剖析結(jié)構(gòu)試驗的理論發(fā)展作用

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結(jié)構(gòu)試驗是研究和發(fā)展結(jié)構(gòu)理論的重要手段。文中從沿革、任務(wù)、分類、加載設(shè)備與測量方法、一般過程等方面了解工程結(jié)構(gòu)試驗。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，結(jié)構(gòu)試驗仍然是發(fā)展結(jié)構(gòu)理論和解決工程設(shè)計方法的主要手段之一。在結(jié)構(gòu)工程學(xué)科的發(fā)展演變過程中結(jié)構(gòu)試驗本身成為一門真正的試驗科學(xué)。

　　工程結(jié)構(gòu)試驗是一項科學(xué)實踐性很強的學(xué)科，是研究和發(fā)展工程結(jié)構(gòu)新材料、新體系、新工藝以及探索結(jié)構(gòu)設(shè)計新理論的重要手段，在工程結(jié)構(gòu)科學(xué)研究和技術(shù)革新等方面起著重要的作用。

　　一、沿革

　　最早的結(jié)構(gòu)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明，貝努利、歐拉等的構(gòu)件變形問題，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(chǔ)。我國十分重視工程結(jié)構(gòu)試驗學(xué)科的建設(shè)及其發(fā)展。1956年起在高等院校中設(shè)置“建筑結(jié)構(gòu)試驗”課程。在直接為生產(chǎn)服務(wù)方面和工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)科學(xué)研究方面，對結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)，基本構(gòu)件和結(jié)構(gòu)整體工作性能等，進行了大量的實物或模型的靜、動力試驗，獲得了許多試驗成果，提出了符合中國實際情況的設(shè)計參數(shù)、工藝標準、計算公式、設(shè)計理論、施工工藝，為制訂各種規(guī)范、規(guī)程提供了基本依據(jù)。

　　二、工程結(jié)構(gòu)試驗及其一般過程

　　2.1工程結(jié)構(gòu)試驗的任務(wù)工程結(jié)構(gòu)試驗的任務(wù)是在結(jié)構(gòu)或?qū)嶒瀸ο笊?，以儀器設(shè)備為工具，利用各種實驗技術(shù)為手段，在荷載（重力、機械擾動力、地震力、風(fēng)力等）或其他因素（溫度、變形沉降等）作用下，通過測試與結(jié)構(gòu)工作性能有關(guān)的各種參數(shù)（變形、撓度、位移、應(yīng)變、振幅、頻率等）后進行分析，從而對結(jié)構(gòu)的工作性能作出評價，對結(jié)構(gòu)的承載能力作出正確的估計，并為驗證和發(fā)展結(jié)構(gòu)的計算理論提供可靠的依據(jù)。

　　2.2工程結(jié)構(gòu)試驗的分類根據(jù)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。以工程中實際結(jié)構(gòu)構(gòu)件為對象，通過試驗或檢測對結(jié)構(gòu)作出技術(shù)結(jié)論，通常解決以下問題：①檢驗或鑒定結(jié)構(gòu)質(zhì)量。對一些比較重要的結(jié)構(gòu)，建成后通過試驗，綜合性地鑒定其質(zhì)量的可靠度。對于預(yù)制構(gòu)件或現(xiàn)場施工的其他構(gòu)件，在出廠或安裝之前，要求按照相應(yīng)規(guī)范或規(guī)程抽樣檢驗，以推斷其質(zhì)量。②判斷結(jié)構(gòu)的實際承載力。當舊建筑進行擴建、加層或改變結(jié)構(gòu)用途時，往往要求通過試驗確定舊結(jié)構(gòu)的承載能力，為加固、改建、擴建工程提供數(shù)據(jù)。③處理工程事故、提供技術(shù)依據(jù)。對于遭受火災(zāi)、爆炸、地震等原因而損傷的結(jié)構(gòu)，或在建造使用中有嚴重缺陷的結(jié)構(gòu)，往往要求通過試驗和檢測，判斷結(jié)構(gòu)在受災(zāi)破壞后的實際承載能力，為結(jié)構(gòu)的再利用和處理提供技術(shù)依據(jù)。

　　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(jié)構(gòu)的理論計算和研究服務(wù)。它按照事先周密考慮的計劃來進行。試驗的對象是專為試驗而設(shè)計制造的。突出研究的主要問題，消除一些對結(jié)構(gòu)上實際影響的次要因素，使試驗工作合理，觀測數(shù)據(jù)易于分析和總結(jié)，達到理論研究的目的。①驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計理論的假定。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，人們常對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算圖式和本構(gòu)關(guān)系作某些簡化假定，通過試驗來加以驗證，滿足要求后用于實際工程中的結(jié)構(gòu)計算。在結(jié)構(gòu)靜力和動力分析中，本構(gòu)關(guān)系的模型化則完全是通過試驗加以確定的。②提供設(shè)計依據(jù)。我國現(xiàn)行的各種結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范除了總結(jié)已有的大量科學(xué)實驗的成果和經(jīng)驗外，為了理論和設(shè)計方法的發(fā)展，還進行了大量的結(jié)構(gòu)試驗以及實體建筑物的試驗，為編制和修改結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范提供試驗數(shù)據(jù)。對于特種結(jié)構(gòu)，應(yīng)用理論分析的方法達不到理想的結(jié)果時，用結(jié)構(gòu)試驗的方法確定結(jié)構(gòu)的計算模式和公式的系數(shù)，解決工程中的實際問題。③提供實踐經(jīng)驗。一種新材料的應(yīng)用，一個新結(jié)構(gòu)的設(shè)計或一項新工藝的施工，往往要經(jīng)過多次的工程實踐和科學(xué)試驗，從而積累資料，使設(shè)計計算理論不斷改進和完善。