利用能反映真实结构主要特征的缩尺模型，通过实验手段研究真实系统的方法。水工结构模型试验是水工结构分析方法之一，主要目的是研究建筑物及地基的应力、变形和破坏状态。通过试验，可以揭示出新的或复杂的结构的力学特征，为结构设计、安全性评估、数学模型的建立和验证提供依据。与一般数学分析方法相比，成果直观，可以得到定量或定性的成果。另一方面，它具有工作量大、周期长、成本高等缺点，主要适用于重要结构问题的研究。

结构模型类型按模型材料可分为相似材料模型和原型材料模型；按特性可分为静力模型和动力模型；按破坏状态可分为非破坏模型和破坏模型；按大小可分为足尺模型和缩尺模型；按维数可分为二维模型和三维模型。相似材料模型是根据相似原理，选择不同于原型的材料进行模型试验，它相对于原型材料模型的优点是可以采用缩尺模型，成本低，周期短，可做多方案比较，如光弹、石膏、地质力学模型等都属于这类模型，它的缺点是选择完全满足相似关系的材料很困难。原型材料模型是直接采用与原型一样的材料，如钢筋混凝土仿真模型，这种模型应力相似常数一般等于1，所以又称为等应力模型试验，优点是避免了寻找相似材料的麻烦，缺点是模型尺寸一般比较大，对试验场地、加荷能力和反力设施要求较高。动力试验主要包括拟静力试验、地震模拟振动台试验、拟动力试验和原型结构的动力测试等。拟静力试验也称周期性加载试验，它的特点是不考虑应变速率的影响，将单调加载作为循环加载的一种特例，优点是对实验设备和设施要求低，成本低，但不能模拟真实的地震加载过程。地震模拟振动台可以真实地再现地震过程，是研究结构抗震性能最准确的实验方法。拟动力实验又称联机实验，是将数值计算和控制与结构实验有机地结合在一起的实验方法，实验每一步的加载目标是由上一步的测量结果和计算结果通过递推公式得到的，递推公式是基于被测结构的离散动力方程，因此实验结果代表了结构的真实地震反应。

模型试验主要包括以下步骤：①模型设计。根据试验目的，确定总的试验方案，如确定试件尺寸、模型相似率、试件数量、模型材料等。②加荷设计。③量测设计。确定测量钢筋和混凝土应变、变形和裂缝的方式和仪器设备等。④试验。⑤成果分析和与其他分析方法比较等。

结构模型试验方法经历了3个发展阶段，即初创、发展推广和深入发展阶段。第二次世界大战以前，属于初创阶段，早在1850年美国工程师萨德乌斯·海厄特（Thaddews Hyatt）开始对钢筋混凝土梁进行试验，1930年美国垦务局用石膏硅藻土制作了波尔德（Boulder）坝的结构模型试验，法国和意大利从1926年开始进行结构模型试验，20世纪30年代初，电阻应变片问世并开始在结构试验中应用。第二次世界大战以后到20世纪70年代末，是发展推广阶段，结构模型试验广泛应用于结构分析中，成立于1947年的葡萄牙里斯本国家土木工程研究所（LNES）和成立于1951年的意大利结构模型试验所（ISMES）做了大量的结构模型试验。20世纪60年代末，美国加州大学伯克利分校和日本国立防灾科学技术中心分别建起了大型地震模拟振动台。中国在1956年开始进行拱坝结构模型试验讨论会。进入20世纪80年代，随着计算机技术的发展，结构模型也向深度和广度发展。一方面，线弹性模型试验（如光弹和石膏模型）逐渐退出领域；另一方面，引进计算机技术，

改进加荷（如计算机控制的伺服加载系统）设备和量测（数据采集、处理、分析和反馈系统）设备。在研究对象上，向复杂结构静动力、多介质相互作用和材料、接触等非线性模型试验方向深入发展，结构试验最活跃的领域是模拟技术和量测技术。同时，与计算机技术和数量分析方法的相互结合也是结构试验发展的趋势。

中国水工结构模型试验始于20世纪50年代清华大学水利系，此后一些高等院校、科研院所进行了一系列大、中、小型水利水电工程的物理力学模型试验。