工程結(jié)構(gòu)抗震試驗課件

工程結(jié)構(gòu)抗震試驗第八章工程結(jié)構(gòu)抗震試驗第八章8.1概述8.1.1結(jié)構(gòu)抗震試驗內(nèi)容關(guān)鍵中心目的主要包括三個環(huán)節(jié)8.1概述8.1.1結(jié)構(gòu)抗震試驗內(nèi)容關(guān)鍵中心目的8.1.2結(jié)構(gòu)抗震試驗分類按受力特征分類：結(jié)構(gòu)抗震靜力試驗結(jié)構(gòu)抗震動力試驗按試驗方法分類：偽靜力試驗擬動力試驗?zāi)M地震振動臺試驗人工地震試驗天然地震試驗8.1.2結(jié)構(gòu)抗震試驗分類按受力特征分類：結(jié)構(gòu)抗震靜力試

偽靜力試驗方法采用一定的荷載控制或變形控制對試件進行低周反復加載，使試件從彈性階段直至破壞的一種試驗。但試驗未能考慮應(yīng)變速率的影響。擬動力試驗方法

該方法又稱計算機－加載器聯(lián)機試驗，它與采用數(shù)值積分方法進行的結(jié)構(gòu)非線性動力分析過程十分相似，但恢復力特性直接從試驗結(jié)構(gòu)上實時測取。兩種試驗方法主要區(qū)別偽靜力試驗每一步加載目標是已知的，而擬動力試驗每一步的加載目標是由上一步的測量結(jié)果和計算結(jié)果通過公式遞推得到的。偽靜力試驗方法模擬地震振動臺試驗方法

模擬地震振動臺可以真實地再現(xiàn)地震過程，主要用于檢驗結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論、方法和計算模型的正確與否，尤其是許多高程結(jié)構(gòu)和超高層結(jié)構(gòu)、大型橋梁結(jié)構(gòu)、海洋工程結(jié)構(gòu)都是通過縮尺模型的振動臺試驗來檢驗設(shè)計和計算結(jié)果的。人工地震試驗

采用地面或地下爆炸法引起地面運動的，都稱為“人工地震”，可用核爆和化爆產(chǎn)生，該方法簡單、直觀，并可考慮場地的影響，但試驗費用高，難度大。天然地震試驗在頻繁出現(xiàn)地震的地區(qū)或短期預報可能出現(xiàn)較大地震的地區(qū)，有意識地建造一些試驗性結(jié)構(gòu)或在已建結(jié)構(gòu)上安裝測震儀，以便一旦發(fā)生地震時可以得到結(jié)構(gòu)的反應(yīng)等。該方法真實、可靠，但費用較高實現(xiàn)難度較大。模擬地震振動臺試驗方法8.2結(jié)構(gòu)抗震試驗方法8.2.1偽靜力試驗方法

試驗方法采用一定的荷載控制或變形控制對試件進行低周反復加載，使試件從彈性階段直至破壞的一種試驗。但試驗未能考慮應(yīng)變速率的影響。試驗?zāi)康?/p>

對結(jié)構(gòu)在荷載作用下的基本表現(xiàn)進行深入研究，進而建立可靠的理論模型。試件種類

鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)及組合結(jié)構(gòu)等。試件類型

梁、板、柱、節(jié)點、墻、框架和整體結(jié)構(gòu)等。經(jīng)濟、實用，應(yīng)用最廣8.2結(jié)構(gòu)抗震試驗方法8.2.1偽靜力試驗方法試1、加載設(shè)備和裝置加載設(shè)備

主要采用電液伺服加載系統(tǒng)。加載反力裝置

目前常用的反力裝置主要有反力墻、反力臺座、門式鋼架、反力架和相應(yīng)的各種組合荷載架。反力裝置本身應(yīng)具有足夠的剛度、承載力和整體穩(wěn)定性，同時盡可能結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便。試驗要針對具體內(nèi)容來確定加載設(shè)備、加載反力裝置和量測傳感器等。1、加載設(shè)備和裝置加載設(shè)備試驗要針對具體內(nèi)容來確定加載第八章工程結(jié)構(gòu)抗震試驗課件2、單向偽靜力加載試驗（1）加載規(guī)則

常用加載規(guī)則主要有三種。位移控制加載

以加載過程的位移為控制量，按照一定的位移增幅進行循環(huán)加載。力控制加載位移控制加載力-位移控制加載變幅加載：用于確定試件的恢復力特性、建立恢復力模型等幅加載：用于確定試件在特定位移幅值下的特定性能。混合變幅加載：研究不同加載幅值的順序?qū)υ嚰芰π阅艿挠绊憽?、單向偽靜力加載試驗（1）加載規(guī)則力控制加載變幅加載：用力控制加載

以每次循環(huán)的力幅值作為控制量進行加載。因試件屈服后難以控制加載的力，該方法較少單獨使用。材料屈服后應(yīng)力不變，變形不斷增加。材料屈服后應(yīng)力減小，變形不斷增加。力控制加載材料屈服后應(yīng)力不變，變形不斷增加。材料屈服后力-位移混合控制加載

首先以力控制進行加載，當試件達到屈服狀態(tài)時改用位移控制。有關(guān)規(guī)程規(guī)定，試件屈服前，應(yīng)采用荷載控制并分級加載，接近開裂和屈服荷載前減小級差加載；試件屈服后應(yīng)采用變形控制，變形值應(yīng)取屈服試件的最大位移值，并以該位移的倍數(shù)級差控制加載；施加反復荷載的次數(shù)應(yīng)根據(jù)試驗?zāi)康拇_定，屈服前每級荷載可反復一次，屈服后宜反復三次。力-位移混合控制加載8.2.2擬動力試驗方法

試驗方法試驗由計算機進行數(shù)值分析并控制加載，即由給定地震加速度記錄通過計算機進行非線性結(jié)構(gòu)動力分析（恢復力特性實時測量），將計算機得到的位移反應(yīng)作為輸入數(shù)據(jù)，以控制加載器對試驗結(jié)構(gòu)進行試驗。該方法又稱為計算機-加載器聯(lián)機加載試驗。該試驗方法除加載制度不同外，其它與偽靜力試驗相同。

8.2.2擬動力試驗方法試驗方法8.2.2擬動力試驗方法擬動力試驗試驗步驟如下：1）給計算機輸入某一確定性的地面運動加速度。2）計算機按輸入第n步的地面運動加速度、恢復力Fn、位移Xn及第n-1步的位移Xn-1，由運動微分方程求n+1步的指令位移Xn+1。3）加載器按指令Xn+1對結(jié)構(gòu)施加荷載。4）在施加荷載的同時，加載器上的荷載傳感器和位移傳感器分別量測恢復力Fn+1和加載器活塞的位移反應(yīng)值Xn+1。5）重復上述步驟，直到輸入地震加速度時程所指定的時刻。8.2.2擬動力試驗方法擬動力試驗試驗步驟如下：8.2.3模擬地震振動臺試驗

模擬地震振動臺可以適時地再現(xiàn)各種地震波作用過程，并進行人工地震波模擬試驗，它是試驗室中研究結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)和破壞機理的最直接方法。它還可以用于研究結(jié)構(gòu)動力特性、設(shè)備抗震性能以及檢驗結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施等方面。

1、模擬地震振動臺系統(tǒng)

主要組成部分：臺面和基礎(chǔ)、高壓油源和管路系統(tǒng)、電液伺服加載器、模擬控制系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)和相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。8.2.3模擬地震振動臺試驗?zāi)M地震振動

振動臺的主要技術(shù)參數(shù)振動臺最主要技術(shù)參數(shù)是激震力和使用頻率范圍，這些參數(shù)在很大程度上取決于加載器的工作性能。

振動臺的主要技術(shù)指標加速度波形失真度、加速度豎向分量、臺面主振方向的加速度不均勻度、橫向加速度、背景噪音和地震波形再現(xiàn)能力。地震波的再現(xiàn)能力是地震波的一項重要技術(shù)指標，一般通過臺面再現(xiàn)的波形和期望的波形進行比較判斷。2、控制系統(tǒng)與控制方法控制系統(tǒng)：模擬控制部分：數(shù)字控制部分：位移反饋控制的PID控制方法或位移、速度和加速度共同進行反饋的三參量反饋控制方法采用開環(huán)迭代進行地震波再現(xiàn)振動臺的主要技術(shù)參數(shù)控制系統(tǒng)：模擬控制部分：位移反饋控制3、加載程序加載程序：一次加載：多次加載：輸入地震記錄，連續(xù)地記錄位移、速度、加速度、應(yīng)變等動力反應(yīng)，觀察裂縫的形成和發(fā)展過程。其主要特點是可以連續(xù)模擬結(jié)構(gòu)在一次強烈地震中的整個表現(xiàn)與反應(yīng)。主要是將荷載按結(jié)構(gòu)初裂、中等開裂和破壞分成等級，然后荷載由小到大逐級加載和觀察。多級加載將產(chǎn)生變形積累的影響。振動臺可以模擬若干次地震