2018年一级结构工程师基础结构试验考点：结构试验的分类

2018年一级结构工程师基础结构试验考点：结构试验的分类

　　结构试验的分类

　　一.按试验对象的尺寸分类

　　A.原型试验

　　1.对象：实际结构或者实际结构构件，一般用于生产性试验。

　　①.实物试验：用于生产性试验(比如泰山核电站安全壳加压整体性能试验、工业厂房结构刚度试验、楼盖承载力、高层建筑风振测试、环境随机振动测定结构动力特性等)

　　②.实际结构构件试验：对象是一根梁、板、一榀屋架等既可在实验室内又可在现场(比如机场建设中对跨度和下弦高强度钢缆的R2预应力钢屋架、江南造船厂屋架进行预应力张拉和足尺构件的荷载试验)

　　B.模型试验(仿照原型并按照一定比例关系复制而成的试验代表物，具有实际结构的全部或部分特征，大部分是比原型小的缩尺结构或者1：1的足尺模型，因投资大周期长测量精度受环境影响，原型结构试验在物质或技术上有点困难，在结构设计的方案阶段进行初步探索或对设计理论计算方法进行探讨研究时多采用比原型结构小的模型进行试验)

　　①.相似模型试验

　　采用适当比例尺和相似材料制成与原型几何相似的试验对象按照相似理论进行模型设计制作与试验，这类模型要满足几何相似、力学相似、材料相似。注：相似力系=比例荷载 施加后模型重演原型的实际工作状态。

　　②.缩尺模型

　　原型结构缩小几何比例尺寸的试验代表物，不用遵循相似条件，可用与原型结构相同的材料并按一般设计规范进行设计制造(在结构设计规范编制中大量利用此构件的试验提供数据、建立公司、制定条文)

　　③.足尺模型试验

　　对结构构造和构件之间的相互作用和结构整体刚度和结构破坏阶段的实际工作进行全面观测了解。

　　二.按试验荷载的性质分类

　　A.结构静力试验

　　1.是结构试验中最大量最常见的基本试验(绝大部分建筑承受的是静力荷载)

　　2.研究强度刚度抗裂性和破坏机理一般通过重力或加载设备来模拟和实现加载要求

　　3.静力记在试验的过程：荷载从0开始逐步递增一直加到试验某一预定目标或结构破坏为止(不长时间内完成试验加载全过程)

　　4.静力试验的优点：加载设备简单、荷载可逐步施加、可停止仔细观察结构变形发展、使人明确清晰破坏概念。注：动力试验前都先进行静力试验(如疲劳试验)

　　B.结构动力试验

　　1.概念：指研究结构在不同性质动力作用下结构动力特性和动力反应的试验

　　①.结构动力特性试验

　　1.概念：结构受动力何在时在结构自由震动或强迫震动情况下量测结构固定动力性能的试验(一般采用人工激振法中的自由和强迫振动法或者环境随机振动法或者量测自振频率周期、阻尼系数、结构振型等参数)

　　②.结构动力反应试验

　　1.概念：动力荷载下量测结构动力性能参数和动态反应的试验(如振幅、振动形态、频率、频谱曲线、加速度、动应变时呈曲线、动力系数)

　　2.根据动荷载特性才用不同的加载设备和试验方法(如风洞设备可进行抗风试验、模爆器内模拟爆炸冲击波对结构做抗爆试验、人工造波设备在水池造波、模拟海浪对海工结构做动力试验)

　　C.结构抗震试验

　　1.概念：地震或模拟地震荷载下研究构件抗震性能和抗震能力

　　2.低周反复加载静力试验偏重于抗震性能的评定和研究;非周期性的结构抗震试验偏重对抗震能力的评定和研究(如模拟地震振动台试验为非周期抗震动力试验，可在实验室内实验)。

　　①.低周反复加载静力试验

　　1.概念：以控制结构变形或控制施加荷载由小到大对结构构件多次低周期反复作用的结构抗震静力试验。

　　2.作用：(1).形成结构构件正反方向加载卸载过程(2).获得结构构件超过弹性极限后的荷载-变形工作性能(恢复力特性)和破坏特征(3).比较验证抗震构造措施的有效性和确定结构的抗震极限承载能力

　　3.此试验又称伪静力试验、周期性抗震静力试验、结构恢复力特性试验。因为加载周期大于自振周期所以为静力试验。

　　②.拟动力试验

　　1.概念：利用计算机和电液伺服加载器联机系统进行结构抗震试验

　　2.又称为伪动力试验、非周期性抗震静力试验、计算机加载器联机试验。

　　③.模拟地震振动台试验

　　1.概念：在模拟地震振动台上进行结构抗震动力试验。

　　2.优点：(1).根据人的意图要求再现各种地面运动加速度记录(2).模拟结构受地震作用从弹性到弹塑性到破坏倒塌的受力过程和结构物破坏现象(3).评价结构抗震能力的一种有效试验方法。

　　D.结构疲劳试验

　　1.概念：结构构件在等幅稳定多次重复荷载下为测试疲劳性能进行的动力试验。

　　2.量测的参数：疲劳强度和疲劳寿命(量测结构在液压脉冲疲劳试验机施加多次重复荷载作用下疲劳破坏的强度值和荷载重复次数)对吊车梁、悬挂吊车的屋架、预应力构件锚具都要进行疲劳试验。

　　三.按试验时间长短分类

　　A.短期荷载试验

　　1.概念：结构试验时限、试验条件、试验时间或其他因素需及时解决，经常对实际承受长期荷载作用的结构构件，在实验时将荷载从0开始到最后结构破坏火某个阶段进行卸载。整个试验过程和时间尽在较短时间段内完成

　　2.整个加载过程只有几秒或者毫秒微秒，实际是一种瞬态冲击试验，属于动力试验范畴。所以短期荷载试验不能代表长年进行的长期荷载试验。

　　B.长期荷载试验

　　1.概念：长期荷载作用下研究结构变形随时间变化规律。又称持久试验、结构健康监测。连续进行几个月或几年时间。如混凝土结构徐变、预应力结构钢筋松弛。

　　2.长期荷载试验一般在实验室内进行。

　　四.按试验所在场地分类

　　A.实验室结构试验

　　1.概念：进行结构构件试验而专门建设的场所。

　　2.实验室试验的对象可以是真型或模型，结构可以一直试验到破坏。实验室结构试验更适宜进行科学性研究试验。

　　B.现场结构试验

　　1.概念：在生产或施工现场进行的实际结构试验。多用于生产性试验

　　2.对象：正在生产使用的已建结构或将要投入使用的心结构

　　3.缺点：使用高精度高灵敏度观测仪表设备受限制，试验精度和准确度较差，若没有固定的加载设备和试验装置，对试验加载困难很大。

　　四.按试件是否破坏分类

　　A.结构破坏试验

　　1.概念：通过荷载试验了解结构从弹性到弹塑性再到极限破坏各个阶段工作性能的全过程，分析超载后的工作情况和破坏机制获得安全储备。适用于科研型试验。

　　B.结构非破坏试验

　　生产性试验的作用可用非破坏性试验。

　　1.刚度检验法：结构弹性阶段的性能检验为主，以30%-60%设计荷载进行加载，测得结构变形和材料的应变与理论计算结果对比，若符合则承认试验结构和材料可靠性。

　　2.承载力检验法：加载到小于极限荷载的某一预定荷载值，检测结构受载后的反应。因结构抗力分布随机性和实际加载可能有误差因此要注意可能接近极限荷载从而引起结构破坏的危险性。

　　补充：生产性试验多被用于原型试验中的实物试验、现场结构试验、结构非破坏试验。

　　科研型试验多诶用于结构破坏试验

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