工程结构试验在结构理中的作用

【摘　要】工程结构试验在研究和发展结构理论中发挥着重要作用.文中从目的、任务、测量方法等多方面浅析工程结构试验.

【关 键 词】工程结构试验；结构理论；测量方法

工程结构试验是一项科学实践性很强的学科,是研究和发展工程结构新材料、新体系、新工艺以及探索结构设计新理论的重要手段,在工程结构科学研究和技术革新等方面起着重要的作用.

1.工程结构试验

（1）工程结构试验的任务是在结构或实验对象上,以仪器设备为工具,利用各种实验技术为手段,在荷载（重力、机械扰动力、地震力、风力等）或其他因素（温度、变形沉降等）作用下,通过测试与结构工作性能有关的各种参数（变形、挠度、位移、应变、振幅、频率等）后进行分析,从而对结构的工作性能作出评价,对结构的承载能力作出正确的估计,并为验证和发展结构的计算理论提供可靠的依据.

（2）工程结构试验的分类根据试验研究目的,主要分为生产鉴定性试验和科学研究性试验.

生产鉴定性试验以直接怎么写作于生产为目的.以工程中实际结构构件为对象,通过试验或检测对结构作出技术结论,通常解决以下问题：①检验或鉴定结构质量.对一些比较重要的结构,建成后通过试验,综合性地鉴定其质量的可靠度.对于预制构件或现场施工的其他构件,在出厂或安装之前,要求按照相应规范或规程抽样检验,以推断其质量.②判断结构的实际承载力.当旧建筑进行扩建、加层或改变结构用途时,往往要求通过试验确定旧结构的承载能力,为加固、改建、扩建工程提供数据.③处理工程事故、提供技术依据.对于遭受火灾、爆炸、地震等原因而损伤的结构,或在建造使用中有严重缺陷的结构,往往要求通过试验和检测,判断结构在受灾破坏后的实际承载能力,为结构的再利用和处理提供技术依据.

科学研究性试验的目的是为结构的理论计算和研究怎么写作.它按照事先周密考虑的计划来进行.试验的对象是专为试验而设计制造的.突出研究的主要问题,消除一些对结构上实际影响的次要因素,使试验工作合理,观测数据易于分析和总结,达到理论研究的目的.①验证结构设计理论的检测定.在结构设计中,人们常对结构构件的计算图式和本构关系作某些简化检测定,通过试验来加以验证,满足要求后用于实际工程中的结构计算.在结构静力和动力分析中,本构关系的模型化则完全是通过试验加以确定的.②提供设计依据.我国现行的各种结构设计规范除了总结已有的大量科学实验的成果和经验外,为了理论和设计方法的发展,还进行了大量的结构试验以及实体建筑物的试验,为编制和修改结构设计规范提供试验数据.对于特种结构,应用理论分析的方法达不到理想的结果时,用结构试验的方法确定结构的计算模式和公式的系数,解决工程中的实际问题.③提供实践经验.一种新材料的应用,一个新结构的设计或一项新工艺的施工,往往要经过多次的工程实践和科学试验,从而积累资料,使设计计算理论不断改进和完善.

（3）工程结构试验加载设备与测量方法.加载设备：一般供试验用的加载装置除实物加载外,可用千斤顶、液压试验装置、计算机与加振器联机系统、模拟地震振动台、人工爆炸等,以模拟对结构或构件的实际的各种作用.在全部试验承力装置中有支座、支墩、反力架、反力墙及试验台座等.

测量方法：①机测法.利用机械仪表测量所需的数据或参数,机测法适应性强、简便、可靠、经济,是结构试验中最常用的测量手段.②电测法.通过传感元件把试验需要测量的数据或参数,转换为电阻、电容、电感、电压或电流等电量参数,经放大器放大,然后进行测量,由指示记录设备记录和显示,这种转换和测量技术称为非电量电测技术,具有准确、快速测量、自动控制、连续记录和远距离操纵等优点.与计算机联机,还可根据测量结果自行判断和运算.③光测法.利用光的准直性对测量参数放大、转换、实现连续记录,阻尼小、响应快（如光线示波记录仪）.也可利用光敏材料的物理化学原理和力学特性在偏振光作用下产生的光学效应,测定应力场（如光弹仪）,简便、可靠、直观性好；及激光测量位移和激光全息的应用.④其他方法.利用光、电、磁、声等间接物理量与材料或结构构件某一性能间的关系为基础进行测量.如超声波探测仪利用超声波在混凝土中传播速度测定混凝土强度.分析处理结果,再还原成某种模拟量并显示出来,使数据的采集、测量和分析处理自动化.

2.工程结构试验的过程

工程结构试验大致可分为试验规划、试验准备、试验加载测试和实验资料整理分析四个阶段.

（1）试验规划是指导整个试验工作的纲领性技术文件,因而试验规划的内容应尽可能地细致和全面,规划的任何一点疏忽可能导致试验的失败.

（2）试验准备阶段是将规划阶段确定的试件按要求制作安装与就位,将加载设备和测试仪表安装就位,并完成辅助试验工作.

（3）试验加载测试阶段对试件施加外荷载是整个试验工作的中心环节,参加试验的每个工作人员应各就各位,各尽其职,做好本岗工作,试验期间,一切工作都要按照试验的程序进行.对试验起控制作用的重要数据应随时整理和分析,必要时还应跟踪观察其变化情况,并与事先计算的理论数据进行比较,如有反常现象应立即查明原因,排除故障,否则不得继续加载试验.

（4）试验资料整理分析阶段通过试验准备和加载试验阶段,获得了大量数据和有关资料后,一般不能直接回答试验研究所提出的各类问题,必须将数据进行科学的整理、分析和计算,做到去粗取精,去伪存真,最后根据试验数据和资料编写试验报告.

以上各个阶段的工作性质虽有差别,但它们都是相互制约的,各阶段的工作没有明显的界限,制定计划时不能只孤立地考虑某一阶段的工作,必须兼顾各个阶段的特点和要求,做出综合性的决策.

3.工程结构试验在工程结构理论发展中的作用

结构试验是研究和发展结构理论的重要手段,经历了由检测设—简单试验—理论分析—试验检验的阶段.从确定结构材料的力学性能到验证梁、板、柱等单个构件的计算方法及至建立复杂结构体系的计算理论,都离不开试验研究.为了进行合理的设计,工程技术人员必须掌握在各种作用下结构的实际工作状态,了解结构构件的承载力、刚度、受力性能以及实际所具有的安全储备.在应力分析工作中,也可以采用实验应力分析方法来解决.特别是计算机技术的发展,它不仅为用数学模型方法进行计算分析创造了条件,实现荷载模拟、数据采集和数据处理,使结构试验技术的发展,产生了根本性的变化.因此,结构试验仍然是发展结构理论和解决工程设计方法的主要手段之一.在结构工程学科的发展演变过程中结构试验本身成为一门真正的试验科学.　[科]

【参考文献】

［１］王立峰,卢成江.土木工程结构试验与检测技术.北京:科学出版社,2010.

［２］王娴明.建筑结构试验.北京:清华大学出版社,1988.

［３］王天稳.土木工程结构试验.武汉:武汉理工大学出版社,2006.