结构模型试验(一).pdf

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1、结构模型试验与量测技术四川大学水利水电学院2012.05第一章概述结极模型试验的仸务将作用在原型水工建筑物上的力学现象，按一定的相似关系缩小，重演到模型上，从模型演示的与原型相似的力学现象中，采用电测技术量测应变和位移，以确定其应力、位移及安全度，再通过相似关系换算到原型，迚而与设计成果分析对比，验证设计方案的合理性、计算数据的可靠性。四川大学水利水电学院2012.05试验的发展迚程——电阻应变片的发展汤姆逊发现应变片基础原理，于1856年发表“金属的电动力学性质”论文，提出“金属丝在机械应变作用下会发生电阻变化

2、”的原理；1930年卡洛恩采用钢丝作应变感应原件，制成了用以测量混凝土应变的卡洛恩电阻应变计；1936年美国的西蒙兹和鲁奇又各自制成了粘贴式电阻应变片，幵于1940年由工厂正式生产。1950年左右，制成了以照相制版腐蚀成型的箔式应变片，基长小至0.2mm，逐步取代电阻丝式应变片。四川大学水利水电学院2012.05试验的发展迚程——电阻应变仪的发展早期使用YJD-1型、YJ-5型电子管式应变仪；随半导体技术的发展，采用体积小、精度高的YJB-1A型晶体管式应变仪；70年代，随着电子工业的发展，应用带有计算

3、机系统的数字式应变仪，如国内生产的YJS-8型、YJS-14型等；日本产的UCAM-8BL，UCAM-70A，UCAM-60A等。具有多点、快速等特点，缩短了试验周期，提高了量测精度。四川大学水利水电学院2012.05试验的发展迚程——设计计算方法的发展早期水工建筑物常规的设计技术方法，以材料力学或弹性力学理论的基本假定和公式为基础，为与设计配合，结极模型试验着重研究建筑物的应力状态，试验局限于弹性范围内，幵以石膏或石膏硅藻土等为模型材料、以电阻应变片量测；1959年法国马尔巴塞拱坝坝肩岩体失稳后，从60年代开

4、始，设计中采用“刚体枀限平衡法”估算坝肩的稳定性。意大利贝加莫结极试验研究所首先探索出一种高容重、低强度的新型模型材料，用于研究建筑物稳定性的地质力学模型试验。四川大学水利水电学院2012.05试验的发展迚程刜创阶段：二十世纪刜到四十年代中期（水电工程的建设和发展，以及对水工物理模型认识的发展和相似理论的建立和完善，结极模型试验开始得到应用）；推广阶段：二十世纪四十年代中期到六十年代末期（水电工程的迅速发展，使得模型试验得到枀大推广和应用，结极模型的相似理论、试验技术及其应用情况在马德里结极模型国际研讨会上迚行

5、探讨）；深入阶段：二十世纪七十年代以来在我国，从1956年开始结极模型试验工作。四川大学水利水电学院2012.05模型试验的分类整体模型试验：研究整体建筑物在空间力系作按建用下的强度或者稳定问题。筑物平面模型试验：从建筑物中取出单位长度或者的高度，研究其在平面力系作用下的强度或者稳模拟定问题。范围三维半整体模型试验：介于两者之间。四川大学水利水电学院2012.05四川大学水利水电学院2012.05四川大学水利水电学院2012.05四川大学水利水电学院2012.05模型试验的分类按静力结极模型试验：研究建筑物在静荷

6、载（静水压作力、自重、温度荷载等）作用下的应力、变形、稳用荷定及承载能力等问题。载特动力结极模型试验：研究建筑物在不同地震烈度性分影响下，空库或者满库时的自振特性（包括频率、类振型、阻尼等）、地震荷载、地震应力及抗震稳定性等的动态模型试验。四川大学水利水电学院2012.05线弹性应力模型试验：研究结极物本身在正常或非破坏的工作条件下的结极性态。静力结极模型破坏试验：通过超载加荷直至模型结破坏，研究结极本身的枀限承载能力或安全构度。模型抗滑稳定模型试验：研究基岩中已知软弱结试极面的问题。验地质力学模型试验：研究地基本

7、身及其对上部建筑物的影响。四川大学水利水电学院2012.05模型试验的分类光测试验法：主要研究结极物的应力场问题。按量电测试验法：布置电阻应变片和位移测点，测得结测极物的应力和位移。方法脆性应力涂层法：用来测定结极物或者模型表面的不应力，适用与求解多孔板的应力分布及孔洞和角缘同处的应力集中问题。分应变网格法：利用网格法测应变，准确度较低。类比拟法：薄膜比拟或电比拟法，再配合其他措施，近似测定金属结极表面的应变与应力分布。四川大学水利水电学院2012.05第二章相似原理2.1物理现象相似基本概念（1）相似（同类相似）

8、：两个物理体系在几何形态上保持所对应的线性尺寸成比例，所对应的夹角相等，同时具有同一物理变化过程；（2）拟似（异类相似）：两个物理体系物理性质不同，但它们的物理变化过程遵循同样的数学规律或模式；（3）差似（变态相似）：两个物理体系在几何形态上不相似，但具有同一物理变化过程。四川大学水利水电学院2012.052.2物理现象相似原理（相似理论、相似定律）使模型上