建筑結(jié)構(gòu)試驗重難點輔導(二)

1、建筑結(jié)構(gòu)試驗重難點輔導（二）第五章建筑結(jié)構(gòu)試驗設計建筑結(jié)構(gòu)試驗設計這章的內(nèi)容是介紹試驗的前期準備工作，它包括試件設計、荷載設計、觀測設計、人員的組織，以及安全設施等內(nèi)容。一、結(jié)構(gòu)試驗的試件及模型設計（一）結(jié)構(gòu)試驗的試件設計1試件的形狀 在序論里介紹過，結(jié)構(gòu)試驗有真型試驗和模型試驗。在真型試驗里，不存在試件的形狀設計，因為它的形狀和結(jié)構(gòu)的形狀是一致的。在模型試驗里，可以是結(jié)構(gòu)的整體，這個模型和結(jié)構(gòu)整體是一致的，所以這個形狀也沒什么變化。在做試驗的試件的時候，除了可以和結(jié)構(gòu)的整體一樣之外，還可以是結(jié)構(gòu)的一部分。當取出結(jié)構(gòu)中的一部分做試驗的時候，最關(guān)鍵的就是在試驗中，形成和實際工作中相一致的應力狀態(tài)

2、。因此，這樣就提出一個問題，就是說，試件取什么形狀才能滿足這個要求。典型實例。教材圖52。下面來看這個圖，這個圖是書上的圖，這是在框架分析當中，框架的一部分。（a）圖畫的是它的內(nèi)力圖。在作框架試驗的時候，可以取框架的整體。但是取框架整體的時候，存在一個問題，要觀測的截面很多，試驗需要觀測的內(nèi)容太多，就可能顧此失彼，那就不如把中間的某一部分取出來，集中來做試驗，這樣就可以來集中精力。這個彎矩圖大家都是很熟悉的，這里要觀測的框架梁、柱截面各個部位的受力狀況是不同的，要想做不同的截面的試驗，就可以取做不同的試件。例如我們要觀測AA這個截面，這個截面的受力特點是什么呢？它是個柱截面，它受有軸力，這是不

3、言而喻的，另外還有彎矩和剪力，因為柱中間有個反彎點，所以這個彎矩和剪力之間存在相互關(guān)系的。這個彎矩和剪力的大小不是互相獨立的，那么我們做AA這個截面的試件，就可以做成（b）圖這種形式。 （b）圖就是一個柱，它受有軸力，同時，側(cè)向力基本上就是個簡直梁的形式，就是說在中間加上個力，兩邊是簡支的，這樣就構(gòu)成在AA截面產(chǎn)生內(nèi)力，就和它實際在框架中的內(nèi)力是一致的。同時，因為AA截面靠近結(jié)點，結(jié)點剛度很大，所以做試件的時候，要把結(jié)點同時做出來。這樣就只做一個試件，就反應了AA截面的特點。同樣，我們要研究BB截面也一樣，BB截面因為它是個反彎點，所以它沒有彎矩，只有剪力和軸力，所以這個試件就做成圖（c）這種

4、形式。加上軸力，兩面是有一面是加力的，一面實際上是加上支座。這樣就可以造成中間是個反彎點，這個受力狀況，就和框架中柱的中部受力狀況是一致的。試驗起來，試驗裝置也比較簡單。 同樣道理，如果要做結(jié)點區(qū)的試件，分析結(jié)點內(nèi)部的受力狀況，就可以單獨取出一個結(jié)點，從柱的反彎點和梁的反彎點來取出來一個十字型的試件，這樣來進行組合。對于結(jié)點就有兩種做法。 一種是像（f）圖，這種十字型的試件。它加載的時候，柱要加有軸力，同時要加上它的水平剪力，在梁上主要是豎直的彎矩，這樣就構(gòu)成一個試件的形狀，就是十字型的試件。這個試件，因為你在加載的時候，上面這個軸力可以隨著截面的變形來移動，所以它可以充分的考慮這個結(jié)點的邊界

5、條件。 為了簡單起見，結(jié)點區(qū)的試件也可以做成X型的。如（g）圖。這樣的話，只要把它底下放到支座上，上面加兩個力，那么也近似于這個結(jié)點受力的情況，但這個和實際工作情況有些出入。框架梁也一樣。CC截面是梁靠近結(jié)點的截面，這個截面主要是剪力，可以做成（d）圖這種形式。一般框架梁，就不考慮軸力的作用，所以這個實際上是個簡支梁的性質(zhì),不過中間要有結(jié)點。 要考慮框架梁DD截面，實際它主要是靠近反彎點，有一定的剪力，一定的彎矩，那么也可以做成（e）圖試件的形狀。它相當于一個懸臂的簡支梁，中間形成一個反彎點，這樣觀測DD截面的時候，它就可以有彎矩的作用，也有剪力的作用，與框架內(nèi)的DD截面的受力狀態(tài)，可以模擬成

6、完全一樣的。 上面通過一個典型的例子來說明，可以從整體構(gòu)架或者結(jié)構(gòu)當中取出一部分試件，來模擬結(jié)構(gòu)的某一個截面的受力狀態(tài)和它的標準條件，這就是設計試件形狀時一個很重要原則。（二）試件的數(shù)量在設計試件數(shù)量時，對于生產(chǎn)檢驗性的試驗，它的數(shù)量在序論里已經(jīng)提到。它是靠抽樣的規(guī)定，抽樣有規(guī)定，比如說一千件抽一個，這個數(shù)量就定了。這里所說的試件數(shù)量主要是對于科研性試驗而言。1試件的數(shù)量主要取決于兩個因素，一個是參數(shù)（分析因子）的多少和相應的各種狀態(tài)（水平數(shù)）。一個因素抽象成因子，把這些影響因素都叫成因子，可能是截面，也可能是鋼筋配筋量，也可能是混凝土強度等等，這些因素假如說都影響你要研究的結(jié)果，那么把這個叫

7、做因子。另一個就是水平數(shù)，所謂水平數(shù)就是每個因子你要有不同的取值，以便研究某一個因子的變化對結(jié)果的影響。比如說鋼筋的配筋量，就要取不同的配筋的構(gòu)件來做試驗，才能反應鋼筋配筋量的影響，把這個叫做水平數(shù)。根據(jù)因子和水平數(shù)的不同搭配，把試驗分成兩種。一種叫全因子試驗，一種叫正交試驗。 （1）全因子試驗所謂全因子試驗，就是某幾種因素和它的水平數(shù)都要完全的組合到一起，組合成不同的試件，這種叫全因子試驗。大家作為實際例子，看這么一個表，就是書上的表5.2。它是磚砌體抗剪強度試驗的一個數(shù)據(jù)。那么磚砌體抗剪強度和什么有關(guān)系呢？當然它與磚砌體的截面有關(guān)系，這就是它的一個因子，同時和砌注砂漿也有關(guān)系，再一個和它垂

8、直應力有關(guān)系。那么這樣就構(gòu)成三種，這是三個因子。每一個因子里面它可以取不同的數(shù)據(jù)，比如說這里的截面它取了兩種，一個是0.2,一個是0.7，這說明它的水平數(shù)是2。砂漿強度也取了兩種，一種是0.5兆帕，一種是2.5兆帕，也是取兩個水平數(shù)。垂直應力，一個取成0.064，一個取成0.302，這也是兩個水平數(shù)。我們把低的這個水平叫做第一水平，把高的這個水平叫做第二水平。比如說截面第一水平是0.2，第二水平是0.7。砂漿強度第一水平是0.5,第二水平是2.5。垂直應力，第一水平是0.064，第二水平是0.302。那么對于全因子試驗，就是表5.2表示是一個全因子試驗，那么它對于不同的因子的不同水平，都要完全

9、搭配到一起，最后組合成三個因子，每個因子兩個水平，那么要完全組合的話，需要做八次試驗。（2）正交試驗按照正交試驗來做的話，就可以把八次試驗，縮減成四次。實際上是在八次試驗中抽出四次有特點的一些試驗。（3）這兩種試驗的特點先看全因子試驗。全因子試驗我們觀察截面的變化，比如說我們先看2，2里面截面是采用第一水平，而砂漿也是第一水平，垂直應力是第二水平，所以它得出一個抗剪強度的結(jié)果。6里面，它的截面積就是第二水平，而砂漿強度還是第一水平，垂直應力是第二水平，那么抗剪強度又得出一個結(jié)果。那么第2個試件的試驗抗剪強度和第6個試件的抗剪強度，它有什么不同呢？就是截面積一個取第一水平，一個取第二水平。砂漿強

10、度是第一水平，而垂直應力是第二水平，也就是說砂漿強度和垂直應力不變的條件下，僅改變截面，對抗剪強度影響，就從2和6這兩個試驗結(jié)果反應出來。而這個時候，它的砂漿強度都取的是第一水平。我們再看試件1和5。現(xiàn)在試件1，截面積仍然取第一水平，砂漿也取第一水平，但是垂直應力變了，它取的是第一水平0.064。而試件5，截面積取第二水平，砂漿強度還是第一水平，垂直應力也是第一水平。也就是說試件1和5是在沙漿強度和垂直應力都在第一水平的時候，由截面變化引起的變化。而試件2和6是垂直應力都在第二水平下，砂漿強度都在第一水平下引起的變化。那么可見，全因子試驗實際反應出兩個問題，一個是在其它因素都不變的條件下，單單

11、變一個因素，可以看到它結(jié)果的變化。對于其它的因素不變，可以在第一水平下不變，看它的影響，也可以看它第二水平下不變，看它的影響，那么這個就反應兩個因素的交互作用。因為有的時候，兩種因素是完全獨立的影響，比如說只是截面有影響，垂直應力在多大的時候它的影響都是不變的，有的時候你這個因素的變化不同水平了，那么和另外因素在不同的水平下它的影響是不同的，把這種作用叫做交互作用。所以全因子試驗是這兩個都能夠很清楚的表示出來，就是一個因素的單獨變化有什么影響。下面再看正交試驗。 正交試驗的試驗次數(shù)是明顯減少，比如說全因子試驗需要做八次，正交試驗只要做四個試驗就夠了，它的排法有一個什么特點呢？比如說我們看截面積

12、，試件1和4的截面積都是第一水平，那么在這個條件下，其它兩個呢？砂漿強度其中一個是第一水平，一個是第二水平，它垂直應力也是一個是第一水平，一個是第二水平。如果取這兩個抗剪強度的平均值，那當然就反映，截面積是在第一水平下的，而沙漿強度是兩個水平的平均的影響下的，垂直應力也是在兩個水平平均影響下得到平均值。同樣，我們再看試件5和7，5和7的截面面積都是第二水平，同時它的砂漿強度一個是第一水平，一個是第二水平，垂直應力也是一個是第二水平，一個是第一水平。所以，這兩個試件的平均抗剪強度是反應垂直應力在平均影響下，砂漿強度也是在兩個水平的平均影響下，截面是第二水平的作用下的兩個平均值的變化，實際它反應了

13、截面的變化對抗剪強度的影響。它和全因子試驗得到的截面變化對抗剪強度影響不同，它是在垂直應力和砂漿強度都在平均水平條件下，得到的截面面積對它的影響，而全因子試驗是完全是在沙漿強度或垂直應力不變的條件下，截面面積對它的影響。同樣我們看教材表53正交表的第二項，砂漿強度。我們看第1個試驗和第5個試驗，它的砂漿強度都是第一水平的時候，我們觀察截面面積，其中一個是第一水平，一個是第二水平；垂直應力也一樣，一個是第一水平，一個是第二水平。我們假如說要統(tǒng)計砂漿強度對抗剪強度的影響，就把砂漿強度第一水平的這兩個抗剪強度取平均值，把砂漿強度第二水平這兩個抗剪強度取平均值，那么就看出是砂漿強度對抗剪強度的影響。同

14、樣垂直應力也一樣，比如說垂直應力都取第一水平都是0.06 4這兩個，那么相對于其它兩個因子，比如說沙漿強度，也是一個是第一水平，一個是第二水平，截面面積也是一個第一水平，一個第二水平。正交表種類很多，它所有正交表都有這個特點。也就是說，對一個因子，假如說是一個水平數(shù)，那么對其它因子，各個水平都取到了，最后取平均，其它因子都是平均的影響。正交表專門有交互作用的項。可見正交表試驗比全因子試驗有它的優(yōu)點，就是可以大大的減少次數(shù)，而且隨著因子和水平數(shù)的增加，它的效果是越來越好。正交表試驗與全因子試驗使用當中各有特點。假如說你是用來優(yōu)化，比如優(yōu)化截面面積，砂漿強度和垂直應力，用來優(yōu)化這三個因素的時候，那

15、就正交表試驗比較好，因為它經(jīng)過很少的試驗就可以選出各個因素，哪個因素最好的。但是，它對于建立抗剪強度和這三個因素的理論關(guān)系來講，一般說還是用全因子試驗比較確切。所以這兩種試驗你決定試件的數(shù)量各有各自用處,也各自有各自的優(yōu)點。 （三）結(jié)構(gòu)模型的相似理論在試件的尺寸設計里主要是設計模型，要決定尺寸比例，那么對于彈性模型來講，決定比例主要是用相似理論。所謂結(jié)構(gòu)相似，就是這兩個結(jié)構(gòu)的某些特性，可以用同一個表達式來表達，當然這個表達式可以是已知的，也可以是未知的。反正你只要認為這兩個物理現(xiàn)象可以用同一個表達式能夠表達出來，那么，實際上就稱為這兩個相似。相似理論一共有三個定理。1結(jié)構(gòu)模型相似的必要與充分條

16、件（1）相似的第一定理就是結(jié)構(gòu)模型的必要條件教材圖56。我們用一個實例來說明這個定理的內(nèi)容。假定有個懸臂梁，在端部作用一個力P，當然它的跨度是L，它截面積，高是H、寬是B。 按照這個例子來講，如果要有兩個懸壁梁，我們認為它相似，一個是真型的，一個是模型，那么它的彎矩，當然是P乘上L，那么真型的下標我們用P來表示，這里，這是真型的彎矩表達式。下面是模型的彎矩表達式，就是用M來表示模型的彎矩，這是模型受的集中力和模型的跨度，因為這兩個都可以用類似的公式來表達，下面就把這兩個式子相除，等號左端相除，等號右端相除。得到一個相除的結(jié)果，我們把這個比，令模型的彎矩和真型的彎矩之比叫S(m)，把S(m)稱為

17、力矩的相似常數(shù)，也就是說把這種比都稱為相似常數(shù)，它是力矩的比就稱為力矩的相似常數(shù)。同樣從這個等式的右邊可以得到，模型的集中力和真型的集中力之比，叫它Sp，這個稱為荷載的相似常數(shù)。同樣模型的跨度和真型的跨度之比稱為SL，稱為幾何的相似常數(shù)。因為它是長度，當然是幾何長度之比，那么兩個試件要幾何相似，不但是跨度之比采用這個值，而且是所有尺寸，比如說截面的高度，截面的寬度等等，都完全按照SL來做，就把它叫做幾何相似。在這里大家特別要記住的就是相似常數(shù)，相似常數(shù)實際上是模型的某一個量和真型的某一個量之比，就稱為這個量的相似常數(shù)。這是相似理論里很重要的一個概念。這里接觸到的，一個是內(nèi)力矩的相似常數(shù)，一個是

18、荷載的相似常數(shù)，一個是跨度的相似常數(shù)，也就是幾何相似常數(shù)，這個幾何相似常數(shù)不單代表跨度要按這個比值來做，其它的幾何尺寸也按這個來做。把這些相似常數(shù)代到上面那個公式里面去，就可以得到相似常數(shù)的關(guān)系等于1，即。把這個相似常數(shù)組成的關(guān)系稱為相似指標，這是在相似理論提到的第二個概念，就是相似指標。相似指標就是按照表達式解出所有相似常數(shù)組成的那個表達式，這個表達式叫做相似指標。大家再看這個式子，。我們也可以把所有模型的參數(shù)放到等號的一邊，把真型的參數(shù)放到等號的另一邊，那么這樣就變成上面這個式子了，就是真型所有參數(shù)放到一邊，模型參數(shù)放到一邊。那么因為它相等，所以我們就把模型或者真型下標都去掉，就是用原來的

19、公式的參數(shù)，也就是把任何一個公式，它的所有的變量，放到一邊，組成的式子叫做相似判矩。一般這個相似判矩肯定等于常數(shù)，因為一個表達式我們把所有變量挪到一邊，把所有常數(shù)挪到一邊，當然肯定等于一個常數(shù)， 我們一般用來表達，把這個稱為相似判矩?？偨Y(jié)以上所說的，現(xiàn)在一共提到三個概念，一個是相似常數(shù)，一個相似指標，一個是相似判矩，這三個概念大家一定要掌握。那么概括起來相似定理怎么來敘述呢？就是這樣，就是若兩個物理現(xiàn)象相似，則相似指標必為1，或者相似判矩，必相等，且為常數(shù)，也就是說相似指標為1。相似判矩相等且為常數(shù)是兩個物理量相似的必要條件。所以相似第一定理是必要條件，就是兩個物理現(xiàn)象相似，那么它相似指標必為

20、1，相似判矩，必然是相等并且為常數(shù)，這就是相似的第一定理。（2）相似的第三定理就是結(jié)構(gòu)模型的必要條件相似第三定理，實際上是相似第一定理的逆定理，它是說相似的充要條件。逆定理就是，如果相似指標為1，或者是相似判矩相等且其它單值條件也相同，那么這個物理現(xiàn)象必然相似，所謂單值條件就是邊界條件、初始條件等等也相同。有了第一定理和第三定理，就說明相似指標為1或者是相似判矩相等且其它的單值條件也相同，就是說邊界條件相同，那么這兩個物理現(xiàn)象必然相似。這就是我們以后要設計模型時的一個最重要的依據(jù)。（3）相似判矩存在定理，也稱為定理相似判矩存在定理，也稱為定理，并且把定理一般稱為相似定律的第二定理。這個定理說的

21、就是這樣，如果一個物理現(xiàn)象可由N個物理量構(gòu)成的物理方程式來描述，就是說這個物理量可以用一個方程式來描述，這個方程式里面有N個物理量，在這N個物理量當中有K個是獨立的物理量，這時候則該物理現(xiàn)象也可以用這些量組成的N-K個無量綱群的關(guān)系來描述。那么這些無量綱群，均可以作為相似判矩，這句話的意思用下面的公式就可以說的更清楚。就說假定某一個物理現(xiàn)象可以用一個物理方程來表示，這個物理方程當然它是個函數(shù)，里面有N個物理量，用這N個物理量來描述的一個物理方程，其中：為K個基本變量，就是說基本變量當然都是獨立的。那么，其它的N-K個就是從K+1到N，這當然是N-K個，是導出變量，是由K個變量導出來的，對于它來

22、講就不獨立。第三個定理說明這么一個物理方程式可以轉(zhuǎn)化成由N-K個變量群，來表達的一個方程式，就是說有多少個導出變量，就可以有多少個變量群來表達，而所有這些變量群，就是從K+1）到N它都是無量綱的量綱群，可作為相似判矩，換句話說，一個物理方程式，假如說，是由N個變量構(gòu)成的一個物理方程式，其中有N-K個導出變量，那么就可以用N-K個相似判矩來表達這個物理方程式?？偟膩碇v，一個物理方程式可以用相似判矩來表達，而且相似判矩的個數(shù)就和導出變量的個數(shù)是相同的。 （四）結(jié)構(gòu)模型設計在做結(jié)構(gòu)模型設計時，主要是確定相似常數(shù)，因為確定了相似常數(shù)，我們就可以根據(jù)相似常數(shù)去做設計，這個設計就和普通的結(jié)構(gòu)設計是一樣的，

23、所以我們這門課就介紹到確定相似常數(shù)為止。1方程式分析法確定相似常數(shù)的第一個方法，就是方程式分析方法。我們用的例子還是上面所用的，是一個懸臂梁，在這個懸臂梁的未端，作用著一個集中力，它的跨度是L，截面就是高度是H，寬度是B。對于這么一個懸臂梁，它已知的一共有三項，一個是梁的根部彎矩，這是大家熟悉的公式，就是。根部截面的正應力，就是它的應力，應該是它的彎矩被它的截面模數(shù)來除，。第三個公式，就是力的作用點處的撓度，這個撓度等于。那么解題步驟就有三步，第一是求相似判距，第二求相似指標，那么第三就確定相似常數(shù)。 第一步求相似判距。求相似判距實際上很簡單，就是把已知方程式當中的所有變量移到等號的一邊，把方

24、程式中的常數(shù)移到另外一邊，這樣就使方程式一邊全是變量所組成的一個式子，那么這個式子等于一個常數(shù)，那么變量組成的方程實際就是前面所說的相似判距。我們把這個公式所有三個變量移到等號一邊，那等號另一邊當然就只有1，這是它的第一個相似判距，我們用1來表示。應力這個公式也一樣，把所有的四個變量都移到一邊，把其余常數(shù)移到另一邊，當然它也是1，我們用2來表示，這是我們得到第二個相似判距。把撓度公式所有的變量移到一邊，把它的常數(shù)移到另外一邊，那么它就等于3，我們用3來表示，這樣就得到第三個相似判距。第二步求相似指標，并令其等于1。 我們在講相似第一定理的時候說，只要兩個物理現(xiàn)象相似，那么必然是相似指標等于1。

25、 把相似判距變成相似指標，實際上操作上也是簡單的，就是把相似判距中的所有變量都用相似常數(shù)來代替，那就是說集中力用SP來代替，跨度用SL來代替，它的力矩M用SM來代替，這是相似指標并令其等于1。那么第二個式子也一樣，就是把應力式子的相似判距2，也是把它的集中力用SP來代表，撓度用SL來代表，應力用來代表，斷面模數(shù)用SW來代表，而且SW因為它是幾何相似常數(shù)的三次方，所以都變成幾何相似的三次方來表示。最后相似指標還是等于1。第三個式子也同樣，把所有的變量都用相似常數(shù)來代替，并且其中I它是幾何常數(shù)的四次方，所以用幾何相似常數(shù)的四次方來代替它，那么也同樣這個相似指標等于1。那么整個在這個三個式子里面，實

26、際上當然我們要確定的就是相似常數(shù)，一共有六個相似常數(shù)，因為它一共三個方程式，有六個要確定的未知數(shù)，所以它其中有三個我們可以任意選取，而剩下三個要根據(jù)相似指標等于1來最后確定。第三步就是確定相似常數(shù)首先確定的就是SE，也就是材料相似常數(shù)。確定材料相似常數(shù)，實際就是事先選定材料，因為假如根據(jù)彈性模量去制造材料這是很困難的，所以總是先選出一個材料，然后我們做出材料的彈性模量，根據(jù)做出模型材料的彈性模量再與原來的原形的材料的彈性模量去比，來得出彈性模量的相似常數(shù).一般情況下材料的相似常數(shù)都取做1，為什么取1呢？就是等于用相同的材料，就是真型結(jié)構(gòu)是什么材料，我們做模型也用相應的材料，這樣它的彈性模量的相

27、似常數(shù)就是1，這是確定的第一個常數(shù)。確定第二個常數(shù)就是幾何相似常數(shù)。這個幾何相似常數(shù)，也是首先要確定的。因為幾何相似常數(shù)確定了以后，在制作構(gòu)件中可以帶來很多方便。在選擇幾何相似常數(shù)的時候，要考慮一些實際的具體制造當中的問題，來確定一個合適的常數(shù)。假定說根據(jù)你算出來這個模型比例不一定合適，因為在制作模型的時候它要受到很多限制，比如說骨料直徑，假如說相似常數(shù)很小，結(jié)果這個骨料直徑很小，所以這種骨料在實際上就不好找了，另外你選的不合適的話，鋼筋可能很細，這個很細鋼筋也無處去尋找。這兩個常數(shù)確定以后，剩下還有四個常數(shù)，四個常數(shù)有三個方程式，只能還有一個是任選的，其余三個就要用上面那個式子來求出。根據(jù)現(xiàn)

28、在的四個常數(shù)，一個是集中力，一個是力矩，一個是撓度，一個是應力，當然最好是先確定應力的相應比例。假如說你能夠確定一個合適的應力比例，就很容易保證你試驗的時候，保證能在彈性范圍內(nèi)，否則的話，可能比例不合適，或者你做試驗做出某個應力，反映到真實材料的應力的時候，它已經(jīng)超出彈性范圍，那么等于試驗就做的不正確了，所以這個比例要人為的先把它確定下來。那么確定了這三個常數(shù)以后，另外的三個常數(shù)就要用上面的三個公式去求了，具體的求那個系數(shù)，當然就很容易了，因為你代進去以后，讓它等于1當然就能求出那個系數(shù)是幾了。上面介紹的是方程式法，就是說我們做模型試驗的時候，你要考察的這些性能都是有已知的方程式。假如我們要考

29、察的那些性能和它有關(guān)的因素之間，這個方程式不確定，或者是不知道，那么我們也可以用另外一個方法來求，這個方法就是量綱分析法。2量綱分析法首先介紹一下量綱。量綱實際上是物理量的種類，比如說時間、質(zhì)量、速度、加速度等等每一個物理量，那么這每一個物理量的種類就把它叫做量綱。 這個量綱是和物理量的單位有聯(lián)系，但是它不是具體的單位，比如說時間這個單位，咱們說，有秒、有分、有時?？墒橇烤V就是時間。 在量綱里面，分成基本量綱和導出量綱?；玖烤V就是物理量中最基本的幾個物理量，它在物理量里，把量綱分為兩個體系，這兩個體系是和單位制的那兩個體系相關(guān)聯(lián)的。一個，比如說單位制里有國際單位制這個體系，在量綱里頭我們把它

30、稱為質(zhì)量系，它最基本的量綱，在質(zhì)量系統(tǒng)里頭，基本綱量就是質(zhì)量、長度和時間。這個和國際單位制的基本單位，三個物理量是一致的，也是質(zhì)量、長度和時間。這是這個系統(tǒng)的量綱，這是它的基本量綱。那么，其它的所有的量綱都是導出量綱，都是用這三個物理量的量綱來表示的。另外一個系統(tǒng)就是力的系統(tǒng)。力的系統(tǒng)是和我們常用的力的單位制是對應的，那么它的基本的量綱是力、長度和時間。那么，其余的物理量都是用這三個量來表示的。 下面大家看這個表，教材表54，這個表只列出了常用的一些綱量，而且它是用力的系統(tǒng)來做的，它基本量綱就這三個，長度用L來表示，時間用T來表示，力用F來表示，那么，其余的所有物理量的量綱，都是用這三個基本量

31、綱來表達的。比如說，這里頭的速度量綱，它是一個L量綱乘上T的負一次方，它的量綱和速度的單位制有一定的聯(lián)系，因為速度當然一般用米/秒，每秒多少米，就是每個時間是負一次方，L是正的。加速度也同樣是用距離和時間來表示，時間是負二次方。角度，因為角度在單位里是沒有單位的，所以它的量綱是一，等等。那么，其它量綱是怎么表示的，基本量綱就是三個，同樣在質(zhì)量系統(tǒng)其它量綱也是三個，那么，其它量綱都是用基本量綱來表達的。量綱的基本法則。第一項就是量綱相同的才能夠相加，才能相減，這個就有點和單位制類似。就是說長度只能和長度相加，不能和其它物理量相加，力只能和力相加，就是這么個概念。因為你量綱相同，量綱表示是物理量的

32、種類，只有種類相同的量才能相加減，所以只能量綱相同的才能相加減。 第二項就是物理方程當中等號兩邊的量綱必須相同，把這一項稱為量綱合協(xié)，這一條是很重要的。 就是一個物理方程式必然是量綱合協(xié)的，就是等號的兩邊它必然是量綱相同，因為量綱分析法也就其于這么一條，基于什么呢?就是物理方程式的兩端它量綱是相同的。 下面就是一個例子來介紹一下，用量綱分析法來做模型設計時候的步驟。用這個實例是一個簡直梁，比如說上面這個大的是一個真實模型的簡直梁，這上頭作用一個力，它距離左邊的距離用AP來表示，距離右邊距離是BP，它整個跨度是L，那么它的模型假如說也做出一個我們就要設計這個模型，求出來它的各個相似常數(shù)了。 比如

33、說A，列出物理方程，這個物理方程因為你是個簡直梁,當然它牽扯到有應力，比如說某一個處的應力，同樣有一個跨度是它的基本量，另外上頭作用著一個集中力，同時簡直梁有一個材料是用彈性模量E，同時它也會產(chǎn)生撓度，那么最后可以表達成一個方程式。 那么就表示出這個簡直梁上的力和里面的應力和它的跨度和它的彈性模量等等的關(guān)系，以此產(chǎn)生的撓度等等關(guān)系式子一共有這么幾個變量，可以構(gòu)成一個表達式，但是這個表達式具體什么形式我們不知道。 在這個物理方程式當中它的變量L和P是兩個基本量綱，L的量綱是大L,P的量綱是力的量綱,其余的三個變量,就是應力,彈性模量和撓度,因為它是導出量綱，所以這樣它導出量綱一共有三個,它就應該

34、有三個相似判矩，就變成由三個相似判矩構(gòu)成的物理方程，用這個物理方程同樣可以表達上面的由五個變量構(gòu)成的物理方程所表達的內(nèi)容，這就是每一步我們列出的物理方程式，但是對于每一個相似判矩究竟具有什么形式我們并不知道，所以第二步就是B假設一個相似判矩的一般形式，因為這相似判矩肯定是由這五個變量構(gòu)成的，我們就假定它是按照這么一個式子的形式，就是相似判矩怎么構(gòu)造呢？就是的a1次方，L的a2次方，P的a3次方，E的a4次方，F(xiàn)的a5次方。因為這是最一般的，那么a1到a5是我們代定的參數(shù)。 根據(jù)量綱合協(xié)法則我們可以寫出，它左邊肯是個常數(shù)，它的量綱應該是1，右邊的每一個變量的量綱，比如說，應力的量綱，我們寫成一個

35、力的量綱乘上L的負二次方,這是應力的量綱，它是A1次方，我們還寫A1次方，這個L的量綱當然就是長度L，那么它是A2次方。P是個集中力，所以它是力的量綱是A3，E是個彈性模量，當然它的量綱是一個力被面積除，就是L的負二次方A4，撓度量綱也是個幾何量綱，所以它也是L是A5，根據(jù)這個式子看等式的右邊，首先看力，基本量綱力的量綱，那么它的指數(shù)，一個FA1，在這FA3次方，在這有FA4次方，而它這三個指數(shù)的乘積應該是沒有量綱的，所以它的指數(shù)相加應該等于零，也就是A1+A3+A4=0，這是F的量綱。然后再看L的量綱，L的量綱一共有這么幾項,這是L的負二A1次方,這是L的A2次方,在這里有L的負二A4次方，

36、還有一個A5次方，所以也就是說用這項乘積，它指數(shù)相加了，那就是說指數(shù)相加結(jié)果就是-2A1+A2-2A4+A5，那么它也應該等于零，因為L的量綱也應該沒有量綱的。因為一共有五個未知數(shù)，從A1到A5，但是我們根據(jù)這個方程式得到的方程，只能有兩個，所以它必然是一個不定方程式。其中三個未知數(shù)，我們把它認定為待定常數(shù)，也就設A1、A4、A5是待定常數(shù)，這樣就可以解出A3，等于負的A1減去A4這是從這里得到的，A2等于2倍的A1加上2倍A4減A5這是從第二個式子得到的。我們把A3和A2這個關(guān)系，還代回到這個公式里來就得到下面的式子。 然后，把所有指數(shù)是A1的那些變量都集中在一起，這是是A1,這個P也有A1

37、，這個L也有A1，把所有指數(shù)為A1的變量集中在一起,那就變成這么一個式子的A1次方,把所有有A4的那些變量，L有A4，P有A4次方，E有A4次方，也給它集中在一起，那么變成A4次方，那么有A5的，當然，就變成這兩個，只有這個有A5和L有A5，這樣一共就變成三個變量組合的乘積，因為每一個變量群我們都可以看出來，這個變量群都是沒有量綱的，比如說第一個變量群，它的量綱是什么呢?比如應力的量綱是FL的負二次方，L當然是正二次方,底下力的量綱就是F，所以這里面變量群是沒有量綱的，同樣可以看出，第二個變量群是沒有量綱的，第三個變量群，當然也是沒有量綱的。所以這三個變量群都可以當作相似判矩，那么，可以寫出三

38、個相似判矩。 所以，第三步求相似指標，令其為一，那么就把這三個相似判矩當中的變量都用相似常數(shù)去替換，并令其為一。那么又得到三個方程式，這三個方程式是關(guān)于相似常數(shù)的方程式。第四步，就根據(jù)這些方程式，就和方程式的確定相似常數(shù)方法一樣，步驟完全一樣可以確定出來它的相似常數(shù)。 那么有了相似常數(shù),當然就可以去進行具體的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設計,在這里特別要強調(diào)一點是什么,我們現(xiàn)在講的相似，第一個是彈性的，只能是彈性相似，這是第一點，第二點是靜力，,沒有牽扯動力問題，因為牽扯動力問題，還要有動力相似，假如說非彈性的那就是說不單是彈性模量相似，整個過程彈塑性的時候，它的整個的過程，就是從彈性到彈塑性，都得需要彈性模量

39、相似，就是它的模量都得相似，這樣很困難。所以，對于混凝土結(jié)構(gòu)來說，只有做彈性模型才可以用彈性相似，而做其它的模型，做強度模型的時候，實際上就是做小構(gòu)件，而做其它的結(jié)構(gòu)，比如說鋼結(jié)構(gòu)，當然，因為它主要整個過程中都是彈性的，就可以完全用到相似理論來做。 二、下面就講這一講的第二個問題，要介紹一下結(jié)構(gòu)試驗的加載程序。1荷載的加載圖式教材圖512，大家看這個圖。這個圖是表示整個結(jié)構(gòu)試驗過程當中加載這么一個過程的示意圖。第一，從這個圖可以看出加載的三個階段。它的第一階段我們把它叫做預加載，第二階段是加到標準和荷載然后再卸回來，第三階段繼續(xù)加載直到使結(jié)構(gòu)破壞，這是一般做研究性試驗有這么三步。假如說，要是生

40、產(chǎn)檢驗性試驗就不再分了，而是在標準荷載的情況下加到一定時間以后，就繼續(xù)往上加，一直加到破壞。加載的一般程序就要分成這么幾個階段，就是預加載，標準荷載試驗和破壞荷載試驗。第二，從這圖上可以看出分級加載。同時在這個圖上，我們也可以看出來，加載的時候并不是一氣就加到某一個值，而是中間要有分級，荷載要分成好些級加上去，那么加一段，停一段，再加一段，再停一段，這個叫荷載的分級。第三，從這圖上可以看出，每次加載升級都是要把它恒載一定時間，叫荷載的持續(xù)時間。同時，當加到標準荷載，這個持續(xù)時間還要比較長，然后有卸載，同樣卸載卸到某一塊也要持續(xù)一段時間，然后再繼續(xù)卸載，那么在預加載和標準荷載試驗之間，以及標準荷

41、載試驗和破壞荷載試驗之間，都要有一段比較長時間的停留，這個叫空載的停留時間。2荷載分級的目的說每階荷載要分級，那么分級的目的是什么呢？分級目的一般說來有三項。第一，分級便于控制加載速度。這個怎么理解？假如說，我一氣加載很大，那么加載速度就不好控制，有的加載很快，有的加載很慢，假如說你要是分級，大家都加到那一級，無論你加的快也好，加的慢也好，到那級都停下來，那就是說加載速度可以控制，這是第一條。第二，是便于觀察荷載與變形的關(guān)系及協(xié)調(diào)加載步驟。我們在觀察結(jié)構(gòu)試驗的時候，總是要觀察荷載和變形之間，比如說荷載和撓度之間，荷載和應變之間，它們之間的確切關(guān)系。比如說荷載加多少，它的撓度是多少，應變是多少，

42、如果你要是一直不停地加載，那么你就很難控制你的荷載是多少，應變是多少，很難對應起來讀數(shù)。因為有分級，那么你到那一級上我們讀數(shù)，就可以確切的知道你的某一級荷載多大，它產(chǎn)生的應變多大或者它產(chǎn)生的撓度多大，它協(xié)調(diào)各個加載。你做結(jié)構(gòu)試驗的時候，上面可能有很多個荷載點，有很多人加載，這樣因為你分級，每個人，無論有的人加載速度快一點，有的人加載速度慢一點，總之到這一級上你都要停留下來，所以這樣就容易協(xié)調(diào)各個加載點的荷載，這是分級的第二個目的。 第三，分級的第三個目的就是為觀察與讀數(shù)提供必要的時間。 因為你分了級,所有的荷載都維持在那個荷載級別上了, 荷載就恒定了，所以你就有充分的時間來進行計數(shù)。這是荷載分

43、級的三個主要目的。3預加荷載的值預加荷載試驗的值都要保持在彈性范圍內(nèi)。對鋼筋混凝土，尤其要強調(diào)不能出現(xiàn)裂縫，一般控制在開裂荷載的70%以內(nèi)，最好是在開裂荷載的60%。4標準荷載試驗與破壞荷載試驗在這里要說一下具體分級的方法，當然也包括預載試驗的分級，一般都采用這個原則。在達到標準荷載之前，每級加載值不應大于標準值的20%，一般都采用20%，一般分成五級就加到標準荷載了。而在標準荷載之后，每級就不應大于標準荷載的10%。標準荷載以后再加載，這個級就要小了，只能用標準荷載的10%。 研究性試驗，當加載加至破壞性荷載的90%以后，為了求得精確的破壞荷載值，每級應取不大于標準荷載的5%，逐級加荷至結(jié)構(gòu)

44、破壞。那就是說，當你加載加到破壞荷載的90%的時候，再加載，它是以標準荷載5%做為一級來逐漸加載，這里指的是研究性試驗。而對生產(chǎn)檢驗性試驗，它為了能與抽樣的方法統(tǒng)一起來，當加載到承載力極限荷載的90%以后，每級應取不大于承載力極限荷載的5%，逐級加荷，一直到破壞。 就是說生產(chǎn)檢驗性試驗和研究試驗，當接近破壞的時候，這個加荷級別有所區(qū)別，它的區(qū)別就是因為生產(chǎn)檢驗性試驗的級是按照生產(chǎn)檢驗要求的，它的要求就是在序論里講的表11，都有一個承載力檢驗系數(shù)，那么它的檢驗系數(shù)、加載級別就和承載力的檢驗系數(shù)相吻合了。所以它到了破壞荷載90%以后，就按照承載力極限荷載的5%來加荷。 對于鋼筋混凝土或者是預應力構(gòu)

45、件加載到開裂荷載的90%以后，也應改為不大于標準值的5%來施加，直到第一條裂縫出現(xiàn)，那么開裂以后再恢復到正常加載。其目的就是為了能夠準確的找到第一條裂縫，準確的確定開裂荷載值，所以當接近開裂的時候，把荷載級要加密，加密到標準荷載值的5%，當你發(fā)現(xiàn)第一條裂縫以后就可以恢復到原來的荷載級別來加荷。加荷的等級是這么確定的。5加荷的持續(xù)時間加荷的持續(xù)時間有以下幾個。一個就是級間的持續(xù)時間。就是說你加一級，然后要恒載持續(xù)一段時間，這個規(guī)定就是一般的混凝土結(jié)構(gòu)要恒載持續(xù)10分鐘到15分鐘。持續(xù)時間的目的，就是使結(jié)構(gòu)能夠充分的變形。因為結(jié)構(gòu)變形總是要有一定的時間的，使它能充分的變形，如果這個變形要不充分，就

46、會使試驗結(jié)果不準確。比如說它的撓度就會小，因為它變形不充分，它撓度小，測出的應變也小。另外，假如說，量測裂縫寬度，因為縫寬度沒有充分開展也會小，所以這個時間規(guī)定是10到15分鐘。如果有些結(jié)構(gòu)，你發(fā)現(xiàn)10到15分鐘以后它還繼續(xù)變形，那么這個時間還應該延長。 科學研究性試驗，對預應力混凝土構(gòu)件在開裂荷載下，如果在計算的開裂荷載下沒有出現(xiàn)裂縫，那一級本來按計算應該出現(xiàn)裂縫，但是沒出現(xiàn)裂縫，這個時候在這一級應該延長持續(xù)時間一直到30分鐘，也就是說應該維持30分鐘。對于檢驗性試驗，就不這么要求。比如說，在某一級開裂荷載下沒有開裂，那么就是說，對于檢驗性試驗，還是按照正常情況下的加載。研究性試驗因為要充分

47、考慮結(jié)構(gòu)的變形和開裂，所以在這靜停30分鐘，這是級間的持續(xù)時間。還有一個就是滿載的持續(xù)時間。這是指加載到標準荷載或者是預加載時加到預加載的值，這個時候的停留時間一般要求的比較長。它是這樣規(guī)定，對于一般的混凝土結(jié)構(gòu)，在正常使用極限狀態(tài)標準荷載作用下的持續(xù)時間不應少于30分鐘；對于砌體應該是30分鐘的六倍；對于木結(jié)構(gòu)也不應該小于24小時；對有些特殊的磚石結(jié)構(gòu)，比如說拱形的磚石結(jié)構(gòu)或者是混凝土結(jié)構(gòu)一般不小于72小時。這時候就要求在標準荷載情況下要加長持續(xù)時間，把這個叫做滿載持續(xù)時間，這是正常的一般的結(jié)構(gòu)。 對于采用新材料、新工藝或者新結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，或者跨度較大的屋架、桁架等結(jié)構(gòu)構(gòu)件，就要求在正

48、常使用極限狀態(tài)短期荷載試驗作用下的持續(xù)時間不宜少于12個小時。這個就是對于新材料、新工藝或者大跨度的結(jié)構(gòu)第一個特殊要求。6空載的時間所謂空載，就是把對結(jié)構(gòu)試驗所施加的荷載完全卸除，比如說在預載試驗做完了，卸完載，到下一次做標準荷載試驗，這個之間的時間叫空載時間?；蛘呤菢藴屎奢d試驗卸載卸完了，到做破壞荷載試驗這一段也叫空載時間。這段時間也要足夠的充分。卸去荷載之后，它的變形要一點，一點恢復，要使構(gòu)件的變形能夠充分恢復，它恢復需要一定的時間。一般規(guī)定是這樣：對于一般的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，空載時間取45分鐘；對于重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件或者跨度大于12米的結(jié)構(gòu)，一般取18個小時；對于鋼結(jié)構(gòu)一般不應該小于30分鐘，

49、而且在空載時間內(nèi)對它的變形也要進行觀察，一直到它的變形值已經(jīng)不再變?yōu)橹?。那么有些結(jié)構(gòu)可能你留的時間不充分，假如說你雖然按這個時間做了，那么它的變形還繼續(xù)恢復，這個時間還要適當?shù)难娱L。小結(jié)：本章主要介紹了，試件設計當中的形狀設計，數(shù)量設計和試件的尺寸設計當中的模型設計。利用三個相似定理來做結(jié)構(gòu)模型的設計，主要是用相似定理來確定模型的一些相似常數(shù)。結(jié)構(gòu)試驗時加載的一些程序，這里包括加載的三個階段，預載階段，標準荷載試驗階段和破壞荷載試驗階段。也介紹一些加載的分級，就是說為什么要分級，和加載的持續(xù)時間，有級間的持續(xù)時間和滿載持續(xù)時間和空載的持續(xù)時間。形狀設計里面給大家用一個典型的例子來說明設計試件時

50、，可以取結(jié)構(gòu)當中的一部分，只要這一部分能夠滿足我們試驗要求就可以。試件的數(shù)量設計，我們介紹了兩種方法，一種是全因子試驗、一種是正交試驗，主要讓大家了解一下正交試驗這個方法的基本概念。試件的尺寸設計當中的模型設計，這里給大家講了三個定理，第一定理和第三定理實際上是兩個互為逆定理的。第一定理是它的正定理，是前提條件，是當兩個物理現(xiàn)象相似，得出它的相似指標必須等于1，相似常數(shù)應該相等且為常數(shù)。第三定理是它的逆定理，就是說當相似指標為1，或者相似判矩相等且等于常數(shù)的時候，它的邊界條件如果相同，那么這兩個物理現(xiàn)象一定相似。相似的第二定理是說相似判矩的存在定理，因為只要一個物理現(xiàn)象能用一個方程式來表達，那

51、么它必然存在相似判矩。就是說也可以用相似判矩的方程式來表達，這樣就說明相似判矩是存在的。以后我們再做模型設計，尤其是彈性模型的時候主要是依據(jù)這三個定理。第六章結(jié)構(gòu)的靜載試驗 在第六章結(jié)構(gòu)的靜載試驗中只介紹一種最常用也最基本的構(gòu)件，就是梁的靜載試驗，在梁的試驗當中，只介紹其中的試驗觀測部分，就是觀測它的撓度，應變和裂縫。另一部分內(nèi)容為結(jié)構(gòu)靜載試驗的數(shù)據(jù)處理與分析。一、梁的靜載試驗（一）撓度觀測 對于一個結(jié)構(gòu)來講，最主要的是它的整體變形。對于梁就是撓度，撓度是梁性能當中很重要的一個性質(zhì)。同時通過撓度的變化，也能看出梁中間某一部分，局部出現(xiàn)破壞的部分，它在撓度上也有很明顯的反應。因此，對于觀測撓度，

52、實際上是觀測梁變形當中最基本的觀測。 1最大撓度觀測在觀測梁的撓度的時候,要充分考慮兩個支座的沉陷。教材圖62(a)。在圖上表示的是這么一個梁，在沒受力之前，當然是直的，而且支座在圖上這個位置。當加上一個力，受力以后，即使這個梁本身不變形，那么它由于支座的沉陷，也會使梁產(chǎn)生一個剛性的位移。比如說它左邊位移一個YA，右邊產(chǎn)生位移是YB，這個是支座沉陷，而在中點，這個最大撓度位置上，我們測得的這個讀數(shù)，實際上它不是真正的撓度，而是包括梁的剛性位移。因此，我們在求最大撓度的時候，要把兩個支座的沉陷的影響去除掉，就是Y代表位移的讀數(shù)，包括剛性位移在內(nèi)的。圖上的就是梁真正產(chǎn)生的變形。根據(jù)它的幾何關(guān)系，我

53、們可以得到，首先減去左邊支座，然后再減去這兩個之差，然后再乘上一個測量撓度的位置被跨度來除的比例，這是測量梁的最大撓度。測量完最大撓度以后，實際上要把它描繪成一個荷載和撓度的曲線?？v坐標用的是荷載，橫坐標是它的撓度，然后可以描繪成一條曲線。這條曲線一般說來就是這樣了，在開始階段接近于一條直線。在某一個位置，比如說混凝土梁開裂了，當然撓度會突然增大，出現(xiàn)第一個拐點。以后隨著它的開裂的發(fā)展，那么它的撓度就越來越大了，就是說它和荷載就不是線性關(guān)系了，荷載增加不多，但是撓度增加比較快，一般的混凝土梁的形式，大體上是這么個形式，這是做撓度的荷載關(guān)系的曲線。 在測撓度除了做荷載的關(guān)系曲線之外，還要做某一級

54、荷載下梁本身的變形，各個點的變形，把這個變形，叫做梁的撓度曲線。 教材圖62（b），下面看這個圖，要想做出撓度曲線，要在這段跨度之內(nèi)，包括這兩個支座之內(nèi)，最少要設置五個測點，這樣才能連出一條曲線來。當然，你設置測點時候，兩端這兩個測點是在支座處，測量支座的沉陷，那么其它每個測撓度點，距某一個支座，當然圖上畫的是左邊支座，都要有固定距離。這個距離也要事先量好，同樣得到它的讀數(shù)，這個讀數(shù)都包含了支座沉陷引起的梁的剛性位移。那么在做出撓度的時候，也和上面講的一樣，要把剛性位移去掉，計算它的幾何關(guān)系實際和上面一樣。就是說它的某一點的讀數(shù)減去其中一個支座的位移，然后再減去這兩個支座位移的差，乘上測點所在

55、位置與跨度之比，這樣就可以求出第一點的撓度，第二點的撓度，第三點的撓度，求出每一點撓度以后。就可以把這五點撓度連成一條曲線，而這個曲線要在每一級荷載下都要做一條。整個試驗做完了，那就從第一級荷載，第二級荷載，第三級荷載，每一級荷載都有一條曲線。 2轉(zhuǎn)角的觀測。 測量梁的轉(zhuǎn)角主要是測量梁的曲率，實際上目的是測量梁的曲率。一般就是在一根梁沒有變截面的情況下，等截面的某一段要取兩個截面，然后分別測出這兩個截面的相對轉(zhuǎn)角，當然就可以求出曲率了。那么測量相對轉(zhuǎn)角的時候，就是傾角儀了，測什么呢？測每一個截面轉(zhuǎn)角，然后把這兩個轉(zhuǎn)角之差求出來，那么就是這兩個截面的相對轉(zhuǎn)角。 （二）測量梁的應變1選取測量應變截

56、面的原則應變是反應梁局部變形的一個量，所以測出來就是某一個截面的應變，因此這個截面要選擇的有代表性，一般選擇這么幾個部位。 首先，要選擇在彎矩或者剪力最大的地方。因為彎矩最大，當然，那個地方正應力最大。剪力最大是它剪應變最大，那么對混凝土來講是它的拉應力最大。這是一個特點。第二個特殊的地方，就是彎矩和剪力均比較大的截面。那就是說，雖然彎矩也不是最大，剪力也不是最大，可是這兩項同時都比較大，那么這時候，由于彎矩和剪力共同引起來的應力可能是大，就是說有可能它變成最大，因此，這樣的位置也應該觀測。第三個要觀測的是截面面積突變的地方。因為截面面積突變，那么這個地方的應變就有可能產(chǎn)生突變，所以這也要觀測

57、。第四項要觀測的位置，就是抗彎或者抗剪控制截面，就是我們在做設計的時候的控制截面。這個控制截面當然是這個梁最薄弱的截面。一般測應變測量都選擇這四個方面，去考慮你要觀測的某一個部位。教材圖63。具體做法，大家看圖,（a）這個圖是表示是一個簡支梁。它的左邊是個固定支座，它的右邊是個活動支座，是固定的簡支梁。上面作用了兩個兩個相等力，這個簡支梁分成這么幾段，在這兩個力中間這一段是個純彎段，它的剪力等于零，只是彎矩作用，而在支座到力之間是剪力和彎矩共同作用的區(qū)段。 對于一般的做研究性試驗的梁，大多采用這種加荷模式，用兩個相等的力作用在簡支梁上。它的好處就是中間形成一個純彎段。那么，我們在研究正載面的強

58、度的時候，正好研究中間這一段，因此它就沒有剪力的影響，就單單是有彎矩的影響，而在兩端主要是剪力的影響，彎矩就逐漸逐漸減小了。2純彎區(qū)域的應變測量在純彎曲段應變的測量里面有這么幾項，最大應變的測量，應變的分布測量，受壓區(qū)高度測量，還有受拉主筋的應變測量。 教材圖63。大家還看這個圖。假如只研究最大應變的話，只要在梁的上下兩個表面貼應變片就可以了，就像圖（b ），只研究它最大的應變的情況。如果要研究這個梁，沿著某一個截面，也就是1-1截面應變分布的情況，當然要在這個截面上均勻的貼應變片。一般要想研究一個截面，應變片肯定要貼五片以上。 對于混凝土梁另外一個重要的觀測是觀測什么呢?觀測極限狀態(tài)下也就是說接近破壞狀態(tài)下，它的受力情況。 那么，這個時候一個是觀測混凝土的受壓區(qū)高度。因此，這個時候也是要在截面上貼電阻片或者用手持式來測它的應變。然后，看它受壓區(qū)