沉阳建筑大学土木工程结构与试验

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1、土木工程结构试验与检测TESTINGANDINSPECTIONFORCIVILENGINEERINGSTRUCTURE刘明教授上课了！！！第2章结构试验设计Chapter2StructuralTestDesign学习本章后，学生重点掌握结构试件的形状、尺寸与数量的基本要求；了解结构模型设计的基本概念和方法，并能进行结构模型的设计；重点掌握结构试验荷载的加载图示和试验荷载的取值；能够正确地确定量测项目，合理地选择量测仪器；并能提出试验的安全措施。2.1概述结构试验全过程包括：试验设计、试验准备、试验实施和试验分析等几部分。结构试验设计定义对结构试验进行全面的设计与规

2、划；设计的计划和试验大纲对试验起着统管全局和具体指导的作用。结构试验目的结构试验设计结构试验准备结构试验实施结构试验分析结论试件设计试件加载方案设计试验观察、量测方案设计试验误差控制措施试验安全措施试件制作与安装试验人员组织分工仪器设备的检测与率定材料力学性能的试验与确定试验加载试验反应观测与数据采集试件变形、裂缝与破坏形态记录数据处理结构破坏机制分析结构性能与承载能力分析试件设计试件加载方案设计试验观察、量测方案设计设计试件的形状和尺寸确定试件的数量设计构造措施确定试验荷载图式设计试验加载装置选择试验方法和设备设计试验加载制度确定试验观测项目确定测点部位与数目选

3、择测试仪器设备2.2试件设计试件设计的内容及要求内容：试件形状的选择、试件尺寸与数量的确定、构造措施等；要求：结构与受力的边界条件、试验的破坏特征、试验的加载条件。试件形状?基本原则：受力条件和边界条件的模拟。?如框架节点的试验方案，板柱结构的受力特征（板带宽度的选取）。试件尺寸缩尺模型与足尺模型缩尺模型必须满足严格的相似条件。尺寸效应（构件与结构）；如混凝土抗压强度试验100×100×1000.95200×200×2001.05150×150×1501.0?缩尺比例关系：静力试验：构件试验1/4~1;整体结构试验：1/10~1/2动力试验：1/50~1/4试件数

4、量生产性试验：按试验任务的要求来确定试件数量。科研性试验：?(1)单因素根据因素的水平数来确定试件数量；?(2)多因素采用正交试验设计法来进行试验设计并对试验结果进行科学分析。多因素试验存在的问题：?(1)全面试验的次数（试件数量）与实际可行的试验次数之间的矛盾。n个因素，m个水平，则全面试验次数mn。?(2)实际所做的少数试验与全面掌握内在规律的要求之间的矛盾。正交试验设计：指利用事先制好的正交表来安排多因素试验，并进行试验结果分析的一种试验设计方法。正交表是正交试验设计法中合理安排试验并对试验结果进行统计分析的一种特殊表格。常用正交表有L4(23)、L9(34

5、)、L12(31×24)等。试验次数因素的水平数因素数试件的构造措施试件支承条件的要求：支承点的水平、局压、支承点的明确（跨度）。试件加载点的要求：分配梁（简支梁型式）、局压。试件破坏型式和破坏机制的要求：如弯与剪的破坏问题、节点与梁柱构件的强度问题、防止粘结滑移的措施。试验测量的要求：预埋件、预留孔道、预贴应变片。辅助试件的要求：试件材料的材性试件、节点或局部结构构件的单体试件。2.3结构试验的模型设计科研性试验中常采用小型试件，即缩尺模型。结构模型设计要求按相似理论进行设计，以保证“试验过程与试验结果相似”几何相似材料相似物理相似荷载相似相似原理?相似原理是研

6、究自然界相似现象的性质和鉴别相似现象的基本原理，由三个相似定理组成：♦第一相似定理：彼此相似的现象，单值条件相同，其相似准数也相同，由牛顿在1786年首先提出，它确定了相似现象的性质。♦第二相似定理：某一现象各物理量之间的关系方程式，都可表示为相似准数之间的函数关系。相似准数常用π表示。第二相似定理也称π定理，为模型设计提供了理论基础。♦第三相似定理：现象的单值条件相同，并且由单值条件导出的相似准数相等，是现象彼此相似的充要条件。模型的相似要求和相似常数相似常数的独立性与相关性几何相似?要求模型和真型之间所有对应部分尺寸成比例。Sl（长度）、SA（面积）、Sw（抗

7、弯模量），SI（惯性矩），Sx（位移）、Sε（应变）质量相似?在动力问题中，要求模型和真型的质量分布相似。Sm（质量）、Sρ（比重）荷载相似要求模型和真型在对应点荷载方向一致，荷载大小成比例。SP（集中力）、Sw（线力）、Sq（面力）、SM（弯矩）物理相似要求模型和真型在相应点的应力和应变、刚度和变形间的关系相似。Sσ（应力）、Sτ（剪力）、Sγ（剪切角）、SE（弹性模量）时间相似St，时间相似不是指时刻相似，而是指时刻的间隔相似。边界条件相似指模型的支承与约束条件相似。初始条件相似针对动力问题，包括初始位置、位移、速度、加速度等。模型设计的相似条件按模型设计的相

8、似理论确定