《结构模型和试验技术》求取 ⇩

目录1

1 结构工程物理模型简介1

1.1 引言1

1.2 结构模型的定义和分类1

1.2.1 模型分类1

1.3 关于模型的简单回顾3

1.4 结构模型和实施规程4

1.5 几何比例的选择5

1.6　模拟方法5

1.7 模型分析的优点和局限性6

1.8 结构模型的精度7

1.9　模型实验室8

1.10　模型研究实例8

1.10.1　研究实例A，美国环球航空公司飞机库结构模型8

1.10.2　研究实例B，三姊妹桥梁9

1.10.3　研究实例C，多层钢筋混凝土框架10

1.10.4　研究实例D，预制混凝土大板建筑13

2 结构模型理论17

2.1 引言17

2.2 量纲和量纲一致性17

2.3 量纲分析19

2.3.1 白金汉π定理21

2.3.2 量纲独立性和π项的形成22

2.3.3 量纲分析的用途24

2.3.4 应用量纲分析时的一些其它问题25

2.4 结构模型27

2.4.1 具有全相似的模型27

2.4.2 和全相似有关的技术难点29

2.4.3 具有第一级相似的模型30

2.4.4 失真模型31

2.5 相似要求32

2.5.1 钢筋混凝土模型33

2.5.2　混凝土砌体模型35

2.5.3 受热力荷载的结构36

2.5.4 受动力荷载的结构39

3 弹性模型——材料和制作技术40

3.1 概述40

3.2 弹性模型的材料40

3.3 塑料41

3.3.1 热塑性塑料和热凝性塑料41

3.3.2 塑料的拉、压和弯曲特性43

3.3.3 塑料的粘弹性性能44

3.3.4 塑料的机械特性45

3.3.5 聚酯树脂混合方解石填料的机械特性46

3.4 塑料的时间影响——计算与补偿47

3.4.1 与时间有关的弹性模量和泊松比的确定48

3.4.2 计及时间影响的加载方法49

3.5.2 温度影响和有关热影响问题51

3.5 加载速率、温度和环境的影响51

3.5.1 应变速率对塑料机械特性的影响51

3.5.3 热膨胀系数52

3.5.4 热传导性52

3.5.5　软化和脱模温度53

3.5.6 相对湿度对塑料特性的影响53

3.6 与塑料模型有关的特殊问题53

3.6.1 原型体系的徐变模拟53

3.6.2　泊松比问题54

3.6.3 塑料商品的厚度变化54

3.6.4 辗压过程对弹性模量的影响54

3.7 弹性模型的制作方法55

3.7.1 模型制造应考虑的因素56

3.7.2 二个或几个部件组成的模型拼装方法56

3.7.3 热成型法57

3.7.4 壳体模型的塑落成型法或重力成型法58

3.7.6 热成型的制造误差59

3.7.5 真空成型法59

3.7.7 塑料模型的浇注60

3.7.8 金属壳体旋压成型60

3.8 弹性模型在设计和试验研究中的应用60

3.9 利用间接模型确定影响线和影响面——Müller-Bresl au原理61

3.10　Beggs变位仪61

3.11　结语63

4 非弹性模型：混凝土及砌体结构材料63

4.1 概述64

4.2 原型和模型混凝土64

4.3 混凝土的工程性质65

4.3.1 原型和模型混凝土——微型结构效应66

4.4 无侧限抗压强度及应力-应变关系66

4.4.1　原型混凝土66

4.4.3 原型和模型混凝土应力-应变特征的比较67

4.4.2　模型混凝土67

4.4.4 混凝土的徐变及徐变恢复68

4.4.5　骨料含量的影响69

4.4.6 应变速率的影响72

4.4.7　水分散失的影响72

4.4.8 强度-龄期关系以及养护72

4.4.9 抗压强度的统计变异性74

4.5 混凝土的抗拉强度76

4.6 原型和模型混凝土的弯曲性能77

4.6.1 试件的尺寸和特性77

4.6.2 应力-应变曲线77

4.6.3　弯折模量随试件尺寸的变化情况78

4.6.4　加载速率78

4.6.5 应变梯度的影响80

4.7 抗拉与抗剪性能80

4.7.1　劈裂抗拉强度80

4.7.3 劈裂抗拉强度与龄期的关系82

4.7.2 圆柱体模型的劈裂试验结果82

4.7.4 劈裂抗拉强度与弯曲强度之间的相互关系83

4.8 模型混凝土的设计配合比85

4.8.1 概述85

4.8.2 模型材料比例的选择85

4.8.3 原型性质的模拟85

4.8.4 影响混凝土力学性质的重要参数86

4.9 各研究者所用模型混凝土配合比摘要87

4.10　石膏砂浆94

4.10.1　养护和密封方法96

4.10.2　力学性质96

4.11　砌体结构模型97

4.11.1　概述97

4.11.2　材料性质98

4.11.3 制作工艺102

4.11.4 基本强度性质103

4.12　结语107

5.1 概述109

5.2 钢材109

5.2.1 钢筋109

5 非弹性模型：结构钢和钢筋109

5.2.2 结构钢110

5.2.3 预应力钢筋110

5.3 结构钢模型111

5.4 小比例模型的钢筋113

5.5.1 模型预应力钢筋及其锚固系统114

5.4.1 各研究者所采用的模型钢筋114

5.5 模型预应力钢筋及其技术114

5.5.2 模型的预应力技术115

5.6 钢筋混凝土模型用的钢筋120

5.6.1 小模型用的钢丝120

5.6.2 黑退火钢丝用作模型钢筋122

5.6.3 市场供应的变形钢丝用作模型钢筋123

5.7.2 制作方法128

5.7 模型钢筋的制作128

5.7.1 概述128

5.7.3 钢筋位置的精度129

5.8 模型钢筋的粘结特性129

5.9 粘结相似性133

5.10　钢筋混凝土构件中的开裂相似性以及总变形相似性135

5.11　结语139

6 材料体系和模型的尺寸效应140

6.1 概述140

6.2 影响尺寸效应的因素140

6.3 尺寸效应的理论研究141

6.3.1 经典的纤维束强度理论141

6.3.2 最弱环理论143

6.3.3 其它理论研究144

6.4 素混凝土的尺寸效应——试验工作145

6.3.4 理论研究的评述145

6.4.1 影响尺寸效应的试验因素146

6.4.2 尺寸效应的试验研究147

6.4.3 试验研究的评述149

6.4.4 水泥砂浆的抗拉和弯曲强度150

6.4.5 抗拉强度试验工作的评述155

6.4.6 混凝土持久性能的尺寸效应155

6.4.7 石膏砂浆中的尺寸效应156

6.5 钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土的尺寸效应157

6.5.1 粘结性能157

6.5.2 开裂模拟（使用条件）158

6.5.3 极限强度（荷载-变形性能）158

6.6 金属和钢筋的尺寸效应159

6.7 砌体砂浆的尺寸效应159

6.8 结语161

7.2.1 荷载反力系统162

7.2 荷载类型和加载系统162

7.1 引言162

7 加载系统与试验技术162

7.2.2 非连续荷载的加载装置164

7.2.3 气压和真空加载系统164

7.3 不连续荷载与分布荷载的比较167

7.4 薄壳和其它模型的加荷技术169

7.4.1 真空和气压加荷169

7.4.2 不连续荷载系统172

7.4.3 荷载间距效应173

7.5 压屈加荷技术和侧移结构加荷技术175

7.5.1 壳体的失稳175

7.5.2 产生侧移的结构176

7.6 其他加荷装置179

7.6.1 热荷载179

7.6.2 自重效应179

7.7 结语180

8.2 量测的参数181

8 试验装置原理及其应用181

8.1 概述181

8.3 应变测量182

8.3.1 机械式应变计182

8.3.2 电测应变计183

8.3.3 电阻应变仪的线路及其应用187

8.4 位移测量199

8.4.1 机械式千分表199

8.4.2 线性可调差动变压器式位移计199

8.4.3 线性电阻电位差计200

8.5 应变场的应变测量和裂缝检测方法201

8.5.1 脆性涂层201

8.5.2 光弹贴片202

8.5.3 其它的裂缝检测方法202

8.6 应力和力的测量202

8.6.1 荷重传感器的类型及尺寸203

8.6.2 埋入式应变计和应力栓205

8.6.3 其它量测仪表207

8.7 温度测量方法208

8.8 徐变、收缩和含水量测量209

8.9 数据采集和处理210

8.9.1 各种数据采集系统211

8.10 结语212

9 结构模型的精确性和可靠性214

9.1 概述214

9.2 结构模型研究中的误差214

9.3 误差的类别216

9.3.1 过失误差216

9.3.2 随机误差216

9.3.3 系统误差217

9.4 量测结果的统计分析217

9.4.1 概率密度函数217

9.4.2 正态概率密度函数219

9.4.3 契比雪夫不等式223

9.5 随机误差的传递224

9.6 混凝土模型的准确性229

9.6.1 尺寸及其制作准确性229

9.6.2 材料特性234

9.6.3 试验和量测结果的准确性235

9.6.4 试验结果分析中的精度236

9.7 模型试验结果的总体可靠性236

9.8 时间和费用对模型精度的影响238

9.9 结语239

10　模型应用的研究实例240

10.1 引言240

10.2 模型应用240

10.2.1 建筑结构240

10.2.2 桥梁结构246

10.2.3 特殊结构256

10.3.1　研究实例A，美国环球航空公司（TWA）飞机库结构271

10.3 研究实例271

10.3.2　研究实例B，三姊妹桥梁274

10.3.3　研究实例C，多层钢筋混凝土框架278

10.3.4　研究实例D，预制混凝土大板房屋建筑289

11　承受风、爆炸、冲击和地震荷载的结构模型289

11.1 引言299

11.2 相似要求299

11.2.1 概述299

11.2.2 弹性结构的振动299

11.2.3 流体弹性模型302

11.2.4 爆炸和冲击荷载模拟303

11.2.5 结构地震模拟305

11.3.1 钢结构的动力特性306

11.3.2 钢筋混凝土306

11.3 动力模型材料306

11.4 动力模型试验的加载系统309

11.4.1 振动试验和共振试验309

11.4.2 风洞试验309

11.4.3 激波管和爆炸洞310

11.4.4 振动台312

11.5 动力模型实例312

11.5.1　自振频率和振型312

11.5.2　房屋建筑和结构的气动弹性模型研究315

11.5.3　爆炸对防护结构的效应320

11.5.4　钢筋混凝土框架和桥梁的地震模拟323

11.6　多伦多市政大厅风洞试验研究实例328

11.6.1 课题328

11.6.2 试验程序328

11.6.3 试验技术329

11.6.4 结论329

附录　本书常用缩写词和英制与国际单位制符号对照331