《结构试验设计与实施》
摘要：建筑结构试验是在结构工程学科的发展基础，主要应用在生产和科研当中。建筑试验的任务是基于结构的受力和破坏的基本原理，使用各种仪器表和试验设备，对结构物受力后的性能进行观测，通过测量的数据，如变形、应变、温度、振幅、频率和裂缝的宽度等，来了解并掌握结构的力学性能，对结构或构件的承载能力和使用性能做出评估；本文将重点介绍某构件或结构静载试验方案。
关键词：结构试验静力加载试验
1、结构试验解决的问题
建筑结构试验可以根据不同的试验目的将其分为生产鉴定性试验和科学研究性试验两大类。科学研究性试验主要是为结构理论计算和研究服务，生产鉴定性试验则不同于科学研究性试验，生产鉴定性试验是以直接服务于生产为目的，结构试验主要解决以下问题：
（1）通过结构试验，验证结构计算理论或通过试验创立新的理论。比如不符合规范规定的型结构体系、新的设计方法的可行性试验研究等。
（2）通过结构试验检验结构、构件的质量。
（3）通过结构试验确定已建的结构的承载能力，特别是在结构在单凭结构计算
不足以完全确定结构的承载能力的时候，就必须要通过结构试验来确定结构的承载能力。
2、试验设计原理
结构试验可以分为结构试验设计、试验准备、试验实施、试验实施和试验分析等主要环节。
（1）结构试验设计阶段。结构试验是一项复杂的工作，试验前应该要明确试验的目的、试验的研究方法、试件设计，试验荷载设计，试验观测设计，实验误差控制措施，实验安全措施。
（2）试验准备阶段。在试验之前要做好试验准备，这个阶段要做试件制作与安装，实验人员的组织分工，仪器设备的检测与率定，材料力学性能试验。
此外，在试验技术准备阶段还需确定试验的加载和观测方案。
（3）试验实施阶段。在试验的实施过程中，主要是试验仪器的操作和试验试件的观测。这一个阶段的工作内容主要包括：记录试件的初始数据，采集并记录试验过程中的试验数据，观测试验构件的反应特征，如裂缝、变形、破坏形态等。
（4）结构试验分析阶段。在试验结束后，要及时整理试验数据，撰写试验报告。
这一阶段的工作主要包括：整理试验结果、判断异常数据、绘制试验曲线图表、分析试验误差，分析并总结试验现象。这四个试验阶段是环环相扣的，任何一个阶段的工作做得不好都会影响到试验的结果，所以，在做试验时，需要多人相互协调工作。
3、静力加载试验
静力加载试验是一种普遍用于科学研究性试验和生产鉴定性试验中的常规试验之一。静力加载试验使用的仪器、仪表和设备可以分为加载设备、测量原件和仪表、和记录仪等仪器设备。在静力加载试验中观测的物理量为力、位移、应变、裂缝宽度与分布、破坏形态或失稳状态等。以下将重点分析静力加载的加载设备、支座和试件的设计。
（1）加载设备。试验的加载方法可以分为重力加载、机械力加载、液压加载和气压加载。重力加载时利用中立施加荷载的一种方式。重力加载设备
较为简单，取材容易。重力加载一般来说，加载劳动强度大，安全性较
差，对于破坏型试验一般不采用。液压加载法是利用液压加载器对结构
施加作用力的一种方法。加载时用的最多的实际上是液压千斤顶，它是
一种小型的集成化液压加载系统。液压千斤顶主要用于反力梁的静力加
载试验中，而且在试验中主要用的是手动的液压千斤顶，这种手动的液
压千斤顶无需电源，使用时比较方便，因此，比较适合用在结构试验中。（2）支座设计。支座在设计时可以设计成球铰支座、固定铰支座、滚动铰支座。支座一般用刚才支座，并且保证有只够的强度和刚度。对于不同的
结构形式，不用的实验要求，就要有不同的支座与之适应，这时试验装
置设计中应考虑的重要问题。
（3）反力架、反力墙和试验台座。反力架主要有两种形式，一种是对结构施加竖向荷载，另一种是对结构施加水平荷载。反力墙是与试验台座连成
一体的钢筋混凝土墙体用于对结构施加水平力。试验台座是结构试验室
的基本设施之一。在静力加载试验中，试验台的支座下部的钢梁与加载
架上的横梁形成平衡体系，加载千斤顶的反力通过加载钢架的拉杆传至
下部钢梁上，使钢梁的支座对钢梁施加向下的力，形成力平衡体系。这
种加载的试验支座主要用在小型的机构试验当中。与反力架一起工作的
还有试验台，试验台一般由封闭的钢架组成。结构试验当中一般采用槽
道式试验台座和地脚螺丝式试验台座。
（4）试验测量仪器。结构试验的目的是通过试验了解结构的静力性能和破坏特征。所以，在试验时必须采用合理的测量手段和数据收集方法获得有
效可靠的数据。要取得可靠的数据，就必须的了解各种测量仪器，正确
使用它们。测量系统一般由感受，放大和显示三个基本部分组成。
传感部分主要是传感原件或传感器，放大部分主要是对信号进行放大，
显示部分将经过烦的机械或电子信号通过指针、磁盘记录下来以方便读
数。在试验时，为了准确的数据，必须充分了解仪器的工作性能，如仪
器表的量程、灵敏度、分辨率、准确度、线性度、漂移量等。
在结构试验中，数据的测量主要包括位移的测量、转角的测量、力的测量、裂缝的测量。位移包括线位移、角位移、裂缝张开的相对位移和变形引起的相对位移等。位移的测量可以采用百分表或千分表，同时可以采用张线式位移传感器、电阻应变式位移传感器和滑动式位移传感器等。对于静力加载试验，力的测量是十分重要的，测量力时，需要测量液压千斤顶的加载荷载和反力荷载。测量时多用力的传感器，如机械式力传感器、电阻应变式力传感器、振动弦式力传感器等。其中电阻应变式力传感器是目前用得最广泛的一种。
（5）数据采集系统。数据采集系统可以进行数据采集，处理，分析，判断，
报警，直读，绘图，储存，试验控制和人机对话等，它具有采样通道多，
采样自动化等特点。数据采集系统包括硬件系统和软件系统。硬件系统
包括传感器，数据采集仪和计算机三个部分。
（6）试验资料的整理与分析。只有对试验数据进行计算，表达，分析，才能找出结构的工作规律，才能对结构进行评定。试验数据一般用图像表达，
图像常用曲线图，他可以直接反应数据的最大值，最小值，走势，转折。
通过应变测量的结果分析，可得到截面内力，平面应力状态。
（7）结构性能评定。通过结构试验，对结构的承载能力，变形，抗裂度，裂缝宽度进行评定，看其是否满足规范要求。
心得：本学期开设了一门《建筑结构试验》的课程，通过4周课程的学习与现场试验的认知，感觉自己受益匪浅。通过课程学习，明白了结构试验的原理及不同情况下试验的基本方法和对试验数据的处理、分析。本学期除了理论授课外，我们还做了受压承载力试验，通过动手更加深对本课程的认识。我们同学私下里都开玩笑说，土木出来以后就是搬砖的，但是由这次试验看来，搬砖也是需要技术的。以前看着别人搅拌混凝土、绑钢筋，好像很容易，自己真的做起来才发现原来还是需要经验，需要技术，需要很好地动手能力。我们总是把一切看的很简单，总以为学到理论知识就够了，动手的时候按照书本上的一步一步做就是了，但是事实并非如此，其实要做的还有很多，在今后的学习中，要好好学习知识，要好好把握每一次做实验的机会，训练自己的动手能力。学校其实给我们提供了很多的锻炼平台，我们要好好把握好好利用学校提供的就会。
参考文献
土木工程结构试验. 主编：王天稳. 武汉理工大学出版社
