第二章结构试验设计案例

试验设计
正交表的特点是在分析某因子对结果的影响时，该 因子取某一水平时，其它因子的各个水平都要取到了， 最后取结果的平均值，作为在该因子在此水平下的试验 结果。 正交表试验与全因子试验在使用中各有特点。在优 化截面面积、砂浆强度和垂直应力这三个因素的时候， 选正交表试验比较好，因为它经过很少的试验就可以选 出各个因素，哪个因素最好的。但是，在建立抗剪强度 和这三个因素的理论关系时，选全因子试验比较确切。 但是不能反映单个因子与目标函数之间的关系。
试验设计
试验1中：截面是采用第一水平，而砂浆也是第一水平，垂直应力是第一水 平，得出一个抗剪强度值 ；试验5中：截面是采用第二水平，而砂浆也是第一 水平，垂直应力是第二水平，得出一个抗剪强度值；将两个强度的平均值作为 砂浆取第一水平时的抗剪强度值，同样与砂浆取第二水平时的抗剪强度值相比 较来分析砂浆强度对抗剪强度的影响 ；
试验设计
2.结构试验的荷载设计 试验加载方案除了与试验目的有直接关系外，还与试验对象的结构类型、构 件在试验室的空间位置有关。 (1).结构类型和搁置位置 承受均布荷载的板、壳结构采用重力加载施加均布荷载或采用若干组不连续 的集中力等效代替均布荷载。 承受竖向力和水平力的墙柱，采用集中力加载方案； 试件在试验时的空间位置有以下几种： 正位试验：与实际工作状态一致； 反位试验：便于裂缝观察； 卧位试验：降低试验装置高度，便于仪表安装、读数； 原位试验：支撑、边界条件与实际一致；
Βιβλιοθήκη Baidu
B. 科学研究试验：服务于科研目的 试件数目即试验量也是一不可忽视的问题，试验量的大小直接关系到能否满 足试验目的任务及整个试验的工作量问题，受研究经费及时间期限的限制。 试件的数量主要取决于两个因素：参数的多少（因子数）和其相应的各种状 态（水平数）。 根据因子和水平数的不同搭配，试验可分为两种：全因子试验和正交试验。 全因子试验考虑了因子和其水平数的所有可能组合情况而形成的试件数目。 正交试验设计法则是利用正交表安排多因子试验，这两种试验的各有特点。
等效荷载图示
试验设计
(3).试验荷载计算 生产检验性试验的试验荷载： Qd G GK Q QK 承载力极限状态： QS GK QK 正常使用极限状态：
科学研究性试验的试验荷载 控制截面实际承载力极限状态：
c Su R( f c0 , f s0 , a 0 .....)
试验设计
(4).试验加载程序 不同性质的试验采用不同的加载方案, 静力试验加载程序
框 架 结 构 梁 柱 构 件 试 验
试验设计
(2). 试件尺寸 试验试件尺寸可分为真型和模型两类。试件尺寸受尺寸效应、构造要求、试 验设备和经济条件的限制，动力试验试件尺寸还受试验激振加载条件的限制。 思考：何谓尺寸效应？为何混凝土立方体抗压强度判定中引入一尺寸修正系数？
模 型 振 动 台 试 验
试验设计
结 构 试 验 流 程 图
试验设计
2、工程结构试验试件设计
试件设计包括试件形状的选择、试件尺寸和数量的确定及构造措施的研究考 虑，应满足结构与受力的边界条件、试验的破坏特征、试验加载条件的要求，以 最少的试件数量获得最多的试验数据，满足任务要求。 (1). 试件形状 目的：构造一个与实际受力相一致的应力状态。 要求：便于试验加载和安全试验。
试验设计
试件2中：截面是采用第一水平，而砂浆也是第一水平，垂直应力是第二水平，得 出一个抗剪强度值 ；试验6中：截面是采用第二水平，而砂浆也是第一水平，垂直应力 是第二(一)水平，得出一个抗剪强度值；全因子试验实际反应出两个问题:一个是在其 它因素都不变的条件下，单单变一个因素，可以看 到试验结果的变化情况,二是反应两个因素的交互作用。
钢架构件教学试验
试验设计
(2). 试件数量 A. 生产鉴定性试验：按照试验任务的要求有明确的试验对象。 对于顶制构件的质量检验和评定，按《预制混凝土构件质量检验评定标准》 (GBJ 321—90)的规定抽样检验。检查数量；对于成批生产的构件，应按同一工 艺正常生产的不超过1000件且不超过3个月的同类型产品为一批，当连续检验10 批且每批结构性能均符合《标准》规定的要求时，对同一工艺正常生产的构件， 可改为不超过2000件且不超过3个月的同类型产品为一批。在每批中应随机抽取 一个构件作为试件进行检验。 “同类型产品”是指同一钢种、同一混凝土强度等级、向一工艺和同一结构形式 的构件。
第二章 结构试验设计
安徽工业大学建工学院
试验设计
第二章 试验设计
本章重点：1．理解结构试验设计中试件设计、荷载设计和量测设计三个主要部 分的内容以及它们之间的相互关系； 2. 在试件设计中要注意尺寸效应的影响，要考虑边界条件的模拟和 满足试验加载、量测的要求。
1、工程结构试验流程
结构试验设计是整个结构试验中极为重要的并且带有全局性的一项工作。它 的主要内容是对所要进行的结构试验工作进行全面的设计与规划，从而使设计的 计划与试验大纲能对整个试验起着统管全局和具体指导作用。 工程结构试验是一项细致而复杂的工作．因此必须进行很好的组织与设计， 按照试验的任务制定试验计划与大纲，并通过试验计划与大纲的执行来完成。在 整个试验工作中．试验人员必须严肃认真，不然不仅无法实现预期的试验目的， 而且会带来人力、物力与时间的浪费、影响试验结果，甚至导致整个试验的失败 或发生安全事故。只有在试验前做好试验的筹备工作对试验过程中可能出现的情 况事先有所估计，并采取相加措施，及时整理分析并充分利用所取得的试验成果， 才能够做到使用最小的试验耗费取得最大的研究成果。
试验设计
(2). 试验的荷载图式 试验荷载在试件上的布置形式称为加荷图式，荷载图式应与结构设计计算荷 载图式相一致；否则应采用与计算简图相似的等效荷载图式。 等效加荷图式应满足： 1、等效荷载产生的控制截面上的主要内力应与计算内力值相等； 2、等效荷载产生的主要内力图形与计算内力图形相似。 3、由于等效荷载引起的变形差别，应给予适当的修正。 4、控制截面内力等效时，其次要截面上的内力应与设计值接近。