新體系、新工藝以及探索結構設計新理論的重要手段，在工程結構科學(xué)研究和技術(shù)革新等方面起著(zhù)重要的作用。
1 沿革 　
最早的結構試驗是意大利科學(xué)家伽利略在17世紀完成的懸臂梁試驗，其梁強度理論經(jīng)由其后的胡克的材料彈性說(shuō)明，貝努利、歐拉等的構件變形問(wèn)題，庫倫的中性軸假想，打下了今天彈性理論材料力學(xué)的基礎。我國十分重視工程結構試驗學(xué)科的建設及其發(fā)展。1956年起在高等院校中設置“建筑結構試驗”課程。在直接為生產(chǎn)服務(wù)方面和工程結構系統科學(xué)研究方面，對結構的材料性質(zhì)，基本構件和結構整體工作性能等，進(jìn)行了大量的實(shí)物或模型的靜、動(dòng)力試驗，獲得了許多試驗成果，提出了符合中國實(shí)際情況的設計參數、工藝標準、計算公式、設計理論、施工工藝，為制訂各種規范、規程提供了基本依據。
2 工程結構試驗及其一般過(guò)程
2.1 工程結構試驗的任務(wù) 工程結構試驗的任務(wù)是在結構或實(shí)驗對象上，以?xún)x器設備為工具，利用各種實(shí)驗技術(shù)為手段，在荷載（重力、機械擾動(dòng)力、地震力、風(fēng)力等）或其他因素（溫度、變形沉降等）作用下，通過(guò)測試與結構工作性能有關(guān)的各種參數（變形、撓度、位移、應變、振幅、頻率等）后進(jìn)行分析，從而對結構的工作性能作出評價(jià)，對結構的承載能力作出正確的估計，并為驗證和發(fā)展結構的計算理論提供可靠的依據。
2.2 工程結構試驗的分類(lèi) 根據試驗研究目的，主要分為生產(chǎn)鑒定性試驗和科學(xué)研究性試驗。
2.2.1 生產(chǎn)鑒定性試驗 生產(chǎn)鑒定性試驗以直接服務(wù)于生產(chǎn)為目的。以工程中實(shí)際結構構件為對象，通過(guò)試驗或檢測對結構作出技術(shù)結論，通常解決以下問(wèn)題：①檢驗或鑒定結構質(zhì)量。對一些比較重要的結構，建成后通過(guò)試驗，綜合性地鑒定其質(zhì)量的可靠度。對于預制構件或現場(chǎng)施工的其他構件，在出廠(chǎng)或安裝之前，要求按照相應規范或規程抽樣檢驗，以推斷其質(zhì)量。②判斷結構的實(shí)際承載力。當舊建筑進(jìn)行擴建、加層或改變結構用途時(shí)，往往要求通過(guò)試驗確定舊結構的承載能力，為加固、改建、擴建工程提供數據。③處理工程事故、提供技術(shù)依據。對于遭受火災、爆炸、地震等原因而損傷的結構，或在建造使用中有嚴重缺陷的結構，往往要求通過(guò)試驗和檢測，判斷結構在受災破壞后的實(shí)際承載能力，為結構的再利用和處理提供技術(shù)依據。
2.2.2　科學(xué)研究性試驗　科學(xué)研究性試驗的目的是為結構的理論計算和研究服務(wù)。它按照事先周密考慮的計劃來(lái)進(jìn)行。試驗的對象是專(zhuān)為試驗而設計制造的。突出研究的主要問(wèn)題，消除一些對結構上實(shí)際影響的次要因素，使試驗工作合理，觀(guān)測數據易于分析和總結，達到理論研究的目的。①驗證結構設計理論的假定。在結構設計中，人們常對結構構件的計算圖式和本構關(guān)系作某些簡(jiǎn)化假定，通過(guò)試驗來(lái)加以驗證，滿(mǎn)足要求后用于實(shí)際工程中的結構計算。在結構靜力和動(dòng)力分析中，本構關(guān)系的模型化則完全是通過(guò)試驗加以確定的。②提供設計依據。我國現行的各種結構設計規范除了總結已有的大量科學(xué)實(shí)驗的成果和經(jīng)驗外，為了理論和設計方法的發(fā)展，還進(jìn)行了大量的結構試驗以及實(shí)體建筑物的試驗，為編制和修改結構設計規范提供試驗數據。對于特種結構，應用理論分析的方法達不到理想的結果時(shí)，用結構試驗的方法確定結構的計算模式和公式的系數，解決工程中的實(shí)際問(wèn)題。③提供實(shí)踐經(jīng)驗。一種新材料的應用，一個(gè)新結構的設計或一項新工藝的施工，往往要經(jīng)過(guò)多次的工程實(shí)踐和科學(xué)試驗，從而積累資料，使設計計算理論不斷改進(jìn)和完善。
2.3　工程結構試驗加載設備與測量方法
2.3.1　加載設備　一般供試驗用的加載裝置除實(shí)物加載外，可用千斤頂、液壓試驗裝置、計算機與加振器聯(lián)機系統、模擬地震振動(dòng)臺、人工爆炸等，以模擬對結構或構件的實(shí)際的各種作用。在全部試驗承力裝置中有支座、支墩、反力架、反力墻及試驗臺座等。
2.3.2　測量方法①機測法。利用機械儀表測量所需的數據或參數，機測法適應性強、簡(jiǎn)便、可靠、經(jīng)濟，是結構試驗中最常用的測量手段。②電測法。通過(guò)傳感元件把試驗需要測量的數據或參數，轉換為電阻、電容、電感、電壓或電流等電量參數，經(jīng)放大器放大，然后進(jìn)行測量，由指示記錄設備記錄和顯示，這種轉換和測量技術(shù)稱(chēng)為非電量電測技術(shù)，具有準確、快速測量、自動(dòng)控制、連續記錄和遠距離操縱等優(yōu)點(diǎn)。與計算機聯(lián)機，還可根據測量結果自行判斷和運算。③光測法。利用光的準直性對測量參數放大、轉換、實(shí)現連續記錄，阻尼小、響應快（如光線(xiàn)示波記錄儀）。也可利用光敏材料的物理化學(xué)原理和力學(xué)特性在偏振光作用下產(chǎn)生的光學(xué)效應，測定應力場(chǎng)（如光彈儀），簡(jiǎn)便、可靠、直觀(guān)性好；及激光測量位移和激光全息的應用。④其他方法。利用光、電、磁、聲等間接物理量與材料或結構構件某一性能間的關(guān)系為基礎進(jìn)行測量。如超聲波探測儀利用超聲波在混凝土中傳播速度測定混凝土強度。分析處理結果，再還原成某種模擬量并顯示出來(lái)，使數據的采集、測量和分析處理自動(dòng)化。
2.4　工程結構試驗的一般過(guò)程　工程結構試驗大致可分為試驗規劃、試驗準備、試驗加載測試和實(shí)驗資料整理分析四個(gè)階段。
2.4.1　試驗規劃階段　試驗規劃是指導整個(gè)試驗工作的綱領(lǐng)性技

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