复杂工程结构试验设计与分析

本书系统阐述复杂工程结构试验的理论体系与实践方法.全书共分8章:第1章阐述研究背景与理论基础;第2章详细解析工程结构试验的设计原则与优化方法;第3章全面介绍静、动态加载技术及现代量测手段;第4章深入探讨相似理论及其在缩尺模型试验中的关键应用;第5章重点讲解试验数据的采集、处理与误差分析方法;第6章和第7章分别针对工程结构静载与动载试验,系统阐述承载力测试、变形特性分析以及振动、冲击、疲劳等动力响应测试技术;第8章通过典型工程案例,综合演示复杂结构试验的全流程分析方法.本书突出理论与实践深度融合的特色,既注重相似理论、模型设计等基础理论的严谨性,又强调现代测量技术、数据处理方法等实践环节的创新性,特别结合建筑、桥梁及隧道方向的典型案例,体现学科交叉特点.内容编排兼顾教学系统性与工程实用性,既适合作为土木工程研究生核心课程教材,也可作为相关领域科研人员与工程技术人员的专业参考用书,对提升复杂工程结构试验研究能力具有重要指导价值.

目录
第1章 绪论 1
1.1 工程结构试验的任务 1
1.2 工程结构试验的分类 1
1.2.1 按结构的受载性质分类 2
1.2.2 按时间长短分类 2
1.2.3 按结构尺寸分类 2
1.2.4 按结构允许破损程度分类 3
1.3 工程结构试验及测量技术的研究进展与现状 3
1.3.1 传统应变测量技术 3
1.3.2 数字图像相关技术 4
1.3.3 近景摄影测量技术 5
1.3.4 天基地质灾害监测技术 7
1.3.5 空基地质灾害监测技术 8
1.3.6 地基地质灾害监测技术 10
第2章 工程结构试验设计概述 17
2.1 工程结构试验的主要流程 17
2.2 结构试验的基本原则 20
2.2.1 对照性原则 20
2.2.2 单一变量原则 20
2.2.3 科学性原则 21
2.3 工程结构试验的构件设计 21
2.4 试件尺寸及数目 22
2.4.1 试件尺寸 22
2.4.2 试件数目 23
2.4.3 试件构造措施设计 27
2.5 工程结构试验荷载设计 28
2.6 建筑结构试验的观测方案设计 29
2.7 材料的力学性能与结构试验的关系 31
2.8 结构试验大纲和试验基本文件 32
第3章 工程结构试验加载与量测技术 34
3.1 工程结构试验加载与量测技术的发展概况 34
3.1.1 中华人民共和国成立初期到1978 年改革开放前的复兴时期 34
3.1.2 1978－1999 年的振兴时期 35
3.1.3 2000 年到现在的发展时期 36
3.2 结构试验荷载及加载方法 38
3.2.1 重力加载法 38
3.2.2 液压加载法 39
3.2.3 大型结构试验机加载 40
3.2.4 机械力加载法 50
3.2.5 气压加载法 50
3.2.6 惯性力加载法 51
3.2.7 电磁加载法 53
3.2.8 人激振动加载法 54
3.2.9 人工爆炸加载 54
3.2.10 环境随机振动加载 54
3.3 结构试验荷载装置和试验台座 55
3.3.1 试件支承装置 55
3.3.2 试验加载辅助设备 56
3.3.3 结构试验台座 57
3.4 试验的数据采集和测量仪器 59
3.4.1 数据采集的仪器分类 60
3.4.2 结构试验对测量仪器的要求和仪器标定 60
3.4.3 仪器的工作原理 61
3.4.4 应变测量仪器 61
3.4.5 位移测量仪器 64
3.4.6 应变片的选择 64
3.4.7 常见的测量方法 66
第4章 相似理论与模型试验 67
4.1 模型试验原则、特点及适用范围 67
4.2 模型试验理论基础 67
4.2.1 几何相似 67
4.2.2 质量相似 68
4.2.3 荷载相似 68
4.2.4 物理相似 68
4.2.5 时间相似 69
4.2.6 边界条件和初始条件 69
4.3 相似理论基本概念 69
4.3.1 相似指标 69
4.3.2 相似判据 70
4.3.3 单值条件 70
4.3.4 相似误差 70
4.4 相似理论 70
4.4.1 相似第一定理 70
4.4.2 相似第二定理 71
4.4.3 相似第三定理 72
4.5 量纲分析 73
4.5.1 量纲的基本概念 73
4.5.2 量纲的相互关系 74
4.5.3 量纲分析计算例题 74
4.6 模型设计 75
4.6.1 模型的类型分类 76
4.6.2 模型几何尺寸的确定 76
4.7 模型材料的选择 77
4.7.1 满足的要求 77
4.7.2 常用结构模型试验材料 77
4.8 模型制作 78
4.8.1 混凝土结构模型 78
4.8.2 砌体结构模型 79
4.8.3 金属结构模型 79
4.8.4 有机玻璃模型 79
4.9 模型加载方法 79
4.9.1 集中力加载 79
4.9.2 面力加载 79
4.9.3 体力加载 80
4.9.4 预应力加载 80
4.9.5 动力加载 80
4.10 相似理论与模型试验案例 80
4.10.1 相似理论的应用及实例分析 80
4.10.2 相似理论的分析思路 81
4.10.3 模型试验相似条件 82
4.10.4 模型设计的步骤 82
4.10.5 钢筋混凝土和砌体模型设计物理量的选择 83
第5章 工程结构试验数据处理 85
5.1 数据处理的基本原则及方法 85
5.2 误差分析 86
5.2.1 量测数据的种类 86
5.2.2 误差的概念及分类 86
5.2.3 异常数据的取舍 88
5.3 数据修正 89
5.3.1 荷载及支座的修正 89
5.3.2 应变量测数据修正 90
5.4 试验结果的表达 90
5.4.1 列表表示法 90
5.4.2 图像方式 91
5.4.3 函数方式 92
第6章 工程结构静载试验 95
6.1 试验准备 95
6.1.1 制订试验计划 95
6.1.2 试件检查 95
6.1.3 仪器设备标定 95
6.1.4 材料试验 95
6.1.5 应变片粘贴 97
6.2 钢筋混凝土梁正截面受弯承载力试验 98
6.2.1 试验装置 98
6.2.2 加载方式 98
6.2.3 试件设计 100
6.2.4 量测内容 102
6.3 试验结果整理与分析 103
6.3.1 数据处理方法 103
6.3.2 试验结果整理 104
6.3.3 试验结果分析 107
第7章 工程结构动载试验 108
7.1 概述 108
7.2 结构动力特性的测定 108
7.2.1 自由振动法 108
7.2.2 强迫振动法 109
7.2.3 结构阻尼系数的测量 109
7.3 结构振型的测量 111
7.4 脉动法测量结构动力特性 111
7.5 结构动力反应试验 112
7.6 工程结构疲劳检测 113
7.6.1 疲劳试验内容 113
7.6.2 疲劳试验加载设计 113
7.6.3 观测设计 114
7.6.4 疲劳试验的试件安装 114
7.7 结构抗震试验 115
7.7.1 结构抗震研究的主要任务 115
7.7.2 结构抗震试验的特点 115
7.7.3 结构抗震试验方法的分类 115
7.7.4 地震模拟振动台试验 116
7.8 拟动力试验 117
第8章 复杂工程结构试验案例 119
8.1 木框架榫卯节点拟静力试验 119
8.1.1 材料试验 119
8.1.2 拟静力试验 121
8.2 海底隧道施工过程现场试验 146
8.2.1 监测的内容和意义 147
8.2.2 监测的仪器 147
8.2.3 监测仪器的安装布置 150
8.2.4 传感器安装工艺设计 156
8.2.5 光纤光栅传感器防腐蚀工艺设计 165
8.2.6 监测系统的组成 165
8.2.7 数据采集系统设计 169
8.2.8 数据采集系统软件设计 170
8.2.9 监测设备的防海水盐雾措施 171
8.3 钢-混凝土组合梁斜拉桥施工过程力学性能试验及分析 171
8.3.1 工程概况 172
8.3.2 模型试验 178
8.3.3 实桥试验 187
8.3.4 施工过程力学性能分析 196
8.3.5 施工过程标高和坐标测试 214
参考文献 217