同濟(jì)大學(xué)土木工程課件7 結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)

同濟(jì)大學(xué)土木工程課件7結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)方法結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)應(yīng)用結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)的挑戰(zhàn)與展望結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)案例分析contents目錄結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)概述01結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)是一種通過施加動態(tài)載荷來測試結(jié)構(gòu)性能的試驗(yàn)方法。評估結(jié)構(gòu)的動力特性、疲勞性能、抗震性能等，為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)，確保結(jié)構(gòu)在預(yù)期的載荷和環(huán)境條件下能夠安全、有效地工作。定義與目的目的定義試驗(yàn)類型與分類試驗(yàn)類型主要包括振動臺試驗(yàn)、激振器試驗(yàn)和自振試驗(yàn)等。分類根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康摹⒃囼?yàn)條件和試驗(yàn)方法的不同，結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)可分為不同的類型，如正弦振動試驗(yàn)、隨機(jī)振動試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)等。原理：通過施加動態(tài)載荷，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動，利用傳感器測量結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，如位移、速度、加速度和應(yīng)變等。試驗(yàn)原理與流程試驗(yàn)原理與流程0102031.確定試驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅?.選擇合適的試驗(yàn)類型和設(shè)備；流程02030401試驗(yàn)原理與流程3.設(shè)計試驗(yàn)方案，包括確定加載方式、選擇合適的激勵信號和測量參數(shù)等；4.進(jìn)行試驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)；5.對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，評估結(jié)構(gòu)的性能；6.編寫試驗(yàn)報告，提出改進(jìn)建議。結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)方法02使用機(jī)械裝置產(chǎn)生周期性激振力，通過不同形式的激振器對結(jié)構(gòu)進(jìn)行激勵。機(jī)械激振在振動臺上模擬地震或其他動載作用，對結(jié)構(gòu)模型或?qū)嶋H結(jié)構(gòu)進(jìn)行激勵。振動臺試驗(yàn)使用瞬態(tài)沖擊力對結(jié)構(gòu)進(jìn)行激勵，常用于檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能。沖擊試驗(yàn)激振方法傳感器選擇根據(jù)測點(diǎn)的特點(diǎn)和測量需求選擇合適的傳感器，如加速度計、位移計等。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時采集測點(diǎn)的響應(yīng)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行存儲和分析。選擇關(guān)鍵測點(diǎn)在結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位和受力較大區(qū)域布置測點(diǎn)，以監(jiān)測結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)。測點(diǎn)布置與測量方法對采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、濾波等預(yù)處理，以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)預(yù)處理分析測點(diǎn)的時域波形，提取峰值、平均值等參數(shù)，評估結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性。時域分析將時域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為頻域數(shù)據(jù)，分析結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)和模態(tài)參數(shù)。頻域分析通過分析結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)，識別結(jié)構(gòu)中的損傷或缺陷，評估其對結(jié)構(gòu)性能的影響。損傷識別與評估數(shù)據(jù)處理與分析方法結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)設(shè)備03利用電動機(jī)帶動偏心塊旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生激振力，適用于對大型結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動試驗(yàn)。電動激振器氣壓激振器電磁式激振器利用氣壓驅(qū)動活塞往復(fù)運(yùn)動產(chǎn)生激振力，適用于對中小型結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動試驗(yàn)。利用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生激振力，具有重量輕、激振力可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。030201激振設(shè)備將應(yīng)變片粘貼在受力物體上，通過測量應(yīng)變片的電阻變化來計算受力大小。應(yīng)變片式測力計利用壓電材料的壓電效應(yīng)，將壓力轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行測量。壓電式測力計可同時測量拉力和壓力，具有測量范圍廣、精度高等優(yōu)點(diǎn)。拉壓力傳感器測力設(shè)備電感式位移計利用電磁感應(yīng)原理測量位移，具有測量精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。激光位移計利用激光干涉原理測量位移，具有非接觸、測量范圍大、精度高等優(yōu)點(diǎn)。機(jī)械式位移計利用機(jī)械結(jié)構(gòu)測量位移，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但測量精度相對較低。測位移設(shè)備030201結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)應(yīng)用04總結(jié)詞橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性及使用性能詳細(xì)描述通過對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行動載試驗(yàn)，可以檢測橋梁在不同車輛載荷作用下的響應(yīng)，評估其安全性、穩(wěn)定性及使用性能。通過分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以判斷橋梁是否滿足設(shè)計要求和使用安全。工程實(shí)例一：橋梁結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)總結(jié)詞高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能和抗風(fēng)性能詳細(xì)描述高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能和抗風(fēng)性能是關(guān)鍵的指標(biāo)。通過結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)，可以模擬地震和風(fēng)力作用，測試高層建筑結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)和性能，為建筑物的安全性和穩(wěn)定性提供保障。工程實(shí)例二：高層建筑結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)大跨度結(jié)構(gòu)的承載能力和變形性能總結(jié)詞大跨度結(jié)構(gòu)如大型場館、會展中心等需要承受較大的載荷和變形。通過結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)，可以測試大跨度結(jié)構(gòu)的承載能力和變形性能，評估其穩(wěn)定性和可靠性，確保在實(shí)際使用中安全可靠。詳細(xì)描述工程實(shí)例三：大跨度結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)的挑戰(zhàn)與展望05試驗(yàn)精度提高試驗(yàn)精度是結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)的重要目標(biāo)，包括減小測量誤差、提高傳感器敏感度等。誤差來源誤差來源主要包括設(shè)備誤差、環(huán)境誤差和人為誤差，需要針對不同誤差源采取相應(yīng)的措施進(jìn)行控制。誤差傳遞在試驗(yàn)過程中，誤差會傳遞和累積，影響最終結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此需要建立誤差傳遞模型進(jìn)行量化分析。試驗(yàn)精度與誤差分析利用虛擬仿真技術(shù)模擬結(jié)構(gòu)在動載作用下的響應(yīng)，可以降低試驗(yàn)成本和風(fēng)險。虛擬仿真技術(shù)采用非接觸測量技術(shù)，如激光測距、紅外線測溫等，能夠避免對試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的干擾，提高測量精度。非接觸測量技術(shù)將其他學(xué)科的技術(shù)和方法引入結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)，如控制論、信息論等，可以提高試驗(yàn)的智能化和自動化水平。多學(xué)科交叉融合010203新型試驗(yàn)技術(shù)與方法人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的技術(shù)對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，能夠發(fā)現(xiàn)隱藏的模式和規(guī)律，為結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計提供支持。數(shù)據(jù)可視化通過數(shù)據(jù)可視化技術(shù)將試驗(yàn)數(shù)據(jù)以直觀的方式呈現(xiàn)出來，有助于更好地理解結(jié)構(gòu)動載特性和規(guī)律。數(shù)據(jù)處理算法采用高效的數(shù)據(jù)處理算法，如濾波算法、譜分析算法等，能夠提取出更準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)動載特征。試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析的智能化結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)案例分析06總結(jié)詞橋梁的動載響應(yīng)分析詳細(xì)描述通過對某大型橋梁進(jìn)行動載響應(yīng)分析，研究車輛、風(fēng)、地震等外部激勵下橋梁的動態(tài)響應(yīng)，包括位移、應(yīng)力、應(yīng)變等參數(shù)，評估橋梁的承載能力和安全性。案例一：某大型橋梁的動載響應(yīng)分析案例二：某高層建筑的抗震性能評估高層建筑的抗震性能評估總結(jié)詞通過對某高層建筑進(jìn)行抗震性能評估，模擬地震作用下建筑物的動態(tài)響應(yīng)，分析結(jié)構(gòu)的抗震性能，包括位移、加速度、層間位移角等參數(shù)，為建筑物的抗震設(shè)計提