7.2 试验方案

7.2.1 探索性试验的试件设计宜符合下列原则：

1 试件的几何形状、结构尺寸、截面配筋数量、配筋形式以及构造措施等参数，宜具有代表性；

2 宜通过改变主要影响参数而形成系列试件，通过试验对比寻求该参数变化对结构性能影响的定量规律；

3 当影响参数较多时，可采用正交设计办法对试件的多个参数进行组合；

4 试件尺寸宜接近实际结构构件，减小尺寸效应的影响；

5 试件与试验装置之间的连接、支承方式应能合理、有效地模拟结构构件的受力状态。

7.2.2 验证性试验的试件设计宜符合下列原则：

1 试件的材料、几何形状、尺寸、配筋等参数的确定宜满足表7.2.2所示的结构模型与原型结构的相似关系；试件的配筋形式以及构造措施宜与原型结构相似；当表7.2.2所示的结构模型与原型结构的相似关系无法完全满足时，可按照等强度、等刚度的原则进行等效换算；

2 试件设计宜减小缩尺效应的影响，构造连接类的验证性试验宜采用足尺试件或大比例的模拟试件；

3 试件与加载设备、支承装置之间的连接方式及构造措施应能合理、有效地反映原型结构的边界约束条件。

表7.2.2 混凝土结构试验模型与原型结构的相似关系

注：表中S_L、S_σ分别为模型的几何尺寸和应力相似系数。

7.2.3 试件的材料宜采用与真实结构一致的钢筋和混凝土。缩尺模型中，当采用小直径的光圆钢筋模拟原结构中的大直径变形钢筋时，宜在光圆钢筋表面压痕，模拟变形钢筋的粘结作用。采用细石混凝土制作缩尺模型时，粗骨料的粒径不宜小于5mm。

7.2.4 试件的支座、加载区域以及与加载设备连接的设计应留有余量，确保其在试验过程中的承载力及刚度。承受集中荷载的部位，应采取预埋钢筋网片或钢垫板等局部加强措施。内埋量测元件的布置应合理，并应采取有效的保护措施。

7.2. 5 方案设计时宜采用数值模拟方法或简化计算方法，分析试件内力、变形分布变化的规律，为确定试件的几何尺寸及相似比、主要参数的影响、量测方案、试验设备的容量等提供依据。

7.2.6 应根据试验目的计算下列荷载及变形参数：

1 试件自重及加载设备的重量；

2 试件在各种临界状态下相应的荷载及变形预估值，包括开裂荷载、屈服荷载、屈服变形、极限荷载及相应的变形等；

3 计算加载值应扣除试件自重及加载设备重量，加载设备的加载能力应留有余量。

7.2.7 实验室试验宜采用电子式的加载控制设备和数据采集系统，试验加载设备宜具有荷载控制和位移控制的能力，并可在试验过程中相互进行切换。

7.2.8 试验加载制度应根据试验研究目的及实验室的具体条件确定。当需要通过试验研究结构屈服后的力学性能时，宜采用屈服前由力值控制加载、屈服后由位移控制加载的加载制度。

7.2.9 对于验证性试验，可在一定条件下通过改变加载方式利用同一试件进行不同荷载工况下的多次试验。不同工况的试验应按照荷载效应由低到高的顺序进行。

7.2.10 对需要研究结构恢复性能的试验，应按本标准第5.3.7条的规定进行分级卸载，并在卸载后对残余值进行量测。

7.2.11 实验室试验的量测方案应符合下列规定：

1 应按本标准第7.2.6条的要求分析试件内力、变形分布变化的规律，从而确定内力和变形的重点量测部位，并按第6.2节～第6.5节的要求布置传感器；

2 应在试件的对称位置布置一定数量的校核性量测点，并通过测量值的对比复核，确认测量数据的可靠性；

3 当试件加载至可能发生破坏阶段时，位移计、应变计的布置应兼顾试验量测数据的有效性和仪器仪表的安全。

条文说明

7.2.1 本条规定了探索性试验中试件设计应符合的基本原则。探索性试验是为研究各参数对结构性能的影响的规律，往往需要分别改变不同参数的取值，以形成系列试件。参数较多时简单进行排列组合会导致试件数量增多，试验成本和工作量大幅增加，可采用正交设计等方法进行试件设计的优化。

7.2.2 本条规定了验证性试验中试件设计应符合的基本原则。静力试验中，质量密度的相似比即为试验模型与原型结构自重的相似比。一般材料难以满足质量密度相似比，可以通过在构件上增加均匀分布的配重或者施加集中力模拟自重的相似关系。

7.2.3 本条为对试件钢筋与混凝土材料的要求。足尺试件的材料与原结构相同；小尺寸或者小比例试件中，为了模型制作与浇筑方便，一般采用小直径钢筋与细石混凝土，其材料性能与原型结构有所不同。本条提出了减小差别的措施，必要时还应对细石混凝土材料的弹性模量进行实测。

7.2.4 由于试验试件的材料强度、约束条件等存在一定的不确定性，试件的支座、加载区域、与加载设备的连接装置等在设计时应留有一定的安全余量，避免刚度不足或者在试件正常破坏前发生局部支承破坏，导致试验无法完成或者发生危险。如果装置是重复利用的，还要考虑其反复受力作用及反复安装拆卸过程对其性能的影响。

7.2.5 为保证试验的目的性和针对性，试验前的理论分析非常重要。对于较复杂的试验试件，宜采用有限元分析等方法，计算试件的内力和变形，或进行受力全过程的分析。根据分析结果校核并指导试验方案的制定。

7.2.6 为避免试验时盲目加载，应通过预先计算的结果(预估值)指导试验的加载程序，控制各种临界状态，并与实测的试验结果进行相互对比分析。考虑模型材料性能与设计要求可能存在的偏差，方案编制阶段计算上述指标时，钢筋、混凝土的材料性能参数可采用设计要求值，到正式试验前，应按照第4章中的规定取实测值进行修正。

7.2.7 实验室试验对加载、量测及数据采集系统的技术要求应高于其他类型的试验。调查表明国内科研单位及高校的试验室大多具备电子式的加载控制和数据采集系统，为提高试验的精度，本条建议优先采用自动控制加载和自动进行量测的试验系统。根据试验加载制度要求，在不同试验阶段可能需要综合应用力值控制加载和位移控制加载两种方式，故加载设备宜具备试验过程中进行力—位移加载控制切换的能力。

7.2.8 对于静力试验，试件在弹性阶段刚度较大，力增长较快，宜采用力值控制的加载制度；试件屈服后刚度降低，力值变化减小，位移增长较快，宜按照屈服位移的整倍数进行位移分级加载。试验后期也可采用连续、缓慢的加载方式。

7.2.9 对同一试件进行不同工况的验证性试验时，应先进行使用状态试验，再进行承载力试验，最后进行后期加载。

7.2.10 恢复性能是混凝土结构的重要受力性能，一般结构宜进行承载受力后恢复性能试验。主要为分级卸载及全部卸载状态下残余量的量测。

7.2.11 实验室试验条件较好且对量测的精度有较高的要求，为准确掌握重点部位的内力和变形情况，应布置较多的力值、位移、应变及裂缝测点。利用试件的对称性布置校核性量测点，可保证测试数据的完整性和准确性，也可防止个别传感器失效导致的数据缺失。

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