结构模型试验(一)

建筑结构试验第一次网上作业参考题一、单项选择题1. （ C）的最大优点是所有加载设备相对简单，荷载逐级施加，可以停下来仔细观测结构变形，给人们以最明晰的破坏概念。

A. 真型试验B. 模型试验C. 静力试验D. 动力试验2. 关于建筑结构模型试验的优点，如下表述中，（ D ）项是不对的。

A. 模型的制作相对容易，节省材料、时间和人力B. 可以根据试验目的突出问题的主要因素，针对性强C. 可以严格控制模型试验的主要参数，以避免外界因素干扰，保证试验数据的准确性D. 模型试验能够表达真实结构的一切特征3. 关于建筑结构模型试验的优点，如下表述中，（ A）项是不对的。

A. 模型结构的制作较真实结构复杂、且技术要求更高B. 可以根据试验目的突出问题的主要因素，针对性强C. 可以严格控制模型试验的主要参数，以避免外界因素干扰，保证试验数据的准确性D. 模型试验仅能够表达真实结构的指定特征4. 为了了解结构的动力特性及在动力荷载作用下的响应，一般要进行结构（ D）。

A. 真型试验B. 模型试验C. 静力试验D. 动力试验5. （ C ）的最大优点是所有加载设备相对简单，荷载逐级施加，可以停下来仔细观测结构变形，给人们以最明晰的破坏概念。

A. 真型试验B. 模型试验C. 静力试验D. 动力试验6. 按试验目的进行分类，可将结构试验分成（ A ）。

A. 生产检验性试验和科学研究性试验B. 真型试验和模型试验C. 短期荷载试验和长期荷载试验D. 静力试验与动力试验7. 下列各项，（ A ）项不属于生产检验性试验。

A. 为制定设计规范提供依据B. 鉴定结构的设计和施工C. 预制构件的性能检验D. 服役结构的可靠性鉴定8. 下列选项中，（ D）项不属于科学研究性试验。

A. 验证结构计算理论的假定B. 为制订设计规范提供依据C. 为发展和推广新结构、新材料与新工艺提供实践经验D. 鉴定服役结构的可靠性9. 下列各项，（ A ）项不属于生产检验性试验。

结构试验的模型引言：结构试验是工程领域中一项重要的技术手段，通过对结构物进行实验，可以评估其力学性能和安全性能，为设计和施工提供依据。

本文将以结构试验的模型为标题，探讨结构试验的模型种类、应用范围以及其在工程实践中的重要性。

一、结构试验的模型种类1.缩尺模型试验缩尺模型试验是指将原结构按比例缩小后进行试验，一般采用模型比例尺为1:10或1:20。

这种试验方式可以在较小的空间内进行，成本相对较低。

常见的缩尺模型试验包括风洞试验、水槽试验等。

2.全尺寸模型试验全尺寸模型试验是指直接对原结构进行试验，模拟实际工况下的受力情况。

这种试验方式更加接近实际工程情况，结果更加准确可靠。

全尺寸模型试验适用于大型桥梁、高层建筑等工程结构的试验研究。

3.数字模拟试验数字模拟试验是利用计算机软件对结构进行数值模拟，通过建立结构的数学模型，模拟各种受力情况下的响应。

这种试验方式具有灵活性高、成本低等优点，适用于复杂结构的试验分析。

二、结构试验模型的应用范围1.土木工程领域结构试验模型在土木工程领域中有广泛的应用。

例如，在桥梁设计中，通过缩尺模型试验可以评估桥梁的抗风性能、抗震性能等；在地基工程中，通过全尺寸模型试验可以评估地基承载力、沉降性能等。

2.建筑工程领域结构试验模型在建筑工程领域中也有重要的应用。

例如，在高层建筑设计中，通过缩尺模型试验可以评估结构的抗风性能、抗震性能等；在节能建筑设计中，通过数字模拟试验可以评估建筑的能耗情况。

3.机械工程领域结构试验模型在机械工程领域中也有一定的应用。

例如，在汽车设计中，通过全尺寸模型试验可以评估车身刚度、碰撞安全性等；在机械设备设计中，通过数字模拟试验可以评估设备的振动性能、疲劳寿命等。

三、结构试验模型的重要性1.验证设计方案结构试验模型可以验证工程设计方案的合理性和可行性。

通过试验可以评估结构的受力情况和变形情况，发现设计中存在的问题，并进行相应的改进。

2.优化结构设计结构试验模型可以帮助优化结构设计。

水工结构模型实验指导书水工结构静力模型实验指导书２００５年６月２０日水工结构静力模型实验指导书一、课程性质和目的：（1）水工结构模型试验所谓水工结构模型试验就是将原型以某一比例关系缩小成模型，然后向该模型施加与原型相关的荷载，根据从模型上获得的信息如应变位移等，通过一定的相似关系推出原型建筑物在应力、变形强度等成果。

（2）进行水工结构模型试验的目的和意义水工建筑物因其受力特征、几何形状、边界条件等均较复杂，特别是修建在复杂地基上建筑物更为如此，尽管计算机技术和空间有限元等正迅速发展，但目前还不能用理论分析方法完美地解决建筑物的稳定和应力问题，因此模型试验作为一种研究手段更具有重要的意义，可归纳成如几个方面：1．通过对水工建筑物的模型试验研究可以验证理论设计，国内外大型和重要的水工建筑物的设计，都同时要求进行计算分析和试验分析，以期达到互相验证的目的。

2．通过对原型结构的模拟试验，预测水工建筑物完建后的运行情况以及抵御事故的能力。

3．由于物理模型是对实际结构性态的模拟，在模型上还有可能出现原先未知而又实际存在的某些现象，因此模型试验研究不仅仅是对数理分析方法的验证，而且是获得更丰富切合实际的资料的积极探索，所以进行水工结构模型试验目的也是更好地探索新理论、新材料、新技术、新工艺的一种手段。

（3）结构模型试验研究的主要内容：a. 大型水工建筑物的整体应力及变形问题。

b. 结构物之间的联合作用问题。

c. 地下结构的应力与稳定问题。

d. 大坝安全度及破坏机理问题。

e. 水工结构的动力特性问题。

f. 验证新理论、新方法、新材料、新工艺等。

（4）模型试验的分类方法①按建筑物的模拟范围和受力状态分类a. 整体结构模型试验：研究整体建筑物在空间力系作用下的强度或稳定问题。

b. 平面结构模型试验：研究结构单位长度断面在平面力系作用下的强度和稳定问题，如重力坝坝段平面结构模型试验就是研究重力坝在水荷载作用下的应力和变形。

★土木工程结构实验分类：试验场合、试验对象、试验目的、荷载性质、结构反应、构件破坏情况、荷载作用时间、荷载类别。

★试验荷载和结构反应分类：静力试验、动力测试、抗震试验、风洞试验、疲劳试验、建筑构件耐火试验；/按试验场合分类：实验室试验、现场检测；/按试验对象分类：结构原型试验；/按试验目的分类：探索性试验、验证性试验；/按结构或构件破坏情况分类：非破损性检验、局部破损试验、破坏性试验；/按荷载作用时间分类：短期荷载试验、长期荷载试验。

★量测方案是指确定试验所需的量测项目、测点布置、仪器选择、量测要求。

★测点的选择：①在满足试验目的和试验分析的前提下，应使重点观测项目突出，控制量测数量，测点宜少不宜多②特点位置必须有代表性，以便能量测关键的数据③测点布置应有利于试验时操作和测读④应布置一定数量的校核性测点，校核量测数据的准确性。

★结构试验中试验荷载加载方法：重物加载、气压加载、机械机具加载、液压加载、动力激振加载。

重物荷载可直接堆放于结构表面作为均布荷载或置于荷载盘上通过吊杆挂在结构上形成集中荷载。

水是一种很好的加载重物。

重物作集中荷载试验时，常采用杠杆原理讲荷载值放大。

★气压加载分为：正压加载、负压加载★机械机具加载是利用简单的机械原理对结构构件加载★液压加载是最常用的试验加载方法，通常由油泵、油管系统、千斤顶、加载控制台、加载架和试验台座等组成。

★惯性力加载按产生惯性力的方法分为：冲击力加载法、离心力加载法、直线位移惯性力加载法★试验台座：①槽式试验台座、②地锚式试验台座、③箱式试验台座、④槽锚式试验台座、⑤抗弯大梁式试验台座、⑥空间桁架式试验台座。

①优点是加载点位置可沿台座的纵向任意变动，不受限制，以适应试验结构加载位置的需要；缺点要求槽轨的构造应该和混凝土部分有很好的联系不能拔出。

②优点是通常设计成预应力钢筋混凝土结构，可以节省材料，不仅用于静力实验，同时可以安装结构疲劳实验机进行结构构件的动力疲劳试验，其缺点是螺丝受损后修理困难。

第五章模型试验5.1概述结构试验模型，是仿照原型（真实结构）并按照一定比例关系复制而成，它具有原型的全部或部分特征。

通过对模型的试验，可以得到与原型相似的工作情况，从而可以对原型的结构性能进行了解和研究。

模型试验的主要问题是如何设计模型。

为了使模型试验的结果能与原型联系起来，进行模型设计时必须遵循一定的规律，即应根据相似理论来设计模型。

相似理论是研究相似现象性质和鉴别相似现象的一门科学，它提供了确定相似判据的方法，是指导模型试验、整理试验结果并把这些试验结果推广到原型上去的理论。

(1)为验证一种新的理论，这种试验有时不可能在真实结构上进行（例如破坏性试验或地震反应试验），或不宜在真实结构上进行（例如要求改变某些参数、研究不同条件下某一因素的影响），这时需要模型试验。

(2)为检验设计或提供设计依据，设计比较复杂的结构或新型结构时，往往对计算结果没有把握，必须依靠模型试验来判断所设计结构物的性能。

并把试验结果应用到该设计中去。

5.2相似定理1.相似第一定理—相似现象的性质几何学中的图形相似是指它们相应角的大小相等、相应点之间的距离成比例。

而两个物理现象的相似是指两个现象具有相同物理性质的变化过程，而且两个现象中对应的同名物理量之间有固定的比例常数。

结构模型试验就是根据物理现象的规律，用模型试验来模拟原型结构的实际工作情况，再根据模型试验的结果来反推原型结构的某些特性下面通过分析两个质点系的动力相似，说明相似第一定理的内容两个质点系的质量为：m1，m2, …,m i，…m nM1，M2…，M i，…M n称 为相似判据。

相似第一定理为：相似现象的相似指标等于1，或者相似判据相等。

相似第一定理说明相似现象的基本性质，相似判据相等是两个相似现象的必要条件。

相似判据把两个相似现象中的物理量联系起来，以判别两个现象是否相似并把某一现象研究所得的结果推广应用到另一相似现象中去、2.相似第二定理－相似判据的确定相似第一定理指出了相似现象必须满足的条件—相似判据相等，相似第二定理则指出了确定相似判据的方法1)方程式分析法研究现象中的各物理量之间的关系可以用方程式表达时，可以用表达这一物理现象的方程式导出相似判据。