楊曉明建筑結(jié)構(gòu)試驗結(jié)構(gòu)動載試驗課件

1、 建筑結(jié)構(gòu)試驗結(jié) 構(gòu) 動 載 試 驗主講教師：楊曉明9/14/20221主要內(nèi)容1 概述2 動載試驗儀器儀表3 結(jié)構(gòu)振動測試4 結(jié)構(gòu)抗震試驗5 結(jié)構(gòu)疲勞試驗9/14/20222概述結(jié)構(gòu)振動試驗結(jié)構(gòu)抗震試驗結(jié)構(gòu)疲勞試驗爆炸或沖擊試驗低周反復(fù)荷載試驗結(jié)構(gòu)擬動力試驗9/14/20223概述動載與靜載試驗區(qū)別:（1）荷載隨時間連續(xù)變化（2）結(jié)構(gòu)反應(yīng)與自身動力特性相關(guān)（3）承載能力與使用性能要求發(fā)生變化（4）沖擊或爆炸，荷載時間很短9/14/20224主要內(nèi)容1 概述2 動載試驗儀器儀表3 結(jié)構(gòu)振動測試4 結(jié)構(gòu)抗震試驗5 結(jié)構(gòu)疲勞試驗9/14/20225動載試驗儀器儀表測試基本要求（1）測試頻率。土木結(jié)

2、構(gòu)100Hz（2）信號濾波和衰減 低通、高通、帶通、帶阻（3）絕對測量和相對測量 絕對加速度和絕對速度；相對位移（4）測量儀器的分辨率9/14/20226動載試驗儀器儀表加速度傳感器1.外殼 2.硬彈簧3.質(zhì)量塊 4.壓電晶體9/14/20227動載試驗儀器儀表動載試驗加載設(shè)備（1）電液伺服加載系統(tǒng)（2）激勵錘和激振器（3）其他設(shè)備9/14/20228主要內(nèi)容1 概述2 動載試驗儀器儀表3 結(jié)構(gòu)振動測試4 結(jié)構(gòu)抗震試驗5 結(jié)構(gòu)疲勞試驗9/14/20229結(jié)構(gòu)振動測試目的（1）掌握結(jié)構(gòu)動力特性（錄像）（2）掌握作用在結(jié)構(gòu)上的動荷載特性（3）損傷診斷和健康監(jiān)測 動力特性結(jié)構(gòu)損傷 監(jiān)測信號變化健康監(jiān)

3、測9/14/202210結(jié)構(gòu)振動測試某大橋動力測試820米南北試驗跨9/14/202211結(jié)構(gòu)振動測試全橋共用速度傳感器3個，全部為豎向，分別布置在試驗跨L/4、L/2、3L/4橋面一側(cè)。橋梁動撓度測試的測點布置在試驗橋跨的跨中。 江蘇東華測試儀器有限公司生產(chǎn)的DH5922-32振動信號采集分析系統(tǒng) 低頻加速度傳感器低通濾波放大器數(shù)據(jù)采集儀計算機分析系統(tǒng)9/14/202212結(jié)構(gòu)振動測試試驗工況工況內(nèi)容工況1脈動試驗工況210 km/h，跑車試驗工況320 km/h，跑車試驗工況430 km/h，跑車試驗工況510km/h，剎車制動試驗工況65km/h，跳車試驗9/14/202213結(jié)構(gòu)振動測

4、試9/14/202214結(jié)構(gòu)振動測試9/14/202215結(jié)構(gòu)振動測試試驗工況試驗車速(km/h)沖擊系數(shù)（1+）跑車101.05201.10301.12剎車201.13跳車101.159/14/202216結(jié)構(gòu)振動測試結(jié)論（1）理論計算固有頻率值為1.74Hz，實測橋梁結(jié)構(gòu)固有頻率6.8Hz，大于理論計算值，說明橋梁結(jié)構(gòu)的實際剛度大于理論剛度。（2）根據(jù)動力沖擊系數(shù)的實測值來評價橋梁結(jié)構(gòu)的行車性能，動荷載跑車試驗所實測沖擊系數(shù)都小于1.2，說明橋梁結(jié)構(gòu)的行車性能尚好，橋面鋪裝較為完好。（3）實測橋梁結(jié)構(gòu)阻尼比0.025，對數(shù)衰減率為0.157，與同類橋梁相比，該橋梁結(jié)構(gòu)耗散外部能量較快，說明

5、橋梁結(jié)構(gòu)存在開裂情況。9/14/202217主要內(nèi)容1 概述2 動載試驗儀器儀表3 結(jié)構(gòu)振動測試4 結(jié)構(gòu)抗震試驗5 結(jié)構(gòu)疲勞試驗9/14/202218結(jié)構(gòu)抗震試驗建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本概念：抗震延性的保證，包括抗震設(shè)計計算和抗震構(gòu)造措施兩部分。結(jié)構(gòu)抗震性能研究的主要內(nèi)容：地震荷載作用下結(jié)構(gòu)的破壞機制、破壞形態(tài)、延性、耗能、強度等。結(jié)構(gòu)抗震性能研究的主要試驗手段： 偽靜力試驗 擬動力試驗 振動臺試驗9/14/202219結(jié)構(gòu)抗震試驗偽靜力試驗結(jié)構(gòu)低周反復(fù)加載試驗的主要研究內(nèi)容： 恢復(fù)力模型：相當于結(jié)構(gòu)的物理方程 抗震性能判定：強度、剛度、變形、延性、耗能 破壞機制研究：為抗震設(shè)計提供方法和依據(jù)偽

6、靜力試驗的特點： 試驗裝置及加載設(shè)備簡單、觀測方便，但加載制度是人為確定的，與真實情況差異較大，且不能考慮應(yīng)變速度及阻尼的影響。試驗值偏低，一般情況下低周反復(fù)加載靜力試驗結(jié)果偏于安全。9/14/202220結(jié)構(gòu)抗震試驗偽靜力試驗常用的三種加載方法控制位移加載法；常以屈服位移或最大層間位移的某一百分比來控制加載控制荷載加載法；控制荷載和位移混合加載法。9/14/202221結(jié)構(gòu)抗震試驗擬動力試驗擬動力試驗，其實質(zhì)就是按照某種確定性的地震反應(yīng)進行加載。由于結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力模型未知，運動方程無法求解，故采用“邊試驗、邊求解”的方法分步得到實測的結(jié)構(gòu)恢復(fù)力模型，然后可完成整個試驗加載過程。加載設(shè)備可利用偽

7、靜力試驗設(shè)備，但必須可聯(lián)機控制加載，即計算機控制的電液伺服加載系統(tǒng)（包含數(shù)個作動器，即加載器）9/14/202222結(jié)構(gòu)抗震試驗擬動力試驗優(yōu)點： 適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的非線性地震反應(yīng)分析，試驗結(jié)果比較準確； 可以緩慢再現(xiàn)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，便于觀測； 可進行真型或大比例尺的結(jié)構(gòu)在確定性地震下的試驗研究。 缺點： 不能實時再現(xiàn)真實地震反應(yīng)，不能進行材料特性與時間有關(guān)的結(jié)構(gòu)試驗； 結(jié)構(gòu)實際反應(yīng)所產(chǎn)生的慣性力用加載器的荷載來代替，因此僅適用于離散質(zhì)量分布的結(jié)構(gòu)； 計算機系統(tǒng)除進行運動方程的數(shù)值積分外，還需要準確控制加載器，精度方面很難實現(xiàn)； 試驗設(shè)備龐大，分析系統(tǒng)復(fù)雜，試驗費用高。9/14/202223結(jié)構(gòu)抗震

8、試驗振動臺試驗振動臺試驗：真實反映結(jié)構(gòu)抗震性能振動臺技術(shù)參數(shù)： 臺面尺寸（15m*15m）和最大負荷 臺面自由度 頻率范圍、最大位移、速度、加速度模型的設(shè)計與制作 尺寸，材料，工藝數(shù)據(jù)采集 參數(shù)（位移、加速度），高速9/14/202224結(jié)構(gòu)抗震試驗振動臺試驗振動臺試驗示例 小型結(jié)構(gòu)1, 小型結(jié)構(gòu)2 大型結(jié)構(gòu)1, 大型結(jié)構(gòu)2, 大型結(jié)構(gòu)3, 大型結(jié)構(gòu)49/14/202225主要內(nèi)容1 概述2 動載試驗儀器儀表3 結(jié)構(gòu)振動測試4 結(jié)構(gòu)抗震試驗5 結(jié)構(gòu)疲勞試驗9/14/202226疲勞試驗結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件在重復(fù)荷載作用下，達到破壞時的應(yīng)力比其靜力強度要低得多。這種現(xiàn)象稱為疲勞。試驗?zāi)康模毫私庵貜?fù)荷載作用下，結(jié)構(gòu)的性能及其變化規(guī)律。 9/14/202227疲勞試驗受彎構(gòu)件的疲勞破壞標志（1）正截面疲勞破壞標志：縱向主筋疲勞斷裂，這是當配筋率正?；蜉^底時可能發(fā)生的；受壓區(qū)混凝土疲勞破壞，這是當配筋率過高或倒T形截面時可能發(fā)生的。（2）斜截面疲勞破壞標志：與臨界斜裂縫相交的腹筋疲勞斷裂，這是當腹筋配筋率正?；蜉^低時可能發(fā)生的；混凝土剪壓疲