摘 要：結(jié)構(gòu)試驗(yàn)是一門(mén)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(mén)科學(xué)引入了必修專(zhuān)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(cè)量技術(shù)、工程結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)動(dòng)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(cè)鑒定的基本理論與基本方法、建筑結(jié)構(gòu)可靠性的檢測(cè)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(cè)手段；混凝土結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)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(cè)結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)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(píng)估結(jié)構(gòu)的安全狀況已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)的熱點(diǎn)問(wèn)題。

很多重大工程結(jié)構(gòu)的使用期長(zhǎng)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(zhǎng)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(huì)成為科學(xué)家探討研究的新問(wèn)題，我們需要通過(guò)一定的檢測(cè)手段來(lái)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(lèi)

結(jié)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(kāi)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(guò)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(guò)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(cè)性試驗(yàn)的對(duì)象多數(shù)是生活中的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，其目的是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)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(duì)檢驗(yàn)結(jié)果作出技術(shù)結(jié)論。通過(guò)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(cè)及評(píng)定

結(jié)構(gòu)混凝土檢測(cè)技術(shù)是20世紀(jì)30年代開(kāi)始用于檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的方法，目前常用的檢測(cè)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(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，其中回彈法是在各種檢測(cè)方法中，操作最簡(jiǎn)單、費(fèi)用最低廉、檢測(cè)效率最高的一種檢測(cè)方法，因而現(xiàn)場(chǎng)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(cè)結(jié)果誤差較大。

根據(jù)《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)淮》GB/T50107―2010，評(píng)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，（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(píng)定標(biāo)淮》GB/T50107―2010中規(guī)定公式進(jìn)行評(píng)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：

mfcu≥fcu，k+0.7σ0 （5.1.2—1）

fcu，min≥fcu，k-0.7σ0 （5.1.2—2）

當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不高于C20時(shí)，其強(qiáng)度最小值尚應(yīng)滿足下列要求：

fcu，min≥0.85fcu，k （5.1.2—4）

當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)高于C20時(shí)，其強(qiáng)度最小值尚應(yīng)滿足下列要求：

fcu，min≥0.90fcu，k （5.1.2—5）

（二）方差未知的統(tǒng)計(jì)方法：《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)淮》GB/T50107―2010中規(guī)定公式進(jìn)行評(píng)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：

mfcu≥fcu，k+λ1●Sfcu （5.1.3—1）

fcu，min≥λ2●fcu，k （5.1.3—2）

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。λ1、λ2按混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)淮》GB/T50107―2010表5.1.3選。

非統(tǒng)計(jì)方法：

《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)淮》GB/T50107―2010中規(guī)定公式進(jìn)行評(píng)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≥+λ3●fcu，k （5.2.2—1）

fcu，min≥λ4●fcu，k （5.2.2—2）

λ4取0.95?；炷翉?qiáng)度等級(jí)

如果要評(píng)定混凝土強(qiáng)度等級(jí)，就會(huì)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(shuō)服力。國(guó)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σ，那么：

混凝土強(qiáng)度等級(jí)=fcu，m-1.645σ

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(jí)為C40；結(jié)果為47，則混凝土強(qiáng)度等級(jí)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(chēng)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(kāi)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(kāi)裂荷載

（3）裂縫寬度、長(zhǎng)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：θ<0.5ω或θ>1.3ω（θ—構(gòu)件固有頻率；ω—荷載頻率）

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(jí)制吊車(chē)梁：n=2x106次

重級(jí)制吊車(chē)梁：n=2x104次

3 結(jié)語(yǔ)

總之，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)對(duì)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(lái)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(wèn)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(lèi)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。

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基金項(xiàng)目：本文系佳木斯大學(xué)教育科研專(zhuān)項(xiàng)課題，編號(hào)：JKA2012- 011。

作者簡(jiǎn)介：劉曉丹（1979- ），女，吉林白山人，碩士，講師，研究方向：結(jié)構(gòu)工程。