水工結(jié)構(gòu)仿真模型試驗(yàn)?zāi)康?/h1>

其目的是為結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、安全度評估、數(shù)學(xué)模型的建立和驗(yàn)證提供依據(jù)。在水利水電工程中，預(yù)應(yīng)力閘墩。水電站壓力管道、蝸殼及外包混凝土結(jié)構(gòu)、大壩孔口結(jié)構(gòu)、輸水隧洞、大型渡槽結(jié)構(gòu)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)常來用仿真模型進(jìn)行試驗(yàn)研究。所有結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)都是仿真模型試驗(yàn)。

仿真結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)按特性可分為靜力和動力模型；按比尺可分為足尺和縮尺模型。仿真模型須滿足幾何相似、邊界條件相似、物理量相似和初始條件相似等 。

仿真模型試驗(yàn)主要步驟包括:

（1）模型設(shè)計(jì)。確定總的試驗(yàn)方案，如確定模型尺寸、相似率、模型數(shù)量、模型材料等。

（2）加荷設(shè)計(jì)。計(jì)算加荷能力、加荷方式和反力設(shè)施等。

（3）量測設(shè)計(jì)。確定測量鋼筋和混凝土應(yīng)變、變形和裂縫的方式及應(yīng)的傳感器和儀器設(shè)備等。

（4）試驗(yàn)。

（5）成果分析。主要包括對應(yīng)變、變形、裂縫、結(jié)構(gòu)初裂和最終承載能力等的分析，一般要與有限元計(jì)算進(jìn)行比較。

仿真結(jié)構(gòu)模型隨著現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的建立而誕生，已有100多年的歷史。由于計(jì)算機(jī)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)工程是在20世紀(jì)70年代以后，所以，許多結(jié)構(gòu)規(guī)范中設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)公式直接來源于模型試驗(yàn)成果。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，仿真結(jié)構(gòu)模型主要應(yīng)用于新型和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的研究。在試驗(yàn)技術(shù)上，也廣泛與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，已廣泛實(shí)現(xiàn)加載和測量數(shù)值化、自動化及實(shí)時(shí)分析和反饋。這方面技術(shù)的發(fā)展仍然是仿真模型試驗(yàn)的發(fā)展方向 。2100433B

水工結(jié)構(gòu)動力模型試驗(yàn)(Hydraulic structure dynamic model test)是指通過以相似原理制作的模型和所施加的動力荷載來研究水工結(jié)構(gòu)物的動力特性及其在各種動力荷載作用下的動力響應(yīng)的試驗(yàn)。

水工結(jié)構(gòu)靜力模型試驗(yàn)(Hydraulic structure static model test)是指通過以相似原理制作的模型和施加的靜荷載來研究水工結(jié)構(gòu)物及其地基在靜荷載作用下的靜力性能、破壞機(jī)理及安全度等問題的試驗(yàn)，又稱靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)。

試驗(yàn)時(shí)，在模型上施加由相似理論換算而得的相應(yīng)荷載，然后觀測模型中所出現(xiàn)的力學(xué)現(xiàn)象，并將它們換算至原型，從而預(yù)測在原型結(jié)構(gòu)及地基中將要發(fā)生的力學(xué)現(xiàn)象。

結(jié)構(gòu)的動力特性包括：自振特性(頻率、振型及阻尼)和幅頻響應(yīng)函數(shù)(幅頻特性和相頻特性)。作用在水工結(jié)構(gòu)上的動力荷載有地震荷載、爆炸荷載、動水荷載和機(jī)械運(yùn)行所引起的震動荷載等。上述動水荷載，研究下泄水流對下游河床產(chǎn)生的脈動荷載，是通過水彈性模型試驗(yàn)來進(jìn)行的。

到20世紀(jì)末所進(jìn)行的水工結(jié)構(gòu)動力模型試驗(yàn)，大都是指結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)是處在線彈性范圍內(nèi)工作的。至于通過動力模型試驗(yàn)研究結(jié)構(gòu)的非線性動力問題, 例如研究結(jié)構(gòu)的動態(tài)屈服條件、破壞機(jī)理以及土壩、土基等的動力問題，正在開展多方面的研究，例如通過動力試驗(yàn)研究土的動力特性、土壩及基礎(chǔ)的液化問題等，都已取得一些成果 。