1.4　结构试验技术的发展

现代科学技术的不断发展，为结构试验技术水平的提高创造了物质条件。同样，高水平的结构试验技术又促进了结构工程学科的不断发展和创新。现代结构试验技术和相关的理论及方法在以下几个方面发展迅速。

（1）先进的大型和超大型试验装备

在现代制造技术的支持下，大型结构试验设备不断投入使用，使加载设备模拟结构实际受力条件的能力越来越强。例如，电液伺服压力试验机的最大加载能力达到50000kN，能完成实际结构尺寸的高强度混凝土柱或钢柱的破坏性试验。地震模拟振动台阵列则由多个独立振动台组成，当振动台排成一列时，可用来模拟遭遇地震作用的桥梁结构，若排列成一个方阵，可用来模拟遭遇地震作用的建筑结构。复杂多向加载系统可以使结构同时受到轴向压力、两个方向的水平推力和不同方向的扭矩，而且这类系统可以在动力条件下对试验结构反复加载。以再现极端灾害条件为目的，大型风洞、大型离心机、大型火灾模拟结构试验系统等试验装备相继投入运行，使研究人员和工程师能够通过结构试验更准确地掌握结构性能，提高结构防灾抗灾能力，不断完善结构设计理论。

（2）基于网络的远程协同结构试验技术

互联网的飞速发展，为我们展现了一个崭新的世界，基于网络的远程结构试验体系也正在形成。20世纪末，美国国家科学基金会投入巨资建设“远程地震模拟网络（NEES）”，通过远程网络将各个结构实验室联系起来，利用网络传输试验数据和试验控制信息，网络上各站点（结构实验室）在统一协调下进行联机结构试验，共享设备资源和信息资源，实现所谓的“无墙实验室”。我国也在积极开展这一领域的研究工作，并开始进行网络联机结构抗震试验。基于网络的远程协同结构试验，集合结构工程、地震工程、计算机科学、信息技术和网络技术于一体，充分体现了现代科学技术相互渗透、交叉、融合的特点。

（3）现代测试技术

现代测试技术的发展以新型高性能传感器和数据采集技术为主要方向。

传感器是信号检测的工具，理想的传感器具有精度高、灵敏度高、抗干扰能力强、测量范围大、体积小、性能可靠等特点。新材料特别是新型半导体材料的研究与开发，促进了很多对于力、应变、位移、速度、加速度、温度等物理量敏感的器件的发展。利用微电子技术，使传感器具有一定的信号处理能力，形成所谓的“智能传感器”。新型光纤传感器可以在上千米范围内以毫米级的精度来确定混凝土结构裂缝的位置。大量程、高精度的位移传感器可以在1000mm测量范围内，达到±0.01mm的精度，即0.001%的精度。基于无线通信的智能传感器网络已开始应用于大型工程结构健康监控。另外，测试仪器的性能也得到极大的改进，特别是与计算机技术相结合，数据采集技术发展迅速。高速数据采集器的采样速度达到500M/s，可以清楚地记录结构经受爆炸或高速冲击时响应信号前沿的瞬态特征。利用计算机存储技术，长时间大容量数据采集已不存在困难。

（4）计算机与结构试验

毫无疑问，计算机已渗透到我们日常生活中，甚至成为我们生活的一部分。计算机同样成为结构试验必不可少的一部分。安装在传感器中的微处理器、数字信号处理器（DSP）、数据存储和输出、数字信号分析和处理、试验数据的转换和表达等，都与计算机密切相关。离开了计算机，现代结构试验技术便不复存在。特别值得一提的是大型试验设备的计算机控制技术和结构性能的计算机仿真技术。多功能高精度的大型试验设备（以电液伺服系统为代表）的控制系统于20世纪末告别了传统的模拟控制技术，普遍采用计算机控制技术，使试验设备能够完成复杂、快速的试验任务。以大型有限元分析软件为标志的结构分析技术也极大地促进了结构试验的发展，在结构试验前，通过计算分析预测结构性能，制订试验方案。完成结构试验后，通过计算机仿真，结合试验数据，对结构性能做出完整的描述。在结构抗震、抗风、抗火等研究方向和工程领域，计算机仿真技术和结构试验的结合越来越紧密。 6yHMOoz0vOivR8h1nPxSpBSoMFjYPxZGkCTvYhsFPy48TqiqeUMO3Xu6B0xomX05