土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)對科學(xué)研究的影響

1、    土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)對科學(xué)研究的影響    摘 要：結(jié)構(gòu)試驗(yàn)是一門以試驗(yàn)為基礎(chǔ)性質(zhì)的科學(xué)和技術(shù)，是研究和發(fā)展土木工程結(jié)構(gòu)新材料、新結(jié)構(gòu)、新施工工藝以及檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)計(jì)算分析和設(shè)計(jì)理論的重要手段，在土木工程結(jié)構(gòu)科學(xué)研究和技術(shù)革新等方面起著重要作用。而今諸多高等院校已經(jīng)將這門科學(xué)引入了必修專業(yè)課的行列中，而且學(xué)習(xí)的內(nèi)容涵括了結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)、加荷設(shè)備與方法和測量技術(shù)、工程結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)動力試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)、工程結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)建筑結(jié)構(gòu)可靠性檢測鑒定的基本理論與基本方法、建筑結(jié)構(gòu)可靠性的檢測鑒定、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理等。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)試驗(yàn)；檢測手段；混凝土結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)疲

2、勞試驗(yàn)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們越來越重視建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命之內(nèi)的安全性。因此，定期監(jiān)測結(jié)構(gòu)在長期超負(fù)荷運(yùn)作和不利荷載作用下的安全性以及在重大自然災(zāi)害（比如地震、海嘯、雪災(zāi)）后立即評估結(jié)構(gòu)的安全狀況已經(jīng)成為現(xiàn)代社會的熱點(diǎn)問題。很多重大工程結(jié)構(gòu)的使用期長達(dá)幾十年、甚至幾百年，收到環(huán)境侵蝕、材料老化和荷載的長期效應(yīng)、疲勞效應(yīng)與突變效應(yīng)等不利因素，將不可避免地造成結(jié)構(gòu)損傷的積累和抗力衰減，從而抵抗自然災(zāi)害甚至正常環(huán)境作用的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)下降。如何減少突發(fā)事件的發(fā)生在現(xiàn)今社會成為科學(xué)家探討研究的新問題，我們需要通過一定的檢測手段來完成建筑結(jié)構(gòu)是否安全的準(zhǔn)備工作，即結(jié)構(gòu)試驗(yàn)。1 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的分類結(jié)

3、構(gòu)試驗(yàn)分研究性試驗(yàn)和鑒定性試驗(yàn)。研究性試驗(yàn)具有研究、探索和開發(fā)的性質(zhì)。其目的在于驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論，或驗(yàn)證科學(xué)的推理與假設(shè)的正確性。或是為了提出某種新型結(jié)構(gòu)體系及其計(jì)算原理，而系統(tǒng)地進(jìn)行的試驗(yàn)研究。通過研究性試驗(yàn)，我們不僅可以驗(yàn)證結(jié)構(gòu)計(jì)算理論或通過結(jié)構(gòu)試驗(yàn)創(chuàng)立新的結(jié)構(gòu)理論，還可以制定工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。檢測性試驗(yàn)的對象多數(shù)是生活中的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，其目的是通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件是否符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工及施工驗(yàn)收規(guī)范的要求，并對檢驗(yàn)結(jié)果作出技術(shù)結(jié)論。通過結(jié)構(gòu)試驗(yàn)檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件或結(jié)構(gòu)部件的質(zhì)量，確定已建成結(jié)構(gòu)的承載能力，驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度。2 實(shí)例及分析2.1 混凝土結(jié)構(gòu)的檢測及評定結(jié)構(gòu)混凝土檢測技術(shù)是2

4、0世紀(jì)30年代開始用于檢測混凝土強(qiáng)度的方法，目前常用的檢測方法主要有：回彈法、超聲法、超聲回彈綜合法、取芯法、拔出法等。具體方法參考 gbt 50784-2013混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中回彈法是在各種檢測方法中，操作最簡單、費(fèi)用最低廉、檢測效率最高的一種檢測方法，因而現(xiàn)場應(yīng)用性極強(qiáng)。但是，回彈法是以混凝土抗壓強(qiáng)度與其表面硬度的物理量的相關(guān)性為基礎(chǔ)，這種相關(guān)性受眾多因素的影響，往往檢測結(jié)果誤差較大。根據(jù)混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)淮gb/t501072010，評定混凝土強(qiáng)度的方法有：用統(tǒng)計(jì)方法和非統(tǒng)計(jì)方法。（統(tǒng)計(jì)方法又分（一）、（二），但（一）、（二）適用的條件不同，（一）適用方差已知的統(tǒng)計(jì)方法

5、，（二）適用方差未知的統(tǒng)計(jì)方法。）統(tǒng)計(jì)方法：（一）方差已知的統(tǒng)計(jì)方法：混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)淮gb/t501072010中規(guī)定公式進(jìn)行評定。5.1.2 一個(gè)檢驗(yàn)批的樣本容量應(yīng)為連續(xù)的3組試件，其強(qiáng)度應(yīng)同時(shí)符合下列規(guī)定：mfcufcu，k+0.70 （5.1.21）fcu，minfcu，k-0.70 （5.1.22）當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級不高于c20時(shí)，其強(qiáng)度最小值尚應(yīng)滿足下列要求：fcu，min0.85fcu，k （5.1.24）當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級高于c20時(shí)，其強(qiáng)度最小值尚應(yīng)滿足下列要求：fcu，min0.90fcu，k （5.1.25）（二）方差未知的統(tǒng)計(jì)方法：混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)淮gb/t5010

6、72010中規(guī)定公式進(jìn)行評定。5.1.3 當(dāng)樣本容量不少于10組時(shí)，其強(qiáng)度應(yīng)同時(shí)符合下列規(guī)要求：mfcufcu，k+1sfcu （5.1.31）fcu，min2fcu，k （5.1.32）當(dāng)檢驗(yàn)批混凝土強(qiáng)度標(biāo)淮差sfcu計(jì)算值小于2.5n/mm2時(shí)，應(yīng)取2.5n/mm2。1、2按混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)淮gb/t501072010表5.1.3選。非統(tǒng)計(jì)方法：混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評定標(biāo)淮gb/t501072010中規(guī)定公式進(jìn)行評定。5.2.2 當(dāng)樣本容量小于10組時(shí)，其強(qiáng)度應(yīng)同時(shí)符合下列規(guī)要求：mfcu+3fcu，k （5.2.21）fcu，min4fcu，k （5.2.22）4取0.95?；炷翉?qiáng)度等級

7、< p>如果要評定混凝土強(qiáng)度等級，就會麻煩一些，需要做強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)性分析，數(shù)據(jù)點(diǎn)越多，越具有說服力。國外一般至少做30個(gè)試塊，標(biāo)養(yǎng)28天，按標(biāo)準(zhǔn)做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，得出平均值fcu，m，標(biāo)準(zhǔn)差，那么：混凝土強(qiáng)度等級=fcu，m-1.645上式結(jié)果要取5的倍數(shù)，并取較小的。（如結(jié)果為43，則混凝土強(qiáng)度等級為c40；結(jié)果為47，則混凝土強(qiáng)度等級為c45）2.2 結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)工程結(jié)構(gòu)中存在著許多疲勞現(xiàn)象，這些結(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)疲勞試驗(yàn)的目的就是要了解在重復(fù)荷載作用下結(jié)構(gòu)的性能及變化規(guī)律。疲勞試驗(yàn)?zāi)康模毫私舛啻畏磸?fù)性荷載作用下

8、的疲勞性能或狀態(tài)以及變化規(guī)律，以確定其疲勞極限（疲勞極限荷載、疲勞強(qiáng)度）2.2.1 疲勞試驗(yàn)項(xiàng)目：2.2.1.1 鑒定性試驗(yàn)：（1）抗裂性及開裂荷載（2）裂縫寬度及其發(fā)展（3）最大撓度及其變化幅度（4）疲勞強(qiáng)度及其疲勞壽命2.2.1.2 科研型試驗(yàn)：（1）各階段界面的應(yīng)力分布狀況，中和軸變化規(guī)律（2）抗裂性及開裂荷載（3）裂縫寬度、長度、間距及其發(fā)展（4）最大撓度及其變化規(guī)律（5）疲勞強(qiáng)度的確定（6）破壞特征分析2.2.2 疲勞試驗(yàn)荷載：2.2.2.1 疲勞試驗(yàn)荷載取值2.2.2.2 疲勞試驗(yàn)荷載速度原則：不發(fā)生共振、與實(shí)際工作情況接近要求：<0.5或>1.3（構(gòu)件固有頻率；荷載頻

9、率）2.2.2.3 疲勞試驗(yàn)的控制次數(shù)要求：構(gòu)件經(jīng)受控制次數(shù)后，抗裂性、剛度、強(qiáng)度必須滿足現(xiàn)行規(guī)范要求中級制吊車梁：n=2x106次重級制吊車梁：n=2x104次3 結(jié)語總之，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)對土木工程科學(xué)研究的影響和技術(shù)革新方面起著重要的作用，綜合來講有以下幾方面：（1）發(fā)展結(jié)構(gòu)理論和計(jì)算方法的重要途徑；（2）發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題的主要手段；（3）檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)理論唯一方法；（4）鑒定結(jié)構(gòu)質(zhì)量的直接方法；（5）鑒定各類技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)；（6）結(jié)構(gòu)試驗(yàn)自身發(fā)展要求。參考文獻(xiàn)1 馬永欣，鄭山鎖.結(jié)構(gòu)試驗(yàn)m.北京：科學(xué)出版社，2001.2 姚振綱，劉祖華.建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)m.北京：中國電力出版社，1996.3 gb 50010-2002.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范s.2002.4 徐寧，顧祥林，黃慶華，張偉平.混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境