剖析結構試驗的理論發(fā)展作用

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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、分類、加載設備與測量方法、一般過程等方面了解工程結構試驗。隨著計算機技術的發(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。在結構工程學科的發(fā)展演變過程中結構試驗本身成為一門真正的試驗科學。

　　工程結構試驗是一項科學實踐性很強的學科，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，在工程結構科學研究和技術革新等方面起著重要的作用。

　　一、沿革

　　最早的結構試驗是意大利科學家伽利略在17世紀完成的懸臂梁試驗，其梁強度理論經由其后的胡克的材料彈性說明，貝努利、歐拉等的構件變形問題，庫倫的中性軸假想，打下了今天彈性理論材料力學的基礎。我國十分重視工程結構試驗學科的建設及其發(fā)展。1956年起在高等院校中設置“建筑結構試驗”課程。在直接為生產服務方面和工程結構系統(tǒng)科學研究方面，對結構的材料性質，基本構件和結構整體工作性能等，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(guī)范、規(guī)程提供了基本依據。

　　二、工程結構試驗及其一般過程

　　2.1工程結構試驗的任務工程結構試驗的任務是在結構或實驗對象上，以儀器設備為工具，利用各種實驗技術為手段，在荷載（重力、機械擾動力、地震力、風力等）或其他因素（溫度、變形沉降等）作用下，通過測試與結構工作性能有關的各種參數（變形、撓度、位移、應變、振幅、頻率等）后進行分析，從而對結構的工作性能作出評價，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根據試驗研究目的，主要分為生產鑒定性試驗和科學研究性試驗。

　　2.2.1生產鑒定性試驗生產鑒定性試驗以直接服務于生產為目的。以工程中實際結構構件為對象，通過試驗或檢測對結構作出技術結論，通常解決以下問題：①檢驗或鑒定結構質量。對一些比較重要的結構，建成后通過試驗，綜合性地鑒定其質量的可靠度。對于預制構件或現場施工的其他構件，在出廠或安裝之前，要求按照相應規(guī)范或規(guī)程抽樣檢驗，以推斷其質量。②判斷結構的實際承載力。當舊建筑進行擴建、加層或改變結構用途時，往往要求通過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，往往要求通過試驗和檢測，判斷結構在受災破壞后的實際承載能力，為結構的再利用和處理提供技術依據。

　　2.2.2 科學研究性試驗 科學研究性試驗的目的是為結構的理論計算和研究服務。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計制造的。突出研究的主要問題，消除一些對結構上實際影響的次要因素，使試驗工作合理，觀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構計算。在結構靜力和動力分析中，本構關系的模型化則完全是通過試驗加以確定的。②提供設計依據。我國現行的各種結構設計規(guī)范除了總結已有的大量科學實驗的成果和經驗外，為了理論和設計方法的發(fā)展，還進行了大量的結構試驗以及實體建筑物的試驗，為編制和修改結構設計規(guī)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，用結構試驗的方法確定結構的計算模式和公式的系數，解決工程中的實際問題。③提供實踐經驗。一種新材料的應用，一個新結構的設計或一項新工藝的施工，往往要經過多次的工程實踐和科學試驗，從而積累資料，使設計計算理論不斷改進和完善。