问：有哪些土木工程或施工趋势在推动建筑材料的创新？
Rick Bearden： 加强地震区土木结构（建筑物和桥梁）的抗震能力是全球一直在关注的一个焦点；土木工程师和设计师孜孜不倦地寻求改善结构安全和保护人类生命的方法，因此创新的驱动力源源不断。一个重要的趋势是研究在 RC（钢筋混凝土）结构中使用超高强度钢筋。具体而言，研究人员正在探索如何增强钢筋混凝土结构的非弹性特性，以防止它们在地震事件中发生灾难性故障；为此，他们的研究结果表明需要大幅提高钢筋强度。这方面的一个很好的例子来自日本，日本的钢筋能够承受高达 1275 MPa（兆帕）的屈服应力，这与传统钢筋的 275 — 520 MPa 范围相比是天文数字。
问：请解释一下钢筋混凝土 (RC) 构件如何有助于增强结构的抗震能力。
Bearden： 钢筋为钢筋混凝土横梁或立柱提供韧性，即在拉伸应力下变形的能力。从性质上看，混凝土在压缩负载下性能良好，但它比较脆，无法耐受弯曲或屈曲造成的拉伸。使用钢筋增强可增加弹性性能，使 RC 构件能够耐受某些弯曲载荷，在卸除载荷后恢复到原始状态。世界各地现有的建筑和土木工程规范已对 RC 构件的弹性性能进行了明确规定。然而，在地震事件中，一个结构受到巨大的横向力影响，可能因此进入非弹性状态，在这种情况下，延伸或屈服使其无法恢复到原来的应力状态。这时就会发生结构失效。超高强度钢筋有助于提高结构在非弹性范围内的结构性能，即使在严重破坏时也能避免完全失效。
问：请介绍正在进行的关于提高钢筋强度和 RC 构件韧性的研究。
Bearden： 钢筋混凝土设计是一门成熟的工程学科，但是对新型超高强度钢筋的关注促使人们重新研究其基础，例如高强度合金的化学配方、钢筋制造工艺以及钢筋在 RC 构件中的布置方式。力学测试在这项研究的所有方面都起着关键作用：必须对组成钢筋和将钢筋段连接在一起的力学接头进行表征；必须对组装的钢筋/力学接头部件进行强度和疲劳测试；还必须对 RC 构件本身进行测试，以了解钢筋强度、混凝土强度和 RC 构件中钢筋的布置方式如何增强抗震能力。正如大家可以预料的，这项研究集中在地震活跃的地区，包括日本、俄罗斯，乌克兰、美国、韩国、印度和中国。然而，世界各地的大学，不仅仅是地震活动区的大学，也在为这方面的基础研究作出贡献；明尼苏达大学就是一个很好的例子，它是 NEES（地震工程仿真网络）联合会的成员。
问：高屈服强度钢筋的开发如何影响力学测试的要求？
Bearden： 显然，如果屈服强度不断提高，拉伸力就会增加，因此力学测试会需要更高强度的载荷框架来测试钢筋和接头材料以及组装部件。凸显这一需求的是，过去几年间我们收到了用于测试钢筋的 100 万磅（甚至 200 万磅）载荷框架的咨询。这是新情况，到目前为止，钢筋测试系统的需求一直在 50 万磅或以下范围内。当然，测试系统的附件（夹具、固定工装、传感器）也受到载荷需求增加的影响。随着对非弹性行为的重新研究导致测试的目标和重点改变，组装 RC 横梁的结构试验系统的使用也会不断发展。另一个影响是，研究人员不仅研究静态的纯拉伸行为，还希望进行动态的过零拉伸-压缩疲劳测试。
问：MTS 可以提供哪些力学测试解决方案来满足如此高载荷的要求？
Bearden： 为了满足更高强度的材料和部件测试要求（钢筋、力学接头和钢筋/接头总成），我们提供完整的交钥匙式载荷框架解决方案选择，包括控制装置、应用软件、夹具、固定工装和附件以及液压动力和分配（如有必要）。对于纯拉伸静态测试，我们有 MTS Exceed 65 系列万能试验系统。这些四立柱静液压载荷框架现在可提供高达 4.0 MN 的载荷能力，如果有需求，还可以更高。对于动态拉伸-拉伸或拉伸-压缩循环，我们拥有一系列完整的疲劳级四立柱伺服液压载荷框架，载荷能力范围极广，跨距从 1.0 到 30.0 MN。
为了测试足尺结构（集成高强度钢筋的横梁或立柱），我们提供各类交钥匙式系统，包括疲劳级土木测试作动缸、高载荷旋转球铰、大型门式框架或反应结构、控制装置、应用软件、附件以及液压动力和分配（如有必要）。通常，这些系统用于三点或四点弯曲测试，可轻易使高强度 RC 测试品失效。
问：展望未来，是否需要任何新技术来满足这些需求？
Bearden： 我们需要确保 MTS 产品组合持续加入客户需要的产品。我们的液压楔形夹具技术有进一步创新的机会。测试高强度钢筋所需的力正在挑战我们常用侧向载荷夹具的极限，这种夹具可以实现相对快速和简单的样件安装。但是，载荷范围达到百万磅之后，对这种设计进行扩展并不容易，因为夹具外壳中会产生极高的应力。我们的封闭外壳 641 型夹具是在这一载荷范围内进行测试时的一种可行替代方案，但是安装没有那么方便。因此，我们正在研究侧向载荷楔形夹具可能的改进。此外，我们还在探索不同类型的测量技术（如光学或激光引伸计）的潜在优势。也就是说，目前的 MTS 产品非常适合测试高强度钢筋和 RC 结构。我们针对性的交钥匙式解决方案、我们在这一应用领域积累经验的深度和广度以及我们为研究人员提供满足其确切要求所需的能力，仍然是先进的。
