土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

第二章

土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的一般過程

2.2土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的試件設(shè)計(jì)

2.3試驗(yàn)荷載方案設(shè)計(jì)

2.4結(jié)構(gòu)試驗(yàn)觀測方案設(shè)計(jì)

2.5結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與材料力學(xué)性能的關(guān)系

2.6試驗(yàn)大綱及其他文件

?討論：

?1、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)包括哪些主要環(huán)節(jié)？

?2、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的定義為？

?3、生產(chǎn)性試驗(yàn)的試件數(shù)目的確定原則是什么？

?4、采用什么方法確定多因素科研試驗(yàn)的試件參數(shù)？

?5、簡述模型設(shè)計(jì)中主要的相似要求。

?6、確定相似條件的方法有哪兩種，試對比分析。

?7、試列出不考慮自重荷載的靜力試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷南嗨茥l件。

?8、闡述結(jié)構(gòu)試驗(yàn)荷載的分類。

?9、何謂結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的加載制度。

?10、簡述試驗(yàn)測點(diǎn)選擇與布置的原則。

?任務(wù)：參照一些成熟的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)并講解一個(gè)完整試驗(yàn)。

2.1土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的一般過程

土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)包括結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)準(zhǔn)備、試驗(yàn)實(shí)施和試驗(yàn)分析等主要環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)的工作內(nèi)容和它們之間的關(guān)系如下圖所示：

結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)康慕Y(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)準(zhǔn)備結(jié)構(gòu)試驗(yàn)實(shí)施結(jié)構(gòu)試驗(yàn)分析結(jié)構(gòu)試驗(yàn)結(jié)論試驗(yàn)總結(jié)報(bào)告試驗(yàn)觀測和采集數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)參數(shù)識別結(jié)構(gòu)破壞機(jī)制分析結(jié)構(gòu)性能與承載力分析試驗(yàn)加載試驗(yàn)反應(yīng)觀測和數(shù)據(jù)采集試件變形、裂縫和破壞形態(tài)記錄試件制作與安裝試驗(yàn)人員組織分工儀器設(shè)備的檢驗(yàn)與率定材料力學(xué)性能試驗(yàn)試件設(shè)計(jì)試驗(yàn)荷載設(shè)計(jì)試驗(yàn)觀測設(shè)計(jì)試驗(yàn)誤差控制措施試驗(yàn)安全措施調(diào)查研究、搜集有關(guān)資料確定試驗(yàn)的性質(zhì)與規(guī)模設(shè)計(jì)試件的形狀和尺寸確定試件的數(shù)量設(shè)計(jì)構(gòu)造措施確定試驗(yàn)荷載圖示設(shè)計(jì)試驗(yàn)加載裝置選擇試驗(yàn)方法及設(shè)備設(shè)計(jì)試驗(yàn)加載制度確定試驗(yàn)觀測項(xiàng)目確定測點(diǎn)布置位置與數(shù)目選擇測試儀器與設(shè)備?以簡支梁試件設(shè)計(jì)為對象說明試驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：

?(1)試件設(shè)計(jì)

?

確定試驗(yàn)參數(shù)，結(jié)合試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)與時(shí)間，進(jìn)行試件設(shè)計(jì)。

?

如適筋梁試驗(yàn)：強(qiáng)剪弱彎原則、板的抗剪問題、梁截面

尺寸的確定、經(jīng)濟(jì)配筋率問題。

?(2)加載設(shè)計(jì)。

?

支承條件、加載方式（等彎矩段）、加載設(shè)備、加載制

度（荷載與位移混合控制）。

?(3)觀測設(shè)計(jì)。

?P-Δ、撓度、裂縫、應(yīng)變、曲率等。盡可能多地測量內(nèi)

容，充分利用試驗(yàn)。

2.1.1概述

土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)是整個(gè)試驗(yàn)中極為重要的并且?guī)в腥中缘囊豁?xiàng)工作，它的主要內(nèi)容是對所要進(jìn)行的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)工作進(jìn)行全面的設(shè)計(jì)與規(guī)劃，從而使設(shè)計(jì)的計(jì)劃與試驗(yàn)大綱能對整個(gè)試驗(yàn)起著統(tǒng)管全局和具體指導(dǎo)作用。

?2.1.2土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)準(zhǔn)備

?工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)準(zhǔn)備工作十分繁瑣，不僅牽涉面廣，而且工作量很大，一般準(zhǔn)備工作約占全部試驗(yàn)工作量的1/2～1/3以上，試驗(yàn)準(zhǔn)備階段的工作質(zhì)量直接影響到試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，有時(shí)還關(guān)系到試驗(yàn)?zāi)芊襁M(jìn)行到底。

試驗(yàn)準(zhǔn)備階段的主要工作有：

1．試件的制作。

2．試件質(zhì)量檢查。

3．試件安裝就位。

4．安裝加載設(shè)備。

5．儀器儀表的率定。

6．作輔助試驗(yàn)。

7．儀表安裝，連線試調(diào)。

8．記錄表格的設(shè)計(jì)準(zhǔn)備。

9．算出各加載階段試驗(yàn)結(jié)構(gòu)特征部位的內(nèi)力及變形值．以備在試驗(yàn)時(shí)判斷及控制。

10．在淮備工作階段和試驗(yàn)階段應(yīng)每天記工作日志。

2.1.3土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)實(shí)施

1.加載試驗(yàn)。

加載試驗(yàn)是整個(gè)試驗(yàn)過程的中心環(huán)節(jié)，應(yīng)按規(guī)定的加載程序和量測順序進(jìn)行。參加試驗(yàn)的每個(gè)工作人員應(yīng)各就各位，各盡其職，做好本崗工作。重要的量測數(shù)據(jù)應(yīng)在試驗(yàn)過程中隨時(shí)整理分析并與事先估算的數(shù)值比較，發(fā)現(xiàn)有反常情況時(shí)應(yīng)查明原因或故障，把問題弄清楚后才能繼續(xù)加載。

2.試驗(yàn)資料整理。

試驗(yàn)資料的整理是將所有的原始資料整理完善，其中特別要注意的是試驗(yàn)量測數(shù)據(jù)記錄和記錄曲線，都作為原始數(shù)據(jù)經(jīng)負(fù)責(zé)記錄人員簽名后，不得隨便涂改。經(jīng)過處理后得到的數(shù)據(jù)不能和原始數(shù)據(jù)列在同一表格內(nèi)。

2.1.4土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析

1．試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。因?yàn)閺母鱾€(gè)儀表獲得和量測的數(shù)據(jù)和記

錄曲線一般不能直接解答試驗(yàn)任務(wù)所提出的問題，它們只

是試驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)，需對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的運(yùn)算處理才

能得出試驗(yàn)結(jié)果。

2．試驗(yàn)結(jié)果分析。試驗(yàn)結(jié)果分析的內(nèi)容是分析通過試驗(yàn)得

出了哪些規(guī)律性的東西，揭示了哪些物理現(xiàn)象。最后，應(yīng)對

試驗(yàn)得出的規(guī)律和一些重要的現(xiàn)象做出解釋，分析它們的影

響因素，將試驗(yàn)結(jié)果和理論值進(jìn)行比較，分析產(chǎn)生差異的原

因，并做出結(jié)論，寫出試驗(yàn)總結(jié)報(bào)告?？偨Y(jié)報(bào)告中應(yīng)提出試

驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的新問題及進(jìn)一步的研究計(jì)劃。

2.2土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的試件設(shè)計(jì)

試件設(shè)計(jì)應(yīng)包括:試件形狀選擇

試件尺寸與數(shù)量

試件構(gòu)造措施等

2.2.1試件的形狀

試件設(shè)計(jì)的基本要求，是構(gòu)造一個(gè)與實(shí)際受力相一致的應(yīng)力狀態(tài)，當(dāng)從整體結(jié)構(gòu)中取出部分構(gòu)件單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，特別是對在比較復(fù)雜的超靜定體系中的構(gòu)件，必須要注意其邊界條件的模擬，使其能反映該部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際工作狀態(tài)。

框架結(jié)構(gòu)中梁柱和節(jié)點(diǎn)試件形狀

(a)(b)(c)(f)(g)(d)(e)(h)(i)?2.2.2試件尺寸

?工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)所用試件的尺寸和大小，總體上分為原型和模型兩類。

?生產(chǎn)鑒定性試驗(yàn)中的試件一般為實(shí)際工程中的構(gòu)件，即原型構(gòu)件，如屋面板、吊車梁等。

?基本構(gòu)件性能研究的試件大部分采用縮小比例尺的小構(gòu)件，壓彎構(gòu)件的截面為(16cm×16cm)～(35cm×35cm)，矩形柱(偏壓剪)為(15cm×15cm)～(50cm×50cm)，雙向受力構(gòu)件為(10cm×l0cm)～(30cm×30cm)。

剪力墻單層墻體試件的外形尺寸為(80cm×100cm)～(178cm×274cm)，多層的剪力墻為原型的1/10～1/3。

磚石及砌塊的砌體試件一般取為真型的1/4～1/2。國內(nèi)曾進(jìn)行過多幢磚石和砌塊多層房屋結(jié)構(gòu)的足尺房屋實(shí)驗(yàn)。

框架試件截面尺寸為原型的1/4～1/2?？蚣芄?jié)點(diǎn)一般為原型的1/2～1，做足尺模型試驗(yàn)一般要求反映有關(guān)節(jié)點(diǎn)的配筋與構(gòu)造特性，國內(nèi)曾先后進(jìn)行過裝配式混凝土和空心混凝土大板結(jié)構(gòu)的足尺房屋試驗(yàn)。

實(shí)踐證明，試件尺寸將受到尺寸效應(yīng)、構(gòu)造要求、試驗(yàn)設(shè)備和經(jīng)費(fèi)條件等因素的制約。

2.2.3試件數(shù)目

在進(jìn)行試件設(shè)計(jì)時(shí)，試件數(shù)目即試驗(yàn)量的設(shè)計(jì)是一個(gè)不可忽視的重要問題，因?yàn)樵囼?yàn)量的大小直接關(guān)系到能否滿足試驗(yàn)的目的、任務(wù)以及整個(gè)試驗(yàn)的工作量問題，同時(shí)也受試驗(yàn)研究、經(jīng)費(fèi)和時(shí)間的限制。

生產(chǎn)性試驗(yàn)：按試驗(yàn)任務(wù)的要求來確定試件數(shù)量。

科研性試驗(yàn)：(1)單因素根據(jù)因素的水平數(shù)來確定試件數(shù)量；(2)多因素采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法來進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析。

多因素試驗(yàn)存在的問題：

(1)全面試驗(yàn)的次數(shù)（試件數(shù)量）與實(shí)際可行的試驗(yàn)次數(shù)之間的矛盾。n個(gè)因素，m個(gè)水平，則全面試驗(yàn)次數(shù)mn。

(2)實(shí)際所做的少數(shù)試驗(yàn)與全面掌握內(nèi)在規(guī)律的要求之間的矛盾。

2.2.3試件數(shù)目

試驗(yàn)數(shù)量的設(shè)計(jì)方法有4種，這4種方法是四門獨(dú)立的學(xué)科。

優(yōu)選設(shè)計(jì)法

因子設(shè)計(jì)法

正交設(shè)計(jì)法

均勻設(shè)計(jì)法

1.優(yōu)選設(shè)計(jì)法

針對不同的試驗(yàn)內(nèi)容，利用數(shù)學(xué)原理合理地安排試驗(yàn)點(diǎn)，用步步逼近，層層選優(yōu)的方式以求迅速找到最佳試驗(yàn)點(diǎn)的試驗(yàn)方法叫優(yōu)選法。

單因素問題設(shè)計(jì)方法中的0.618法是優(yōu)選法的典型代表。

優(yōu)選法對單因素問題試驗(yàn)數(shù)量設(shè)計(jì)的優(yōu)勢最為顯著，其多因素問題設(shè)計(jì)方法已被其他方法所代替。

1.優(yōu)選設(shè)計(jì)法

做饅頭，堿放少了饅頭會酸，堿放多了饅頭會變黃、變綠且?guī)в袎A味，堿放多少才合適呢？這是一個(gè)優(yōu)選問題；為了加強(qiáng)鋼的強(qiáng)度，要在鋼中加入碳，加入太多太少都不好，究竟加入多少碳，鋼才能達(dá)到最高強(qiáng)度呢？這也是一個(gè)優(yōu)選問題．在日常生活中和生產(chǎn)中，我們常常會遇到優(yōu)選問題。

可見，堿的多少與饅頭好壞之間的關(guān)系，碳的多少與鋼的強(qiáng)度之間的關(guān)系，如果不能簡單地用數(shù)學(xué)式子表示出來，那么，應(yīng)該如何解決呢？我們不妨觀察一下炊事員蒸饅頭的過程：這次堿放多了，下次放少一點(diǎn)，下次堿放少了，再下次放多一點(diǎn)，以此類推，試驗(yàn)效果一次比一次好，最終獲得堿的合適加入量，做出好饅頭太妙了！炊事員給了我們一個(gè)啟示：用試驗(yàn)的辦法來解決！

1.優(yōu)選設(shè)計(jì)法

解答一個(gè)優(yōu)選問題，往往需做若干次試驗(yàn)．安排這些試驗(yàn)的方法，選擇時(shí)必須講究科學(xué)．例如，對鋼中加入多少碳的優(yōu)選問題，假設(shè)已估計(jì)出每噸加入量在1000克、1002克、…為試驗(yàn)點(diǎn)，共需做一千次試驗(yàn)．若按一天做一次試驗(yàn)計(jì)算，則需花將近三年的時(shí)間才能完成，太費(fèi)時(shí)了！這種安排方法顯然不可取，有更科學(xué)的安排方法嗎？能否減少次數(shù)，迅速找到最佳點(diǎn)呢？

為此，數(shù)學(xué)家們設(shè)計(jì)了運(yùn)用數(shù)學(xué)原理科學(xué)地安排試驗(yàn)的方法，這就是人們所說的“優(yōu)選法”．?dāng)?shù)學(xué)大師華羅庚（1910年～1985年）從1964年起，走遍大江南北的二十幾個(gè)?。ㄊ校茝V優(yōu)選法，他在單位因素優(yōu)選問題中，用得最多的是0.618法。0.618法是根據(jù)黃金分割原理設(shè)計(jì)的，所以又稱之為黃金分割法．

1.優(yōu)選設(shè)計(jì)法

用0.618法來安排上述的優(yōu)選碳的加入量的試驗(yàn)：

①第一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)：0.618法確定第一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)是在試驗(yàn)范圍的0.618處，這點(diǎn)的加入量可由下面公式算出：

第一點(diǎn)=(大-小)×0.618+小。

=(2000-1000)×0.618+1000=1618（克）

②第二次試驗(yàn)點(diǎn)：在第一點(diǎn)的對稱點(diǎn)處做第二次試驗(yàn)，這一點(diǎn)的加入量可用下面公式計(jì)算（此后各次試驗(yàn)點(diǎn)的加入量也按下面公式計(jì)算）：

第二點(diǎn)=大-中+小=2000-1618+1000=1382（克）。如下圖：

1.優(yōu)選設(shè)計(jì)法

③第三次試驗(yàn)點(diǎn)：比較兩次試驗(yàn)結(jié)果，如果第二點(diǎn)比第一點(diǎn)好，則去掉1618克以上的部分；如果第一點(diǎn)較好，則去掉1382克以下部分。假定試驗(yàn)結(jié)果第二點(diǎn)較好，那么去掉1618克以上的部分，在留下部分找出第二點(diǎn)的對稱點(diǎn)做第三次試驗(yàn)．

第三點(diǎn)=1618-1382+1000=1236（克）。圖下圖

1.優(yōu)選設(shè)計(jì)法

④第四次試驗(yàn)點(diǎn)：再將第三次試驗(yàn)結(jié)果與第二點(diǎn)比較，如果仍然是第二點(diǎn)好些，則去掉1236克以下的部分，如果第三點(diǎn)好些，則去掉1382克以上的部分。假設(shè)試驗(yàn)結(jié)果是第二點(diǎn)較好，那么在留下部分找出第二點(diǎn)的對稱點(diǎn)做第四次試驗(yàn)．

第四點(diǎn)=1618-1382+1236=1472（克）。圖下圖

1.優(yōu)選設(shè)計(jì)法

第四次試驗(yàn)后，再與第二次比較，并取舍，在留下部分用同樣方法繼續(xù)試驗(yàn)，直到找到最佳點(diǎn)為止。一次又一次試驗(yàn)，一次又一次比較取舍，從第二次試驗(yàn)起，每次能去掉相應(yīng)范圍的382/1000，試驗(yàn)范圍逐步縮小，最佳點(diǎn)逐步接近，因此，0.618法能以較少的試驗(yàn)次數(shù)，迅速找到最佳點(diǎn)．

不少工廠在配比配方、工藝操作條件等方面，用0.618法解決了優(yōu)選問題，從而提高了質(zhì)量，增加了產(chǎn)量，降低了消耗，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。例如，糧食加工通過優(yōu)選加工工藝，一般可以提高出米率1～3。

2.因子設(shè)計(jì)法

因子是對試驗(yàn)研究內(nèi)容有影響的發(fā)生著變化的因素，因子數(shù)則為可變化因素的個(gè)數(shù)，水平即為因子可改變的試驗(yàn)檔次，水平數(shù)則為檔次數(shù)。

因子設(shè)計(jì)法又叫全面試驗(yàn)法或全因子設(shè)計(jì)法，試驗(yàn)數(shù)量等于以水平數(shù)為底，以因子數(shù)為次方的冪函數(shù)，即

試驗(yàn)數(shù)＝水平數(shù)因子數(shù)

2.因子設(shè)計(jì)法

因子設(shè)計(jì)法試驗(yàn)數(shù)的設(shè)計(jì)值見下表。

因子數(shù)

水

平

數(shù)

234512345249162538276412541681256625532243102431253.正交設(shè)計(jì)法

試驗(yàn)工作者在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中經(jīng)常采用一種解決多因素問題的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法——正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法，它主要是將參數(shù)組合與試驗(yàn)結(jié)果合并在一起考慮、應(yīng)用均衡分散、整齊可比的正交理論編制的正交表來進(jìn)行整體設(shè)計(jì)和綜合比較的。

均衡分散：試驗(yàn)點(diǎn)在試驗(yàn)范圍內(nèi)散布均勻

整齊可比：試驗(yàn)點(diǎn)在試驗(yàn)范圍內(nèi)排列規(guī)律整齊

它科學(xué)地解決了各因子和水平數(shù)相對結(jié)合可能參與的影響。

也妥善地解決了試驗(yàn)所需要的試件數(shù)與實(shí)際可行的試驗(yàn)試件數(shù)之間的矛盾，即解決了實(shí)際所作小量試驗(yàn)與要求全面掌握內(nèi)在規(guī)律之間的矛盾。

現(xiàn)仍以鋼筋混凝土柱剪切強(qiáng)度基本性能研究問題為例，用正交試驗(yàn)法做試件數(shù)目設(shè)計(jì)。如果同前面所述主要影響因素為5，而混凝土只用一種強(qiáng)度等級C20，這樣實(shí)際因子數(shù)只為4，當(dāng)每個(gè)因子各有3個(gè)檔次，即水平數(shù)為3。詳見下表：

主要分析因子

因子檔次數(shù)

代號

因子名稱

123A鋼筋配筋率

0.40.81.2B配箍率

0.20.330.5C軸向應(yīng)力

2060100D剪跨比

234E混凝土強(qiáng)度等級C2013.5MPa鋼筋混凝土柱剪切強(qiáng)度試驗(yàn)分析因子與水平數(shù)

鋼筋混凝土柱受剪承載力試驗(yàn)分析因子與水平數(shù)L9(34)，試件主要因子組合如下表

試件數(shù)量

ABCDE配筋率

配箍率

軸向應(yīng)力

剪跨比

混凝土強(qiáng)度

1230.40.40.40.20.330.52060100234C20C20C204560.80.80.80.20.330.52060100423C20C20C207891.21.21.20.20.330.52060100342C20C20C20試件主要因子組合

上述例子的特點(diǎn)是：各個(gè)因子的水平數(shù)相等，試驗(yàn)數(shù)正好等于水平數(shù)的平方。即

試驗(yàn)數(shù)＝水平數(shù)2

當(dāng)試驗(yàn)對象各個(gè)因子的水平數(shù)互不相等時(shí)，試驗(yàn)數(shù)與各個(gè)因子的水平數(shù)之間存在下面的關(guān)系。

試驗(yàn)數(shù)=（水平數(shù)1）2×（水平數(shù)2）2×…

正交表除了L9(34)、L4（23）、L16（4×212）外，還包括L16(45)、Ll6(42×29)等等。L表示正交設(shè)計(jì)，其他數(shù)字的含義用下式表示：

L試驗(yàn)數(shù)(水平數(shù)1相應(yīng)因子數(shù)×水平數(shù)2相應(yīng)因子數(shù))L16(42×29)的含義是某試驗(yàn)對象有11個(gè)影響因素，其中4個(gè)水平數(shù)的因素有兩個(gè)，兩個(gè)水平數(shù)的因素有9個(gè)，其試驗(yàn)數(shù)為16。即試驗(yàn)數(shù)等于最大水平數(shù)的平方。

4.均勻設(shè)計(jì)法

1978年，七機(jī)部由于導(dǎo)彈設(shè)計(jì)的要求，提出了一個(gè)五因素的試驗(yàn)，希望每個(gè)因素的水平數(shù)要多于10，而試驗(yàn)總數(shù)又不超過50，顯然優(yōu)選法和正交設(shè)計(jì)都不能用，數(shù)學(xué)家方開泰與王元經(jīng)過幾個(gè)月的共同研究，提出了一個(gè)新的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，即所謂“均勻設(shè)計(jì)”，將這一方法用于導(dǎo)彈設(shè)計(jì)，取得了成效。

以分散均勻?yàn)樵O(shè)計(jì)原則的全新設(shè)計(jì)方法，其最大的優(yōu)勢是能以最少的試驗(yàn)數(shù)量，獲得最理想的試驗(yàn)結(jié)果。

因子設(shè)計(jì)法和正交設(shè)計(jì)法是多少？

4.均勻設(shè)計(jì)法

均勻設(shè)計(jì)屬于近年發(fā)展起來的“偽蒙特卡羅方法”的范籌。將經(jīng)典的確定的單變量問題的計(jì)算方法推廣后用于多變量問題的計(jì)算，計(jì)算量往往跟變量個(gè)數(shù)有關(guān)，即使電腦再進(jìn)步很多，這種方法仍無法實(shí)際應(yīng)用，烏拉母（S.Ulam）與馮諾依曼(J.vonNeumann)在40年代提出蒙特卡羅方法，即統(tǒng)計(jì)模擬方法，這個(gè)方法的大意是將一個(gè)分析問題化為一個(gè)有同樣解答的概率問題，然后用統(tǒng)計(jì)模擬的方法來處理后面這個(gè)問題，這樣使一些困難的分析問題反而得到了解決，例如多重定積分的近似計(jì)算。蒙特卡羅方法的關(guān)鍵是找一組隨機(jī)數(shù)作為統(tǒng)計(jì)模擬之用，所以這一方法的精度在于隨機(jī)數(shù)的均勻性與獨(dú)立性。

4.均勻設(shè)計(jì)法

均勻設(shè)計(jì)法與正交設(shè)計(jì)法的不同：均勻設(shè)計(jì)法不再考慮“數(shù)據(jù)整齊可比”性，只考慮試驗(yàn)點(diǎn)在試驗(yàn)范圍內(nèi)充分“均衡分散”

利用均勻法進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般地，不論設(shè)計(jì)因子數(shù)有多少，試驗(yàn)數(shù)與設(shè)計(jì)因子的最大水平數(shù)相等。即

試驗(yàn)數(shù)＝最大水平數(shù)

設(shè)計(jì)表用Un(qs)表示，其中U表示均勻設(shè)計(jì)法，n表示試驗(yàn)次數(shù)，q表示因子的水平數(shù)，s表示表格的列數(shù)(注意：不僅僅是列號)，也是設(shè)計(jì)表中能夠容納的因子數(shù)。

S列號

D213--0.18753123-0.2656412340.2990D值表示刻畫均勻度的偏差，偏差值越小，表示均勻度越好。

列號

1234水平數(shù)

112362246533624441535531266541U6(64)設(shè)計(jì)表

U6(64)使用表

表U6(64)中，s可以是2或3或4，即因子數(shù)可以是2或3或4，但最多只能是4。在這里可以看出s越大，均勻設(shè)計(jì)法的優(yōu)勢越突出。

根據(jù)均勻設(shè)計(jì)表U6(64)，試件主要因子組合如下面兩個(gè)表所示。

每個(gè)均勻設(shè)計(jì)表都附有一個(gè)使用表，它指示我們?nèi)绾螐脑O(shè)計(jì)表中選用適當(dāng)?shù)牧?，以及由這些列所組成的試驗(yàn)方案的均勻度。它告訴我們，若有兩個(gè)因素，應(yīng)選用1，3兩列來安排試驗(yàn)；若有三個(gè)因素，應(yīng)選用1，2，3三列，…，最后1列D表示刻劃均勻度的偏差(discrepancy)，偏差值越小，表示均勻度越好。

S列號

D213--0.18753123-0.2656412340.2990D值表示刻畫均勻度的偏差，偏差值越小，表示均勻度越好。

U6(64)使用表

4.均勻設(shè)計(jì)法

?

均勻設(shè)計(jì)有其獨(dú)特的布（試驗(yàn)）點(diǎn)方式：①每個(gè)因素的每個(gè)水平做一次且僅做一次試驗(yàn)，②任何兩個(gè)因素的試驗(yàn)點(diǎn)點(diǎn)在平面的格子點(diǎn)上，每行每列有且僅有一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)

?

以上兩個(gè)性質(zhì)反映了均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)安排的“均衡性”，即對各因素，每個(gè)因素的每個(gè)水平一視同仁。

?

均勻設(shè)計(jì)表任兩列組成的試驗(yàn)方案一般并不等價(jià)。

4.均勻設(shè)計(jì)法

?例如用U6(64)的1，3和1，4列分別畫圖，得到下面的圖(a)和圖(b)。我們看到，(a)的點(diǎn)散布比較均勻，而(b)的點(diǎn)散布并不均勻。均勻設(shè)計(jì)表的這一性質(zhì)和正交表有很大的不同，因此，每個(gè)均勻設(shè)計(jì)表必須有一個(gè)附加的使用表。

列號

1234水平數(shù)

112362246533624441535531266541U6(64)設(shè)計(jì)表

4.均勻設(shè)計(jì)法

?例如用U6(64)的1，3和1，4列分別畫圖，得到下面的圖(a)和圖(b)。我們看到，(a)的點(diǎn)散布比較均勻，而(b)的點(diǎn)散布并不均勻。均勻設(shè)計(jì)表的這一性質(zhì)和正交表有很大的不同，因此，每個(gè)均勻設(shè)計(jì)表必須有一個(gè)附加的使用表。

2.2.5結(jié)構(gòu)試驗(yàn)對試件設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求

在試件設(shè)計(jì)中當(dāng)確定了試件形狀、尺寸和數(shù)量后，在每個(gè)具體試件的設(shè)計(jì)和制作過和中，還必須同時(shí)考慮安裝、加載、測量的需要，在構(gòu)件上采取必要的措施，這對科學(xué)研究尤為重要。

試件設(shè)計(jì)構(gòu)造要求圖

2.3試驗(yàn)荷載方案設(shè)計(jì)

2.3.1荷載設(shè)計(jì)的一般要求

選擇試驗(yàn)荷載和加載方法時(shí)，應(yīng)滿足下列幾點(diǎn)要求：

1．試驗(yàn)荷載在試驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的布置形式(包括荷載類型和分布情況)稱為加載圖式。

2．荷載數(shù)值要準(zhǔn)確、穩(wěn)定，傳力方式和作用點(diǎn)要明確，特別是靜力荷載要不隨加載時(shí)間、外界環(huán)境和結(jié)構(gòu)的變形而變化；

3．荷載分級的數(shù)值要參考相應(yīng)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法的技術(shù)要求，同時(shí)必須滿足試驗(yàn)量測的精度要求；

4．加載裝置本身要有足夠的安全性和可靠性，不僅要滿足強(qiáng)度要求，還必須按變形條件來控制加載裝置的設(shè)計(jì)滿足剛度要求，防止對試件產(chǎn)生卸荷作用而減輕了結(jié)構(gòu)實(shí)際承擔(dān)的荷載；

5．加載設(shè)備的操作要方便，便于加載和卸載，并能控制加載速度，又能適應(yīng)同步或不同步加載的要求；

6．試驗(yàn)加載方法要力求采用現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)，減輕體力勞動，提高試驗(yàn)質(zhì)量。

試驗(yàn)時(shí)常因各種原因，不能采用與設(shè)計(jì)計(jì)算相一致的荷載圖式，其原因總結(jié)如下：

?1.對設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)采用的荷載圖式的合理性有所懷疑時(shí)，在試驗(yàn)時(shí)采用某種更接近于結(jié)構(gòu)實(shí)際受力情況的荷載布置方式。

?2.由于試驗(yàn)條件的限制和為了加載方便，在不影響結(jié)構(gòu)的工作和試驗(yàn)成果分析的前提下改變加載圖式。

2.3.1荷載設(shè)計(jì)的一般要求

2.3.2單調(diào)加載靜力試驗(yàn)

試驗(yàn)荷載制度指的是試驗(yàn)進(jìn)行期間荷載與時(shí)間的關(guān)系。

荷載制度包括：加荷、卸荷的程序和加荷、卸荷的大小兩個(gè)方面的內(nèi)容。

1.荷載程序。

荷載程序可以有多種，根據(jù)試驗(yàn)的目的、要求來選擇，一般結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)的加載分為預(yù)載、標(biāo)準(zhǔn)荷載(正常使用荷載)、破壞荷載3個(gè)階段。每次加載均采用分級加載制，卸荷有分級卸荷和一次性卸荷兩種。

2.3.2單調(diào)加載靜力試驗(yàn)

試驗(yàn)荷載制度指的是試驗(yàn)進(jìn)行期間荷載與時(shí)間的關(guān)系。

荷載制度包括：加荷卸荷的程序和加荷卸荷的大小兩個(gè)方面的內(nèi)容。

1.荷載程序。

荷載程序可以有多種，根據(jù)試驗(yàn)的目的、要求來選擇，一般結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)的加載分為預(yù)載、標(biāo)準(zhǔn)荷載(正常使用荷載)、破壞荷載3個(gè)階段。每次加載均采用分級加載制，卸荷有分級卸荷和一次性卸荷兩種。

10%20%50%100%至破壞荷載荷載值預(yù)載階段加載時(shí)間恒載時(shí)間卸載時(shí)間空載時(shí)間時(shí)間單調(diào)加載靜力試驗(yàn)加載程序

2)荷載大小

在試驗(yàn)的不同階段有不同的試驗(yàn)荷載值。

對于預(yù)載試驗(yàn)，通過預(yù)載可以發(fā)現(xiàn)一些潛在問題，并把它解決在正式試驗(yàn)之前，也是正式試驗(yàn)前進(jìn)行的一次演習(xí)，對保證試驗(yàn)工作順利具有重要意義。

預(yù)載試驗(yàn)一般分三級進(jìn)行，每級不超過標(biāo)準(zhǔn)荷載值的20％。然后再分級卸載，2—3級卸完。加(卸)一級，停歇10分鐘。對混凝土等脆性材料，預(yù)載值應(yīng)小于計(jì)算發(fā)裂荷載值。

2)荷載大小

對于標(biāo)準(zhǔn)荷載試驗(yàn)，每級加載值宜取標(biāo)準(zhǔn)荷載的20％，一般分五級加到標(biāo)準(zhǔn)荷載。

對于破壞試驗(yàn)，在標(biāo)準(zhǔn)荷載之后，每級荷載不宜大于標(biāo)難荷載的10％；當(dāng)荷載加到計(jì)算破壞荷載的90％后，為了求得精確的破壞荷載值，每級應(yīng)取不大于標(biāo)準(zhǔn)荷載的5％；需要做抗裂檢測的結(jié)構(gòu)，加載到計(jì)算開裂荷載的90％后，也應(yīng)改為用不大于標(biāo)淮荷載的5％加載，直至第一條裂縫出現(xiàn)。

2.3.3結(jié)構(gòu)低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)

首先是研究結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下的恢復(fù)力特性，確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件恢復(fù)力的計(jì)算模型。通過低周反復(fù)加載試驗(yàn)所得的滯回曲線和曲線所包的面積求得結(jié)構(gòu)的等效阻尼比，衡量結(jié)構(gòu)的耗能能力。從恢復(fù)力特性曲線尚可得到與一次加載相接近的骨架曲線及結(jié)構(gòu)的初始剛度和剛度退化等重要參數(shù)。

2.3.3結(jié)構(gòu)低周反復(fù)加載靜力試驗(yàn)

其次是通過試驗(yàn)可以從強(qiáng)度、變形和能量三個(gè)方面判別和鑒定結(jié)構(gòu)的抗震性能。

第三是通過試驗(yàn)研究結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞機(jī)理，為改進(jìn)現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)方法和修改規(guī)范提供依據(jù)。

單向反復(fù)加載制度

雙向反復(fù)加載制度

屈服位移的倍數(shù)周次荷載值的大小周次1.單向反復(fù)加載制度

目前國內(nèi)外較為普遍采用的單向反復(fù)加載方案有控制位移加載、控制作用力加載以及控制作用力和控制位移的混合加載三種方法。

1）控制位移加載法。控制位移加載法是目前在結(jié)構(gòu)抗震恢復(fù)力特性試驗(yàn)中使用得最普遍和最多的一種加載方案。這種加載方案是在加載過程中以位移為控制值，或以屈服位移的倍數(shù)作為加載控制值。這里位移的概念是廣義的，可以是線位移，也可以是轉(zhuǎn)角、曲率或應(yīng)變等參數(shù)。

控制位移的

變幅加載制度

控制位移的等幅加載制度

屈服位移的倍數(shù)周次屈服位移的倍數(shù)周次控制位移的變幅等幅加載制度

一種專業(yè)設(shè)計(jì)的變幅等幅加載制度

2)控制作用力加載法。

控制作用力的加載方法是通過控制施加于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的作用力數(shù)值的變化來實(shí)現(xiàn)低周反復(fù)加荷的要求。

3)控制作用力和控制位移的混合加載法。

荷載值的大小周次控制作用力的加載制度

2.雙向反復(fù)加載制度

1)X、Y軸雙向同步加載。

與單向反復(fù)加載相同，低周反復(fù)荷載作用在與構(gòu)件截面主軸成α角的方向作斜向加載，使X、Y兩個(gè)主軸方向的分量同步作用。

2)X、Y軸雙向非同步加載。

非同步加載是在構(gòu)件截面的X、Y兩個(gè)主軸方向分別施加低周反復(fù)荷載。

abcdef雙向低周反復(fù)加載制度

2.3.4結(jié)構(gòu)動力特性測試試驗(yàn)

結(jié)構(gòu)動力特性是反映結(jié)構(gòu)本身所固有的動力性能的。它的主要內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)的自振頻率、阻尼系數(shù)和振型等一些基本參數(shù)，也稱動力特性參數(shù)或振動模態(tài)參數(shù)，這些特性是由結(jié)構(gòu)形式、質(zhì)量分布、結(jié)構(gòu)剛度、材料性質(zhì)、構(gòu)造連接等因素決定，與外荷載無關(guān)。

結(jié)構(gòu)動力特性試驗(yàn)的方法主要有人工激振法和環(huán)境隨機(jī)振動法。人工激振法又可分為自由振動法和強(qiáng)迫振動法。

1)自由振動法。

2)強(qiáng)迫振動法。

2.3.5結(jié)構(gòu)動力加載試驗(yàn)

結(jié)構(gòu)動力試驗(yàn)可以區(qū)分為周期性加載試驗(yàn)和非周期性的動力加載試驗(yàn)。周期性動力加載試驗(yàn)方法有：偏心激振器、電液伺服加載器、單向周期性振動臺等。非周期性動力加載試驗(yàn)的方法主要有模擬地震振動臺、人工地震(人工爆破)試驗(yàn)、天然地震試驗(yàn)等。

1.周期性動力加載試驗(yàn)的加載制度

1)強(qiáng)迫振動共振加裁。

2)有控制的逐級動力加載試驗(yàn)。

2.3.5結(jié)構(gòu)動力加載試驗(yàn)

2.非周期性動力加載試驗(yàn)的加載設(shè)計(jì)

非周期性動力反應(yīng)測試試驗(yàn)有三種方法：一種是模擬地震振動臺試驗(yàn)、另一種是人工地震試驗(yàn)、第三種是天然地震試驗(yàn)。

1)地震模擬振動臺動力加載試驗(yàn)的荷載設(shè)計(jì)。

2)人工地震模擬動力加載試驗(yàn)的荷載設(shè)計(jì)。

3）天然地震是在頻繁發(fā)生地震的實(shí)地等待天然地震發(fā)生過程中測試結(jié)構(gòu)的動力影響。

2.3.6結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)

對于直接承受重復(fù)荷載的結(jié)構(gòu)，如吊車梁和有懸掛吊車的屋架等，一般都要進(jìn)行結(jié)構(gòu)疲勞測試。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)物或構(gòu)件在重復(fù)荷載作用下達(dá)到破壞時(shí)的應(yīng)力比其靜力強(qiáng)度要低得多，這種現(xiàn)象稱為疲勞。結(jié)構(gòu)疲勞檢測的目的就是要了解在重復(fù)荷載作用下結(jié)構(gòu)的疲勞性能及其變化規(guī)律，確定結(jié)構(gòu)的疲勞極限值(包括疲勞極限荷載和疲勞極限強(qiáng)度)。

1.疲勞測試荷載

1)疲勞測試荷載取值:疲勞測試的上限荷載根據(jù)構(gòu)件在標(biāo)難荷載下最不利組合所產(chǎn)生的彎矩計(jì)算而得。荷載下限則根據(jù)疲勞測試設(shè)備的要求而定。

2)疲勞測試的荷載頻率:為了保證構(gòu)件在疲勞測試時(shí)不產(chǎn)生共振，構(gòu)件的穩(wěn)定振動范圍應(yīng)遠(yuǎn)離共振區(qū)，即使疲勞測試荷載頻率ω滿足條件：

或

θ為結(jié)構(gòu)的固有頻率）

3)疲勞循環(huán)次數(shù)：對于鑒定性檢測，構(gòu)件經(jīng)過下列控制循環(huán)次數(shù)的疲勞荷載作用后裂度、剛度、強(qiáng)度必須滿足設(shè)計(jì)規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定。

中級制吊車梁n＝2×106次

重級制吊車梁n＝4×106次

0.5???1.3???2.疲勞測試程序

一般等幅疲勞測試的程序如下：

1)對構(gòu)件施加小于極限承載力荷載20％的預(yù)加靜荷載，消除松動、接觸不良，壓牢構(gòu)件并使儀表運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

2)做疲勞前的靜載檢測(目的主要是為了對比構(gòu)件經(jīng)受反復(fù)荷載后受力性能有何變化)。荷載分級加到疲勞上限荷載．每級荷載可取上限荷載的10％，臨近開裂荷載時(shí)不宜超過5％，每級間歇時(shí)間10—15分鐘，記取讀數(shù)，加滿后，分兩次卸裁。

3)調(diào)節(jié)疲勞機(jī)上、下限荷載，待示值穩(wěn)定后讀取第一次動載讀數(shù)，以后每隔一定次數(shù)(30～50萬次)讀取讀數(shù)。

4)達(dá)到要求的疲勞次數(shù)后進(jìn)行破壞加戴。分兩種情況：一種是繼續(xù)施加疲勞荷載直至結(jié)構(gòu)破壞；另一種是作靜載加載直到結(jié)構(gòu)破壞，這種方法同前，但荷載距可以加大。

3.疲勞試件安裝要求

結(jié)構(gòu)疲勞測試的時(shí)間長，振動量大，通常是脆性破壞．事先沒有預(yù)兆，所以對試件的安裝嚴(yán)格要求做到以下兩點(diǎn)：

1)試件、千斤頂、分配梁等嚴(yán)格對中，并使試件平衡。用砂漿找平時(shí)，不宜鋪厚，以免厚砂漿層被壓酥。

2)架設(shè)預(yù)防試件脆性破壞的安全墩。

2.3.7試驗(yàn)加載裝置的設(shè)計(jì)

強(qiáng)度要求

剛度要求

真實(shí)要求

使用方便性要求

對于加載裝置的強(qiáng)度，首先要滿足試驗(yàn)最大荷載量的要求，保證有足夠的安全儲備，同時(shí)要考慮到結(jié)構(gòu)受載后有可能使局部構(gòu)件的強(qiáng)度有所提高。

例如，對于X形節(jié)點(diǎn)試件，隨著梁、校節(jié)點(diǎn)處軸力N、剪力Q的增大，其強(qiáng)度會按比例提高。根據(jù)使用材料的性質(zhì)及其差異，即使考慮了上述軸力的影響，試件的最大強(qiáng)度常比預(yù)計(jì)的大。這樣，在作試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，加載裝置的承載能力總要求提高70％左右。

1、強(qiáng)度要求

試驗(yàn)加載裝置也必須考慮剛度要求。正如混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線下降段測試試驗(yàn)時(shí)如果加載裝置剛度不足時(shí)，將難以獲得試件極限荷載后的性能。

2、剛度要求

試驗(yàn)加載裝置設(shè)計(jì)要能附合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力條件，要求能模擬結(jié)構(gòu)構(gòu)件的邊界條件和變形條件，嚴(yán)防失真。

柱彎剪試驗(yàn)裝置

偏壓剪短柱試驗(yàn)裝置

3、真實(shí)要求

試驗(yàn)加載裝置應(yīng)盡可能簡單，組裝時(shí)節(jié)省時(shí)間，特別是當(dāng)要作若干同類型試件的連續(xù)試驗(yàn)時(shí)，還應(yīng)考慮能方便試件的安裝，并縮短其安裝調(diào)整的時(shí)間。如有可能最好設(shè)計(jì)成多功能的，以滿足各種試件試驗(yàn)的要求。

4、使用方便性要求

2.4結(jié)構(gòu)試驗(yàn)觀測方案設(shè)計(jì)

測試方案通常包括內(nèi)容有：

按整個(gè)試驗(yàn)?zāi)康囊螅_定試驗(yàn)測試的項(xiàng)目；按確定的量測項(xiàng)目要求，選擇測點(diǎn)位置；綜合整體因素選擇測試儀器和測定方法。

2.4.1觀測項(xiàng)目的確定

2.4.2測點(diǎn)的選擇與布置

2.4.3儀器的選擇與測讀的原則

2.4.4儀器儀表準(zhǔn)備計(jì)劃

2.4.1觀測項(xiàng)目的確定

結(jié)構(gòu)在荷載作用下的各種變形可以分成兩類:

一類是反映結(jié)構(gòu)整體工作狀況，如梁的撓度、轉(zhuǎn)角、支座偏移等，叫做整體變形，又叫基本變形；

另一類是反映結(jié)構(gòu)的局部工作狀況，如應(yīng)變、裂縫、鋼筋滑移等，叫做局部變形；

在確定試驗(yàn)的觀測項(xiàng)目時(shí)，首先應(yīng)該考慮整體變形，因?yàn)檎w變形能夠概括結(jié)構(gòu)工作的全貌，可以基本上反映出結(jié)構(gòu)的工作狀況。對梁來說，首先就是撓度．轉(zhuǎn)角的測定往往用來分析超靜定連續(xù)結(jié)構(gòu)。

總的說來，破壞性試驗(yàn)本身能夠充分地說明問題，觀測項(xiàng)目和測點(diǎn)可以少些，而非破壞性試驗(yàn)的觀測項(xiàng)目和測點(diǎn)布置，則必須滿足分析和推斷結(jié)構(gòu)工作狀況的最低需要。

2.4.2測點(diǎn)的選擇與布置

測點(diǎn)布置的原則：量測的點(diǎn)位愈多愈能了解結(jié)構(gòu)物的應(yīng)力和變形情況。

在滿足試驗(yàn)?zāi)康牡那疤嵯?，測點(diǎn)還是宜少不宜多，這樣不僅可以節(jié)省儀器設(shè)備，避免人力浪費(fèi)，而且使試驗(yàn)工作重點(diǎn)突出，精力集中，提高效率和保證質(zhì)量。在測量工作之前．應(yīng)該利用已知的力學(xué)和結(jié)構(gòu)理論對結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步估算，然后合理地布置測量點(diǎn)位，力求減少試驗(yàn)工作量而盡可能獲得必要的數(shù)據(jù)資料。這樣，測點(diǎn)的數(shù)量和布置必須是充分合理，同時(shí)是足夠的。

對于一個(gè)新型結(jié)構(gòu)或科研的新課題，由于對它缺乏認(rèn)識，可以來用逐步迫近由粗到細(xì)的辦法，先測定較少點(diǎn)位的力學(xué)數(shù)據(jù)，經(jīng)過初步分析后再補(bǔ)充適量的測點(diǎn)，再分析再補(bǔ)充，直到能足夠了解結(jié)構(gòu)物的性能為止。有時(shí)也可以作一些簡單的試驗(yàn)進(jìn)行定性后再決定測量點(diǎn)位。

測點(diǎn)的位置必須要有代表性，以便于分析和計(jì)算。

2.4.3儀器的選擇與測讀的原則

1.儀器的選擇

在選擇儀器時(shí)，必須從試驗(yàn)實(shí)際需要出發(fā)，使所用儀器能很好地符合量測所需的精度與量程要求，但是防止盲目選用高準(zhǔn)確度和高靈敏度的精密儀器。

儀器的量程應(yīng)該滿足最大測量值的需要。

選擇儀表時(shí)必須考慮測讀方便省時(shí)，必要時(shí)須采用自動記錄裝置。

為了簡化工作，避免差錯(cuò)，量測儀器的型號規(guī)格應(yīng)盡可能選用一樣的，種類愈少愈好。

動測試驗(yàn)使用的儀表，尤其應(yīng)注意儀表的線性范圍、頻響特性和相位特性等，要滿足試驗(yàn)量側(cè)的要求。

2.讀數(shù)的原則

在進(jìn)行測讀時(shí)，一條原則是全部儀器的讀數(shù)必須同時(shí)進(jìn)行，至少也要基本上同時(shí)。

觀測時(shí)間一般應(yīng)選在載荷過程中的加載間歇時(shí)間內(nèi)的某一時(shí)刻。

每次記錄儀器讀數(shù)時(shí)，應(yīng)該同時(shí)記下周圍的溫度。

重要的數(shù)據(jù)應(yīng)邊作記錄，邊作初步整理，同時(shí)算出每級荷載下的讀數(shù)差進(jìn)行比較。

2.4.4儀器儀表準(zhǔn)備計(jì)劃

試驗(yàn)測試方案完成后，則需進(jìn)行制定儀器儀表準(zhǔn)備計(jì)劃，需要說明儀器儀表的型號、數(shù)量、來源以及準(zhǔn)備方式，責(zé)任到人，分頭落實(shí)。

儀器儀表的準(zhǔn)備方式大致有合作、借用、租賃、購置等幾種。儀器儀表的準(zhǔn)備也需要一定量的信息，進(jìn)行多種方案的比較。

2.5結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與材料力學(xué)性能的關(guān)系

2.5.1概述

2.5.2材料力學(xué)性能試驗(yàn)的基本要求

2.5.3材料力學(xué)性能的試驗(yàn)對強(qiáng)度指標(biāo)的影響

在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中確定材料力學(xué)性能的方法有直接試驗(yàn)法與間接試驗(yàn)法兩種：

1.直接試驗(yàn)法是最普通和最基本的測定方法。

它是把材料按規(guī)定做成標(biāo)準(zhǔn)試件，然后在試驗(yàn)機(jī)上用規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行測定。在制作結(jié)構(gòu)構(gòu)件的同時(shí)，留出足夠組數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)試件，用以配合試驗(yàn)研究工作的需要，測定相應(yīng)的參數(shù)。

2.間接試驗(yàn)法也稱為非破損試驗(yàn)法。

對于已建結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)鑒定性試驗(yàn)，由于結(jié)構(gòu)的材料力學(xué)性能隨時(shí)間發(fā)生變化，為判斷結(jié)構(gòu)目前實(shí)有的承載能力，在沒有同條件試塊的情況下，必須通過對結(jié)構(gòu)各部位現(xiàn)有材料的力學(xué)性能檢測來決定。

2.5.1概述

2.5.2材料力學(xué)性能試驗(yàn)的基本要求

材料的力學(xué)性能指標(biāo)是由鋼材、鋼筋和混凝土等各種試樣或試塊進(jìn)行試驗(yàn)所得結(jié)果的平均值。

在進(jìn)行科研性試驗(yàn)研究中，要求材性試件與結(jié)構(gòu)試件之間要保證做到嚴(yán)格的材料性質(zhì)一致、施工工藝的一致和養(yǎng)護(hù)條件一致。對于鋼筋混凝土構(gòu)件，澆筑時(shí)要用同批攪拌的混凝土制作試件，并采用同樣條件成型和養(yǎng)護(hù)。對于鋼筋，要在構(gòu)件中的同一根鋼筋上留取材性試件，有時(shí)甚至在構(gòu)件試驗(yàn)破壞后，從被破壞的試件中敲出鋼筋取樣進(jìn)行材料試驗(yàn)。在磚石或砌塊砌體砌筑時(shí)，要求同一工