结构试验：在试验对象(实际结构物、杆件、构件、子结构或其模型)上，以仪器设备为工具，用各种试验技术为手段，在施加各种作用(荷载、机械扰动力、模拟的地震作用、力、温度、变形„„)的工况下，量测与试验对象工作性能有关的各种参数(应变、变形、振幅、频率„„)和实际破坏形态，来评定试验对象的刚度、抗裂度、裂缝状态、强度、承载力、稳定和耗能能力等，确定工程结构对使用要求的符合程度，并用以检验和发展结构的计算理论
工程结构试验的任务 根据不同的试验目的，以实验方式测定结构在各种作用下的相关数据,由此反映结构成构件的工作性能、承载能力和相应的安全度， 为结构的安全使用和设计理论的建立提供重要的依据
工程结构试验的目的：生产鉴定或科学研究1生产鉴定性试验试验对象：实际结构或构件 试验目的：检验产品是否符合结构设计规范及施工验收规范的要求，并对检验结果作出技术结论；该类试验包括a对结构设计和施工进行鉴定（重要或新型结构、新工艺方法施工）b判断改建和加固的工程结构的实际承载能力c为工程事故鉴定提供技术根据；2科学研究性试验a目的: 验证结构设计计算的各种假定；通过制定各种设计规范，发展新的设计理论，改进设计计算方法；为发展和推广新结构、新材料及新工艺提供理论与实践的经验。b内容: 1验证结构计算理论的假定；2为制定或修订设计规范提供依据；3为发展和推广新结构、新材料与新工艺提供实践经验
根据试验目的不同可分：生产性试验和科研性试验。试验荷载性质不同可分：静力（载荷）试验和动力（载荷）试验。静力试验指：试验过程中，加荷导致结构本身运动的加速度效应(惯性力效应)可以忽略不计。1静力试验又可分：单调静力荷载试验、拟静力试验和拟动力试验 。单调静力荷载试验是指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标， 用于研究结构受力性能的试验。2动力试验包括研究动荷载的特性、结构的动力特性及结构在不同性质动荷载作用下的动力反应试验。动荷载的特性：包括作用力的大小、方向、频率及其作用规律等；动荷载的特性试验量测内容：动荷载自身参数和主振源的测定试验；通常采用直接测定法、间接测定法和比较测定法；结构的动力特性包括结构的自振频率、阻尼比、振型等参数。结构的动力反应试验 测定结构在实际工作（或荷载作用）时的振动参数(振幅、频率等)及性状；非破坏性试验指：使用性能检验和承载力检验。为了掌握试验结构或构件由弹性进入塑性甚至破坏阶段时的结构性能和破坏形态等试验资料； 常用于确定结构或模型的实际承载力。
结构试验的一般过程（阶段、环节）： 试验设计、试验准备、试验实施和试验分析等四个阶段； 每个阶段都是围绕试验目的来展开；其中，试验设计阶段是整个试验中最重要且带有全局性的一项工作，是对试验工作进行全面的设计与规划，它与试验大纲一起对整个试验起着统管全局和具体指导用。
试验设计阶段的内容: 试件设计、荷载设计、观测设计、误差控制、安全措施 试验设计1）试件设计a、试件的形状与尺寸 尺寸：在加载设备、承力装置、经费、场地等许可情况下，试件尽量和原型一致，以避免尺寸效应。试件的边界条件：尽量和原结构相同或相似。试件形状：形状可不要求和原结构一样，但要形成和实际工作相一致的应力状态。设计原则：突出研究的主要问题，忽略有影响的次要因素，使试验投入的资源最少，量测的数据易分析与总结。b、试件数量：按正交设计要求确定（研究性试验）或按有关规范要求实施（用于检验性试验） 检验性试验：检测对象选择最能代表产品质量的试件或最不利的试件；试件的外观要进行检查、记录（便于以后数据分析）。 所谓正交设计：把试验结果和试件
数量联系在一起分析的试验安排。即用研究目标的因子数和水平数，按正交表安排试验并确定其数量的设计方法。试件制作要按正交表进行。 所谓因子数：对试验研究目标有影响的因素个数； 所谓水平数：因子可改变的试验档次数； 按正交表安排试件制作并确定其数量。
试验荷载方案设计包括: 试验荷载图式设计、加载装置、加载制度选择、试验方法加载设备.加载装置设计（对加载装置的要求）： 1符合实际状态的边界条件（受力和变形条件），不分担试件承受的试验荷载，也不阻碍试件变形的自由发展；2有足够的强度、刚度和稳定性（支承方式、支撑等条件和受力状态应符合设计计简图，在整个试验过程中保持不变 ），能满足试验要求；3应满足试件支承就位、荷载设备安装、试验荷载传递正确的要求；加载制度：试验进行期间荷载与时间的关系。它包括加荷速度的快慢、每级荷载的大小和每级荷载之间的间隙时间（恒载时间）。其中：对静力结构试验，一般加载过程分：预加载、标准荷载（正常使用荷载）和破坏荷载三个阶段的一次单调静力加载试验；
试验前的预加载： 预载总值小于计算开裂荷载的70%（含自重），或标准荷载的60%，分二、三次加荷、卸载，每级荷载之间恒载时间10分钟。 预载目的： 1压实承力装置之间，构件与装置之间的间隙；2检查装置、仪器设备等工作是否正常；3检验人员组织情况。 施加荷载分级目的： 了解被测参数随荷载变化的情况；控制加载速度；统一加载步调；每级荷载一般为标准荷载10%-20%；有时，为更准确地确定结构工作状态的极限值（如开裂、破坏等），一般在这些极限状态附近以低于5%的标荷加载；间隙（恒载）时间（视变形稳定情况来确定）： 一般钢结构不小于10分钟，砼和木结构不小于15分钟。在标准荷载作用下，一般恒载时间为,钢、钢筋砼、预应力砼结构：大于30分钟,新材料、新工艺、新结构或跨度大于12米结构：大于12小时； 木结构：大于1小时； 拱或砖石砌体：大于3小时,桩基：每小时累计沉降不大于0.1mm; 恒载的目的1让变形充分发展，使应力得到传递与重新分布2弥补短期试验荷载反映长期荷载作用的不足。 选择试验(加载)方法与设备： 依现有条件和试验目的确定加载方法与设备；如： 按试验目的：采用静载或动载进行试验； 静载加载方法有：用重物、机械、气压、液压进行加载等； 动载加载方法有：自由振动、强迫振动等；
试验观测设计（包括确定观测项目、测点部位与数量、选择测试仪器设备）① 量测项目：整体变形（挠度、转角、支座下沉、水平位移等）和局部变形（应变、裂缝、钢筋滑移等）② 测点部位与数量： 部位：在最不利和具有代表性的位置，且便于操作和测读； 数量：在满足目的分析的前提下宜少不宜多。③选择量测仪器设备（对量测仪器设备要求）： a.精度：量测结果的最大相对误差小于5%。b.量程：估算的最大被测值小于仪器量程 2/3或80%。c.满足环境要求。d.尽量选用自动记录设备。e.仪器的规格型号尽可能一致，便于误差控制。f.动测仪器的频响、相位特性和线性范围满足试验要求
1试件制作误差控制方法a.严格按图施工，精心制作。 b.试验前或后测量试件有关尺寸，采用试件的实测尺寸进行理论计算2材料性能误差控制方法：试件制作时预留材料试样，测量其力学性能，理论计算时采用实测材料强度3试验装置误差表现a. 不能模拟边界，即加载对试件产生约束或卸载；b. 杠杆比例太大使杠杆倾斜产生水平分力；c. 分配梁不能正确地分配荷载；d. 滚动支座设置不当等。4试件安装误差： 支座位置、荷载作用点、支座约束条件要严格与设计相符。5仪器误差a仪器安装、使用不当误差和自身的量测误差 b严格按仪器操作规程使用仪器，测量前后进行系统标定减少误差 6试验方法非标准误差： a. 砼
试块的尺寸；b. 加载速率c. 尺寸效应的影响。
加载设备应满足下列要求： ①传力方式和作用点明确，不约束试件的变形。②荷载值精确、稳定，不随时间或环境条件而变化。③能方便分级加、卸载荷。④加荷分级精度、荷载施加的最大值能满足试验要求。⑤加载机构的设计应能多用途，能重复使用。数据的测读原则 ：1同时性原则：即在每级恒载时间结束时开始测读。由于结构的变形与时间有关，所以同时测得的数据才能说明结构在某一承载状态下的实际情况(客观性原则)。2当恒载时间较长时(如在标准荷载下恒载12h)，应测取恒载下变形随时间的变化情况；同样，空载时也应测取变形随时间的恢复情况；应同时记下周围的温度和湿度 。
结构的主要职能是承受荷载等作用，对试件进行有计划的作用是本课程任务之
一。 所谓有计划就是按拟定的荷载图式、加载制度使要求的作用在试件上“再现”。 所谓作用有直接作用和间接作用，其中 直接作用：包括结构自重和作用在结构上的动、静外荷载（力） 间接作用：包括温度变化、地基沉降、结构内部物理化学改变（砼的硬化、碳化、徐变、钢筋的锈蚀、松驰等）引起的作用。 用何种试验荷载应由试验目的而定，1）解决结构强度、刚度、稳定问题可选静载试验2）解决疲劳问题可选匀速脉动荷载3）测定结构动力特性可选：a用不同频率的谐振动荷载确定基频（强迫振动）；b、自由振动（突施力）c风和周围环境的微小振动引起的结构脉动来解决；重物加载的优点：荷载值稳定，适用均布和集中荷载，有利于做长期试验，该法一般用于现场试验。缺点：所能施加的荷载值不大，且加、卸荷时间长、劳动强度大，在均布荷载时不利于仪器的布置。 动力激振加载法包括1 惯性力加载法（按惯性力产生的方法分：a冲击力加载法（初位移法和初速度法）、b离心力加载法c直线位移惯性力加载法）、2电磁力加载法、3现场激振法(人体激振动加载法,人工爆炸激振法,环境随机振动激振法) 试验台座（用以平衡施加在试件上的荷载产生的反力）要求：a.有足够的承载力200KN/m—1000KN/m b.尺寸：长、宽＞10m 可同时进行多个试验c.足够的刚度（保证试验时变形很小）对铰支座的基本要求是：1保证试件在支座处能自由转（滚）动，试件在支座处力的传递。2如果试件在支承处没有预埋支承钢垫板，试验时必须另加垫板。其长度不小于试件支承处的宽度。支墩 1本身的强度必须进行计算，以保证试验时不致发生过度变形；2在试验室内一般用钢或混凝土制成的专用支墩。支墩在现场多用砖块临时砌成，支墩上部应有足够大的平整支承面，最好在顶部铺钢板和钢梁 3支承面积要按地耐力复核；4为了精确量测试验结构的挠度，要求支座和地基有足够的刚度与强度，在试验荷载下的总压缩变形不宜超过试验构件挠度的1/10。
试验量测技术与量测仪表1在工程结构试验中，当试件受到的外部作用(如力、位移、温度等)，试件必有反应(如应变、应力、裂缝、位移、速度、加速度等)。 2通过对“作用”与“反应”的量测、采集和分析处理，可以了解试件的工作特性．从而对结构的性能做出定量的评价。 3为了采集到准确、可靠的数据，应该采用正确的量测方法，选用可靠的量测仪器设备。 试验量测技术包括：①量测方法（如何量测）；②量测仪器（了解或熟悉：原理、功能和使用方法）；③量测误差分析（量测数据多大程度反映客观事物）。
对试验（研究）人员的要求①根据已学的力学、钢砼等知识，确定在什么位置测什么参数和参数对论点的帮助。②对有关的量测仪表的原理、功能、使用技术有所了解（这样能正确的选用、使用仪器设备）。③对获取的量测数据可靠性要有论断，即所测数据误差有多
量测仪表的组成：感受部分、放大部分、显示记录部分。a感受部分：从测点处获得被测信号（应变、位移、电压）并传给放大部分的仪器。一般它与试件是接触的。b放大部分：把感受信号通过各种原器件（杠杆、齿轮、电压、电流、电荷、电感、棱镜等）转换放大后传给显示记录部分的仪器。 c显示记录部分：把放大部分传来的信号通过指针或数码管或存储器或磁带记录机等进行指示、显示或记录。 当w/w01,1 时，拾振器的反应是振动体的位移，称位移计当 w/w01,1时，拾振器反应的示值与振动体的速度成正比,为速度计.当/01时, 拾振器反应的示值与振动体的加速度成正比,,加速度计
量测仪器的主要指标1）量程：仪器能测量的最大输入量与最小输入量之间的范围称为仪器的量程或量测范围。 2）刻度值：仪器指示装置的最小刻度所指示的值。 3）分辨率：使仪器指示值发生变化的最小输入值。 4灵敏度K：单位输入量所引起的仪表指示值的变化。 对于不同物理量的量测仪器，其灵敏度的单位各不相同，如百分表的灵敏度单位是mm/mm。使用时应查对其说明书。 所选用的仪器在量测范围内，K要为常数，即K的输出特性曲线为直线。 5）精确度：是指仪表指示值与被测真值的符合程度，简称精度。常以最大量程时的相对误差来表示 。例如，一台精度为0.2级的仪表，指测定值的误差不超过最大量程的±0.2％。即测定值的最大误差÷量程＜±0.2℅.6）滞后：同一输入量正反两个行程输出值间的偏差称为滞后（正行程：仪器的输入量从起始值增至最大值的测量过程；反行程：输入量由最大值减至起始值的测量过程） 。常以满量程中的最大滞后值与满量程输出值之比表示。7）零位温漂和满量程热漂移： 8）线性范围（动测仪表）： 9）频响特性（动测仪表） 仪器在不同频率下灵敏度的变化特性。常以频响曲线(一般以对数频率值为横坐标，以相对灵敏度为纵坐标)表示。在进行高频动态量测时，应将使用频率限制在频响曲线的平坦部分以免引起过大的量测误差。对于传感器，提高其自振频率将有助于增加使用频率范围。
10）相移特性（动测仪表） ： 实际振动参量与量测出的参量在时间上产生的延迟叫相移。常 以仪器的相频特性曲线来表示其相移特性。 造成相移的原因是：机械信号转换成电信号再经放大、记录等的耗时。 对仪器的要求是：在使用频率范围内，输出信号相对于源信号的相位差应不随频率改变而变化。否则对于具有不同频率成分的复合振动将会引起量测结果失真。仪表选用原则1量程及精度要求：最大量测值不超过2/3量程，最小刻度不大于被测值的5%，动态试验：线性范围、频响特性及相位特性2不影响结构的工作，自重、体积及夹具3仪器仪表种类尽量少，精度要相配4考虑环境情况。L标距取法：混凝土：≥最大卵石粒径的2～3倍 砖石 大于4皮砖石 木材：≥20cm 钢材：小标距（视应力梯度而定。接桥的桥路类型：半桥：AC上半边桥臂接两个应变片（均受力作用），AC下半边桥臂接仪器内部的两个固定精密电阻组成（画图）；全桥：四个臂上全接入应变片；¼桥：AB接工作片，BC接温度补偿片（仅受温度作用）；
温度补偿技术 温度效应的产生：试件与应变片同时受温度作用，但二者材料的线膨胀系数不同，故会产生附加的温度应变；消除温度效应常用方法：①温度补偿片法（1/4桥）②工作片互补法；所谓温度补偿片（消除温度效应的电阻片）：1对于1/4桥该片a . 仅受温度作用且b . 粘贴的材料与工艺和工作片相同，c . 必须放在相同的温度场中。2对于半、全桥量测：临桥上的电阻片即是工作片又是补偿片，称为互为补偿，此法不适合砼等非均匀材料的量测。这是因为：在非弹性阶段，相同力在不同点（弹与塑）产生的应变不一样。
¼桥一片补偿片可进行单点或多点补偿一个应变片多点补偿工作片的数：钢结
构：20个 混凝土：10个；采用不同的接桥方法可以达到以下目的：¼桥接法：消除温度产生的应力、省电阻片、省粘贴工作量 半桥和全桥接法：除温度产生的应力；消除不利因素（作用）影响；提高测量精度，即增大桥臂输出系数。 （应变）测点的布置原则（1）在满足研究目的时，测点宜少不宜多，突出重点。如对于对称结构只要在半跨上布置测点，在另半跨上重要位置布点较核 （2）测点布置在最危险截面（控制截面）内力最大处，且电阻片的数量≥所求内力参数的个数（3）为校核量测数据，或消除几何弯曲造成的偏心影响，一般在截面的对称点布置一定数量的电阻片（4）为校核测量仪器，可在仪器上接试件的不受力处的应变片（5）双向受力的板壳结构，要测取主应力的大小和方向，可在测点处贴电阻应变花（6）测点布置对试验工作要方便、安全。所谓方便指：尽量使测点集中，以节省仪设布置等的试验工作量。所谓安全指：避免因试件破坏时损伤人员及仪设，因此要有保护措施和对策。
位移是试件受作用后最直观反映，它概括了结构总的工作性能。通过位移的测定可了解试件刚度及其变化；区分试件弹性与非弹性性质；试件任何部位的异常变形或局部损坏都会在位移上得到反映。量测内容：挠度、节点的相对位移，转动（悬臂构件根部或扭转位移）、支座的变位、试件平面外的变形、压缩变形。 量测仪器：1．机械式百分表和千分表 2．张拉式位移传感器3．电阻应变式位移传感器4．滑动电阻式位移传感器5．线性差动电感式位移传感器
挠度量测布置位置及数量：1）二支座：目的是：量测支座铁板之间的间隙与支座基础的沉降，或量测支座水平位移； 2）特征点下：包括位移最大处[如跨中、悬臂（端点和根部转角）]，位移突变处（如集中荷载处、屋架节点处等），这样做的目的是能较准确地确定或绘制试件的位移（挠）曲线。 3）对于双向板，空间壳沿二跨度方向或主曲率方向布置（每一方向不少于5点）； 4）布点数量：一般每一方向不少于5点（支座、跨中、特征点下）跨度大于6m可适当增加，宽度大于600的构件沿边缘布置二排（目的是防止转动变形造成单排量测失真）。 静载试验：是用物理力学方法测定结构在静荷载下的反应，分析判定结构的工作状态与受力情况。 静载试验是结构试验中最基本、最常见的试验。这是因为： ①绝大多数结构主要承受起主导作用的静荷载； ②试验设备和方法相对动载试验来说简单易实现； ③是解决结构强度、刚度、稳定问题的最基本方法； 可用“拟静力”或“拟动力” 的静力方法解决动荷载作用问题； 静载试验中最常见的是单调加载静力试验即荷载从“零”开始一直加到构件破坏；此中要考虑时间效应的修正。试验荷载：根据试验目的在试验对象上“再现”要求的荷载。量测数据包括：淮备阶段和正式试验阶段采集到的全部数据（原始数据）。 原始资料应包括以下内容： ①试件的实际尺寸（含测点截面，保护层厚度等），有无损伤，实际安装尺寸（试验跨加载点等）。 ②材料辅助试验的结果。 ③试验大纲和实施过程（制作、安装等）的变动情况记录。 ④测试原始数据，裂缝及变形图。 ⑤试验过程中的异常情况记录。 ⑥破坏形态的说明，以及图示与照片。 整体变形量测的测点布置1、测点应布置在试件截面中轴线上或该线二侧的对称位置2梁、板结构测挠度最少布3个测点，若要测挠度曲线最少布5个测点，当跨度较大（＞6m）时要7个:；3、板宽>600mm要双排布置（防翘）；框架水平位移X、Y向都要布置；局部变形（应变）测量的测点布置1截面应变测点的数量和位置：同一截面上的应变测点数目一般不少于2个点，也不少于内力种类的数目或待求量的个数；2拉压构件：测点一般布置在中和轴或最小惯性矩轴；因为这里的应变最能反映真实应变，即使试件截面有初曲、质量分布不均匀，或加载点不是很准确，
由于在对称轴、中和轴上布置测点，也不会影响测试的精确度；3试件受轴力和单弯作用：测点对称布置在控制截面的最小惯性矩轴处，因为截面上这里的应变最大；4壳的测点布置：板壳各点均受双向应力，且主应力方向不明，故在对称区域每测点均采用应变花的形式；5试件受轴力、双向弯矩作用：测点布置在控制截面的四角边缘处，因四个角的应力反映了截面内力的控制值；6应变计的标距方向应与试件法向应力方向一致；7控制截面：一般是正负弯短最大或剪应力最大的截面或弯短有突变的截面；对于变截面梁，有时也需在截面突变处设测点。出现下列破坏标志的即为结构达承载力极限状态 1）钢或钢筋屈服：当某测点应变值达 时，便说明试件以处极限状态，或钢筋被拉断（未布测点处）2）砼被压坏，以压区出现水平裂缝或斜裂缝处砼被压碎或被劈裂为标志3）最大垂直或斜裂缝宽度达1.5㎜4）挠度达：L/50或悬臂L/25或超过规范允许值5）锚固破坏或主筋端部砼滑移0.2㎜6）局部承压破坏。柱子正位试验：轴心受压柱：荷载作用点的确定，一般先定在构件的几何中心，后再进行物理对中。即：在几何对中后加20％～40％的试验荷载，测量构件中央截面两侧或四侧的应变，看其是否相等，否则调整作用力的轴线，使各点应变均匀为止。调整后的轴线即为物理中心；物理对中后即可进行加载试验。偏压试件：在物理对中后，沿中线量出偏心距，再把加载点移至偏心距的位置上，进行试验。加载：用长柱试验机或液压加载系统;每级加载量为极限荷载(1/15-1/10)，接近开裂和破坏荷载时，每级减至原来的1/3-1/2。柱子试验量测项目和测点布置：荷载计量：力传感器;挠度：百分表或位移传感器;曲率：曲率计 砼应变：应变片+应变仪，应变片后贴。钢筋应变：应变片+应变仪，应变片预埋或开洞后贴。整体变形量测数据整理要点 1、结构和设备自重对挠度的修正2、支座沉降修正3、短期荷载的跨中挠度4、支座测点偏移修正5、短期（试验）跨中挠度换算长期挠度的修正。 动、静试验相比具有如下特点：（1）动荷载的值是随时间变化的，而静荷载只要不再施加荷载它不随时间而变化；（2）结构动力反应与结构自身的动力特性（结构固有参数）密切相关。 动荷载试验测试内容：1）动荷载的特性：包括作用的大小、方向、频率及作用规律，是结构动力分析和隔振设计的基本参数。2）结构的动力特性：包括结构的自振频率、阻尼比、振型等参数。它由结构的形式、刚度、质量分布、材料特性及构造连接等因素所决定，与外荷无关；是进行抗震计算、解决结构共振、诊断结构累积损伤的基本依据。3）结构动力反应包括测点处的振幅、频率、速度、加速度、动变形等。结构动力反应的测定：测量和分析方法与振型确定方法相同。振型：结构按其固有频率振动时，由惯性力引起的弹性变形曲线，属于结构的动力特性，与外荷载无关。振动变形图：结构在特定荷载下的变形曲线，一般不与结构的某一振型一致。根据振动变形图，可以确定结构的动内力。误差：指被量量与真实量之间的差异.误差的分类（从产生的原因与性质分）：（1）过失误差：指量测人员粗心大意造成的差错。如读或记错数据，这种误差经过努力是可克服的。该误差的表现形式一般是：某量测数据突然异常。若能判定这与事实完全不符，可将其剔除。（2）系统误差（是量测误差的主要误差，也是可消除误差）：产生的原因①方法误差：量测和计算方法不当②工具误差③操作误差④环境误差⑤主观误差疲劳现象：结构在等幅等频或变幅变频的多次重复和反复荷载作用下，由于结构某一部分局部损伤的递增和积累，导致裂纹的形成并逐步扩展，材料的极限强度降低，以致结构在低于相同静力荷载作用情况下被破坏。疲劳试验目的：研究结构性能及其变化规律，确定疲劳极限（疲劳破坏时的强度值）和疲劳寿命（荷载重复作用的次数）。分等幅等频疲劳、变幅变频疲劳和随机疲劳
结构试验：在试验对象(实际结构物、杆件、构件、子结构或其模型)上，以仪器设备为工具，用各种试验技术为手段，在施加各种作用(荷载、机械扰动力、模拟的地震作用、力、温度、变形„„)的工况下，量测与试验对象工作性能有关的各种参数(应变、变形、振幅、频率„„)和实际破坏形态，来评定试验对象的刚度、抗裂度、裂缝状态、强度、承载力、稳定和耗能能力等，确定工程结构对使用要求的符合程度，并用以检验和发展结构的计算理论
工程结构试验的任务 根据不同的试验目的，以实验方式测定结构在各种作用下的相关数据,由此反映结构成构件的工作性能、承载能力和相应的安全度， 为结构的安全使用和设计理论的建立提供重要的依据
工程结构试验的目的：生产鉴定或科学研究1生产鉴定性试验试验对象：实际结构或构件 试验目的：检验产品是否符合结构设计规范及施工验收规范的要求，并对检验结果作出技术结论；该类试验包括a对结构设计和施工进行鉴定（重要或新型结构、新工艺方法施工）b判断改建和加固的工程结构的实际承载能力c为工程事故鉴定提供技术根据；2科学研究性试验a目的: 验证结构设计计算的各种假定；通过制定各种设计规范，发展新的设计理论，改进设计计算方法；为发展和推广新结构、新材料及新工艺提供理论与实践的经验。b内容: 1验证结构计算理论的假定；2为制定或修订设计规范提供依据；3为发展和推广新结构、新材料与新工艺提供实践经验
根据试验目的不同可分：生产性试验和科研性试验。试验荷载性质不同可分：静力（载荷）试验和动力（载荷）试验。静力试验指：试验过程中，加荷导致结构本身运动的加速度效应(惯性力效应)可以忽略不计。1静力试验又可分：单调静力荷载试验、拟静力试验和拟动力试验 。单调静力荷载试验是指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标， 用于研究结构受力性能的试验。2动力试验包括研究动荷载的特性、结构的动力特性及结构在不同性质动荷载作用下的动力反应试验。动荷载的特性：包括作用力的大小、方向、频率及其作用规律等；动荷载的特性试验量测内容：动荷载自身参数和主振源的测定试验；通常采用直接测定法、间接测定法和比较测定法；结构的动力特性包括结构的自振频率、阻尼比、振型等参数。结构的动力反应试验 测定结构在实际工作（或荷载作用）时的振动参数(振幅、频率等)及性状；非破坏性试验指：使用性能检验和承载力检验。为了掌握试验结构或构件由弹性进入塑性甚至破坏阶段时的结构性能和破坏形态等试验资料； 常用于确定结构或模型的实际承载力。
结构试验的一般过程（阶段、环节）： 试验设计、试验准备、试验实施和试验分析等四个阶段； 每个阶段都是围绕试验目的来展开；其中，试验设计阶段是整个试验中最重要且带有全局性的一项工作，是对试验工作进行全面的设计与规划，它与试验大纲一起对整个试验起着统管全局和具体指导用。
试验设计阶段的内容: 试件设计、荷载设计、观测设计、误差控制、安全措施 试验设计1）试件设计a、试件的形状与尺寸 尺寸：在加载设备、承力装置、经费、场地等许可情况下，试件尽量和原型一致，以避免尺寸效应。试件的边界条件：尽量和原结构相同或相似。试件形状：形状可不要求和原结构一样，但要形成和实际工作相一致的应力状态。设计原则：突出研究的主要问题，忽略有影响的次要因素，使试验投入的资源最少，量测的数据易分析与总结。b、试件数量：按正交设计要求确定（研究性试验）或按有关规范要求实施（用于检验性试验） 检验性试验：检测对象选择最能代表产品质量的试件或最不利的试件；试件的外观要进行检查、记录（便于以后数据分析）。 所谓正交设计：把试验结果和试件
数量联系在一起分析的试验安排。即用研究目标的因子数和水平数，按正交表安排试验并确定其数量的设计方法。试件制作要按正交表进行。 所谓因子数：对试验研究目标有影响的因素个数； 所谓水平数：因子可改变的试验档次数； 按正交表安排试件制作并确定其数量。
试验荷载方案设计包括: 试验荷载图式设计、加载装置、加载制度选择、试验方法加载设备.加载装置设计（对加载装置的要求）： 1符合实际状态的边界条件（受力和变形条件），不分担试件承受的试验荷载，也不阻碍试件变形的自由发展；2有足够的强度、刚度和稳定性（支承方式、支撑等条件和受力状态应符合设计计简图，在整个试验过程中保持不变 ），能满足试验要求；3应满足试件支承就位、荷载设备安装、试验荷载传递正确的要求；加载制度：试验进行期间荷载与时间的关系。它包括加荷速度的快慢、每级荷载的大小和每级荷载之间的间隙时间（恒载时间）。其中：对静力结构试验，一般加载过程分：预加载、标准荷载（正常使用荷载）和破坏荷载三个阶段的一次单调静力加载试验；
试验前的预加载： 预载总值小于计算开裂荷载的70%（含自重），或标准荷载的60%，分二、三次加荷、卸载，每级荷载之间恒载时间10分钟。 预载目的： 1压实承力装置之间，构件与装置之间的间隙；2检查装置、仪器设备等工作是否正常；3检验人员组织情况。 施加荷载分级目的： 了解被测参数随荷载变化的情况；控制加载速度；统一加载步调；每级荷载一般为标准荷载10%-20%；有时，为更准确地确定结构工作状态的极限值（如开裂、破坏等），一般在这些极限状态附近以低于5%的标荷加载；间隙（恒载）时间（视变形稳定情况来确定）： 一般钢结构不小于10分钟，砼和木结构不小于15分钟。在标准荷载作用下，一般恒载时间为,钢、钢筋砼、预应力砼结构：大于30分钟,新材料、新工艺、新结构或跨度大于12米结构：大于12小时； 木结构：大于1小时； 拱或砖石砌体：大于3小时,桩基：每小时累计沉降不大于0.1mm; 恒载的目的1让变形充分发展，使应力得到传递与重新分布2弥补短期试验荷载反映长期荷载作用的不足。 选择试验(加载)方法与设备： 依现有条件和试验目的确定加载方法与设备；如： 按试验目的：采用静载或动载进行试验； 静载加载方法有：用重物、机械、气压、液压进行加载等； 动载加载方法有：自由振动、强迫振动等；
试验观测设计（包括确定观测项目、测点部位与数量、选择测试仪器设备）① 量测项目：整体变形（挠度、转角、支座下沉、水平位移等）和局部变形（应变、裂缝、钢筋滑移等）② 测点部位与数量： 部位：在最不利和具有代表性的位置，且便于操作和测读； 数量：在满足目的分析的前提下宜少不宜多。③选择量测仪器设备（对量测仪器设备要求）： a.精度：量测结果的最大相对误差小于5%。b.量程：估算的最大被测值小于仪器量程 2/3或80%。c.满足环境要求。d.尽量选用自动记录设备。e.仪器的规格型号尽可能一致，便于误差控制。f.动测仪器的频响、相位特性和线性范围满足试验要求
1试件制作误差控制方法a.严格按图施工，精心制作。 b.试验前或后测量试件有关尺寸，采用试件的实测尺寸进行理论计算2材料性能误差控制方法：试件制作时预留材料试样，测量其力学性能，理论计算时采用实测材料强度3试验装置误差表现a. 不能模拟边界，即加载对试件产生约束或卸载；b. 杠杆比例太大使杠杆倾斜产生水平分力；c. 分配梁不能正确地分配荷载；d. 滚动支座设置不当等。4试件安装误差： 支座位置、荷载作用点、支座约束条件要严格与设计相符。5仪器误差a仪器安装、使用不当误差和自身的量测误差 b严格按仪器操作规程使用仪器，测量前后进行系统标定减少误差 6试验方法非标准误差： a. 砼
试块的尺寸；b. 加载速率c. 尺寸效应的影响。
加载设备应满足下列要求： ①传力方式和作用点明确，不约束试件的变形。②荷载值精确、稳定，不随时间或环境条件而变化。③能方便分级加、卸载荷。④加荷分级精度、荷载施加的最大值能满足试验要求。⑤加载机构的设计应能多用途，能重复使用。数据的测读原则 ：1同时性原则：即在每级恒载时间结束时开始测读。由于结构的变形与时间有关，所以同时测得的数据才能说明结构在某一承载状态下的实际情况(客观性原则)。2当恒载时间较长时(如在标准荷载下恒载12h)，应测取恒载下变形随时间的变化情况；同样，空载时也应测取变形随时间的恢复情况；应同时记下周围的温度和湿度 。
结构的主要职能是承受荷载等作用，对试件进行有计划的作用是本课程任务之
一。 所谓有计划就是按拟定的荷载图式、加载制度使要求的作用在试件上“再现”。 所谓作用有直接作用和间接作用，其中 直接作用：包括结构自重和作用在结构上的动、静外荷载（力） 间接作用：包括温度变化、地基沉降、结构内部物理化学改变（砼的硬化、碳化、徐变、钢筋的锈蚀、松驰等）引起的作用。 用何种试验荷载应由试验目的而定，1）解决结构强度、刚度、稳定问题可选静载试验2）解决疲劳问题可选匀速脉动荷载3）测定结构动力特性可选：a用不同频率的谐振动荷载确定基频（强迫振动）；b、自由振动（突施力）c风和周围环境的微小振动引起的结构脉动来解决；重物加载的优点：荷载值稳定，适用均布和集中荷载，有利于做长期试验，该法一般用于现场试验。缺点：所能施加的荷载值不大，且加、卸荷时间长、劳动强度大，在均布荷载时不利于仪器的布置。 动力激振加载法包括1 惯性力加载法（按惯性力产生的方法分：a冲击力加载法（初位移法和初速度法）、b离心力加载法c直线位移惯性力加载法）、2电磁力加载法、3现场激振法(人体激振动加载法,人工爆炸激振法,环境随机振动激振法) 试验台座（用以平衡施加在试件上的荷载产生的反力）要求：a.有足够的承载力200KN/m—1000KN/m b.尺寸：长、宽＞10m 可同时进行多个试验c.足够的刚度（保证试验时变形很小）对铰支座的基本要求是：1保证试件在支座处能自由转（滚）动，试件在支座处力的传递。2如果试件在支承处没有预埋支承钢垫板，试验时必须另加垫板。其长度不小于试件支承处的宽度。支墩 1本身的强度必须进行计算，以保证试验时不致发生过度变形；2在试验室内一般用钢或混凝土制成的专用支墩。支墩在现场多用砖块临时砌成，支墩上部应有足够大的平整支承面，最好在顶部铺钢板和钢梁 3支承面积要按地耐力复核；4为了精确量测试验结构的挠度，要求支座和地基有足够的刚度与强度，在试验荷载下的总压缩变形不宜超过试验构件挠度的1/10。
试验量测技术与量测仪表1在工程结构试验中，当试件受到的外部作用(如力、位移、温度等)，试件必有反应(如应变、应力、裂缝、位移、速度、加速度等)。 2通过对“作用”与“反应”的量测、采集和分析处理，可以了解试件的工作特性．从而对结构的性能做出定量的评价。 3为了采集到准确、可靠的数据，应该采用正确的量测方法，选用可靠的量测仪器设备。 试验量测技术包括：①量测方法（如何量测）；②量测仪器（了解或熟悉：原理、功能和使用方法）；③量测误差分析（量测数据多大程度反映客观事物）。
对试验（研究）人员的要求①根据已学的力学、钢砼等知识，确定在什么位置测什么参数和参数对论点的帮助。②对有关的量测仪表的原理、功能、使用技术有所了解（这样能正确的选用、使用仪器设备）。③对获取的量测数据可靠性要有论断，即所测数据误差有多
量测仪表的组成：感受部分、放大部分、显示记录部分。a感受部分：从测点处获得被测信号（应变、位移、电压）并传给放大部分的仪器。一般它与试件是接触的。b放大部分：把感受信号通过各种原器件（杠杆、齿轮、电压、电流、电荷、电感、棱镜等）转换放大后传给显示记录部分的仪器。 c显示记录部分：把放大部分传来的信号通过指针或数码管或存储器或磁带记录机等进行指示、显示或记录。 当w/w01,1 时，拾振器的反应是振动体的位移，称位移计当 w/w01,1时，拾振器反应的示值与振动体的速度成正比,为速度计.当/01时, 拾振器反应的示值与振动体的加速度成正比,,加速度计
量测仪器的主要指标1）量程：仪器能测量的最大输入量与最小输入量之间的范围称为仪器的量程或量测范围。 2）刻度值：仪器指示装置的最小刻度所指示的值。 3）分辨率：使仪器指示值发生变化的最小输入值。 4灵敏度K：单位输入量所引起的仪表指示值的变化。 对于不同物理量的量测仪器，其灵敏度的单位各不相同，如百分表的灵敏度单位是mm/mm。使用时应查对其说明书。 所选用的仪器在量测范围内，K要为常数，即K的输出特性曲线为直线。 5）精确度：是指仪表指示值与被测真值的符合程度，简称精度。常以最大量程时的相对误差来表示 。例如，一台精度为0.2级的仪表，指测定值的误差不超过最大量程的±0.2％。即测定值的最大误差÷量程＜±0.2℅.6）滞后：同一输入量正反两个行程输出值间的偏差称为滞后（正行程：仪器的输入量从起始值增至最大值的测量过程；反行程：输入量由最大值减至起始值的测量过程） 。常以满量程中的最大滞后值与满量程输出值之比表示。7）零位温漂和满量程热漂移： 8）线性范围（动测仪表）： 9）频响特性（动测仪表） 仪器在不同频率下灵敏度的变化特性。常以频响曲线(一般以对数频率值为横坐标，以相对灵敏度为纵坐标)表示。在进行高频动态量测时，应将使用频率限制在频响曲线的平坦部分以免引起过大的量测误差。对于传感器，提高其自振频率将有助于增加使用频率范围。
10）相移特性（动测仪表） ： 实际振动参量与量测出的参量在时间上产生的延迟叫相移。常 以仪器的相频特性曲线来表示其相移特性。 造成相移的原因是：机械信号转换成电信号再经放大、记录等的耗时。 对仪器的要求是：在使用频率范围内，输出信号相对于源信号的相位差应不随频率改变而变化。否则对于具有不同频率成分的复合振动将会引起量测结果失真。仪表选用原则1量程及精度要求：最大量测值不超过2/3量程，最小刻度不大于被测值的5%，动态试验：线性范围、频响特性及相位特性2不影响结构的工作，自重、体积及夹具3仪器仪表种类尽量少，精度要相配4考虑环境情况。L标距取法：混凝土：≥最大卵石粒径的2～3倍 砖石 大于4皮砖石 木材：≥20cm 钢材：小标距（视应力梯度而定。接桥的桥路类型：半桥：AC上半边桥臂接两个应变片（均受力作用），AC下半边桥臂接仪器内部的两个固定精密电阻组成（画图）；全桥：四个臂上全接入应变片；¼桥：AB接工作片，BC接温度补偿片（仅受温度作用）；
温度补偿技术 温度效应的产生：试件与应变片同时受温度作用，但二者材料的线膨胀系数不同，故会产生附加的温度应变；消除温度效应常用方法：①温度补偿片法（1/4桥）②工作片互补法；所谓温度补偿片（消除温度效应的电阻片）：1对于1/4桥该片a . 仅受温度作用且b . 粘贴的材料与工艺和工作片相同，c . 必须放在相同的温度场中。2对于半、全桥量测：临桥上的电阻片即是工作片又是补偿片，称为互为补偿，此法不适合砼等非均匀材料的量测。这是因为：在非弹性阶段，相同力在不同点（弹与塑）产生的应变不一样。
¼桥一片补偿片可进行单点或多点补偿一个应变片多点补偿工作片的数：钢结
构：20个 混凝土：10个；采用不同的接桥方法可以达到以下目的：¼桥接法：消除温度产生的应力、省电阻片、省粘贴工作量 半桥和全桥接法：除温度产生的应力；消除不利因素（作用）影响；提高测量精度，即增大桥臂输出系数。 （应变）测点的布置原则（1）在满足研究目的时，测点宜少不宜多，突出重点。如对于对称结构只要在半跨上布置测点，在另半跨上重要位置布点较核 （2）测点布置在最危险截面（控制截面）内力最大处，且电阻片的数量≥所求内力参数的个数（3）为校核量测数据，或消除几何弯曲造成的偏心影响，一般在截面的对称点布置一定数量的电阻片（4）为校核测量仪器，可在仪器上接试件的不受力处的应变片（5）双向受力的板壳结构，要测取主应力的大小和方向，可在测点处贴电阻应变花（6）测点布置对试验工作要方便、安全。所谓方便指：尽量使测点集中，以节省仪设布置等的试验工作量。所谓安全指：避免因试件破坏时损伤人员及仪设，因此要有保护措施和对策。
位移是试件受作用后最直观反映，它概括了结构总的工作性能。通过位移的测定可了解试件刚度及其变化；区分试件弹性与非弹性性质；试件任何部位的异常变形或局部损坏都会在位移上得到反映。量测内容：挠度、节点的相对位移，转动（悬臂构件根部或扭转位移）、支座的变位、试件平面外的变形、压缩变形。 量测仪器：1．机械式百分表和千分表 2．张拉式位移传感器3．电阻应变式位移传感器4．滑动电阻式位移传感器5．线性差动电感式位移传感器
挠度量测布置位置及数量：1）二支座：目的是：量测支座铁板之间的间隙与支座基础的沉降，或量测支座水平位移； 2）特征点下：包括位移最大处[如跨中、悬臂（端点和根部转角）]，位移突变处（如集中荷载处、屋架节点处等），这样做的目的是能较准确地确定或绘制试件的位移（挠）曲线。 3）对于双向板，空间壳沿二跨度方向或主曲率方向布置（每一方向不少于5点）； 4）布点数量：一般每一方向不少于5点（支座、跨中、特征点下）跨度大于6m可适当增加，宽度大于600的构件沿边缘布置二排（目的是防止转动变形造成单排量测失真）。 静载试验：是用物理力学方法测定结构在静荷载下的反应，分析判定结构的工作状态与受力情况。 静载试验是结构试验中最基本、最常见的试验。这是因为： ①绝大多数结构主要承受起主导作用的静荷载； ②试验设备和方法相对动载试验来说简单易实现； ③是解决结构强度、刚度、稳定问题的最基本方法； 可用“拟静力”或“拟动力” 的静力方法解决动荷载作用问题； 静载试验中最常见的是单调加载静力试验即荷载从“零”开始一直加到构件破坏；此中要考虑时间效应的修正。试验荷载：根据试验目的在试验对象上“再现”要求的荷载。量测数据包括：淮备阶段和正式试验阶段采集到的全部数据（原始数据）。 原始资料应包括以下内容： ①试件的实际尺寸（含测点截面，保护层厚度等），有无损伤，实际安装尺寸（试验跨加载点等）。 ②材料辅助试验的结果。 ③试验大纲和实施过程（制作、安装等）的变动情况记录。 ④测试原始数据，裂缝及变形图。 ⑤试验过程中的异常情况记录。 ⑥破坏形态的说明，以及图示与照片。 整体变形量测的测点布置1、测点应布置在试件截面中轴线上或该线二侧的对称位置2梁、板结构测挠度最少布3个测点，若要测挠度曲线最少布5个测点，当跨度较大（＞6m）时要7个:；3、板宽>600mm要双排布置（防翘）；框架水平位移X、Y向都要布置；局部变形（应变）测量的测点布置1截面应变测点的数量和位置：同一截面上的应变测点数目一般不少于2个点，也不少于内力种类的数目或待求量的个数；2拉压构件：测点一般布置在中和轴或最小惯性矩轴；因为这里的应变最能反映真实应变，即使试件截面有初曲、质量分布不均匀，或加载点不是很准确，
由于在对称轴、中和轴上布置测点，也不会影响测试的精确度；3试件受轴力和单弯作用：测点对称布置在控制截面的最小惯性矩轴处，因为截面上这里的应变最大；4壳的测点布置：板壳各点均受双向应力，且主应力方向不明，故在对称区域每测点均采用应变花的形式；5试件受轴力、双向弯矩作用：测点布置在控制截面的四角边缘处，因四个角的应力反映了截面内力的控制值；6应变计的标距方向应与试件法向应力方向一致；7控制截面：一般是正负弯短最大或剪应力最大的截面或弯短有突变的截面；对于变截面梁，有时也需在截面突变处设测点。出现下列破坏标志的即为结构达承载力极限状态 1）钢或钢筋屈服：当某测点应变值达 时，便说明试件以处极限状态，或钢筋被拉断（未布测点处）2）砼被压坏，以压区出现水平裂缝或斜裂缝处砼被压碎或被劈裂为标志3）最大垂直或斜裂缝宽度达1.5㎜4）挠度达：L/50或悬臂L/25或超过规范允许值5）锚固破坏或主筋端部砼滑移0.2㎜6）局部承压破坏。柱子正位试验：轴心受压柱：荷载作用点的确定，一般先定在构件的几何中心，后再进行物理对中。即：在几何对中后加20％～40％的试验荷载，测量构件中央截面两侧或四侧的应变，看其是否相等，否则调整作用力的轴线，使各点应变均匀为止。调整后的轴线即为物理中心；物理对中后即可进行加载试验。偏压试件：在物理对中后，沿中线量出偏心距，再把加载点移至偏心距的位置上，进行试验。加载：用长柱试验机或液压加载系统;每级加载量为极限荷载(1/15-1/10)，接近开裂和破坏荷载时，每级减至原来的1/3-1/2。柱子试验量测项目和测点布置：荷载计量：力传感器;挠度：百分表或位移传感器;曲率：曲率计 砼应变：应变片+应变仪，应变片后贴。钢筋应变：应变片+应变仪，应变片预埋或开洞后贴。整体变形量测数据整理要点 1、结构和设备自重对挠度的修正2、支座沉降修正3、短期荷载的跨中挠度4、支座测点偏移修正5、短期（试验）跨中挠度换算长期挠度的修正。 动、静试验相比具有如下特点：（1）动荷载的值是随时间变化的，而静荷载只要不再施加荷载它不随时间而变化；（2）结构动力反应与结构自身的动力特性（结构固有参数）密切相关。 动荷载试验测试内容：1）动荷载的特性：包括作用的大小、方向、频率及作用规律，是结构动力分析和隔振设计的基本参数。2）结构的动力特性：包括结构的自振频率、阻尼比、振型等参数。它由结构的形式、刚度、质量分布、材料特性及构造连接等因素所决定，与外荷无关；是进行抗震计算、解决结构共振、诊断结构累积损伤的基本依据。3）结构动力反应包括测点处的振幅、频率、速度、加速度、动变形等。结构动力反应的测定：测量和分析方法与振型确定方法相同。振型：结构按其固有频率振动时，由惯性力引起的弹性变形曲线，属于结构的动力特性，与外荷载无关。振动变形图：结构在特定荷载下的变形曲线，一般不与结构的某一振型一致。根据振动变形图，可以确定结构的动内力。误差：指被量量与真实量之间的差异.误差的分类（从产生的原因与性质分）：（1）过失误差：指量测人员粗心大意造成的差错。如读或记错数据，这种误差经过努力是可克服的。该误差的表现形式一般是：某量测数据突然异常。若能判定这与事实完全不符，可将其剔除。（2）系统误差（是量测误差的主要误差，也是可消除误差）：产生的原因①方法误差：量测和计算方法不当②工具误差③操作误差④环境误差⑤主观误差疲劳现象：结构在等幅等频或变幅变频的多次重复和反复荷载作用下，由于结构某一部分局部损伤的递增和积累，导致裂纹的形成并逐步扩展，材料的极限强度降低，以致结构在低于相同静力荷载作用情况下被破坏。疲劳试验目的：研究结构性能及其变化规律，确定疲劳极限（疲劳破坏时的强度值）和疲劳寿命（荷载重复作用的次数）。分等幅等频疲劳、变幅变频疲劳和随机疲劳