教学第三章-拟动力试验课件

第三章拟动力试验第三章拟动力试验1第一节概述第一节概述2理想的加载制度反映结构非周期性变形的特点按确定性的地震反应制定加载制度理想的加载制度反映结构非周期性变形的特点3加载制度实例加载制度实例4非周期性抗震静力试验方案一由给定的输入地震加速度记录通过计算机进行非线性动力分析，将计算得到的位移反应时程曲线作为输入数据进行控制并施加在试验的结构对象上非周期性抗震静力试验方案一由给定的输入地震加速度记录通过计算5计算机数值分析控制试验加载需要在试验前假定结构的恢复力特性模型。计算机数值分析控制试验加载需要在试验前假定结构的恢复力特性模6非周期性抗震静力试验方案二：拟动力试验计算机－加载器联机加载系统不需要事先假定结构的恢复力特性非周期性抗震静力试验方案二：拟动力试验计算机－加载器联机加载7拟动力试验原理

恢复力可以直接从试验对象所作用的加载器的荷载值得到，从而计算机可以完成非线性地震反应微分方程的求解。拟动力试验原理恢复力可以直接从试验对象所作用8《建筑抗震试验方法规程》定义试体在静力试验台上实时模拟地震动力反应的试验。《建筑抗震试验方法规程》定义试体在静力试验台上实时模拟地震动9第二节拟动力试验设备和加载制度第二节拟动力试验设备和加载制度10试验系统试体试验台反力墙加载设备计算机数据采集仪器仪表试验系统试体11拟动力试验装置立面平面拟动力试验装置立面平面12垂直伺服作动器结构垂直伺服作动器结构13水平伺服作动器结构水平伺服作动器结构14装有垂直恒载伺服作动器的框架结构试体拟动力试验装置装有垂直恒载伺服作动器的框架结构试体拟动力试验装置15拟动力试验计算机－加载器联机试验拟动力试验计算机－加载器联机试验16加载制度和加载工作流程在计算机系统中输入某一确定性的地震地面运动加速度。加载制度和加载工作流程在计算机系统中输入某一确定性的地震地面17加载制度和加载工作流程以单自由度为例，由计算机按输入第n步的地面运动加速度求得第n+1步的指令位移。加载制度和加载工作流程以单自由度为例，由计算机按输入第n步的18运动方程运动方程19加载制度和加载工作流程按指令位移对结构施加荷载。加载制度和加载工作流程按指令位移对结构施加荷载。20加载制度和加载工作流程量测结构的恢复力和加载器的位移值。加载制度和加载工作流程量测结构的恢复力和加载21加载制度和加载工作流程重复上述步骤，按输入第n＋1步的地面运动加速度求位移和恢复力，继续进行加载试验。加载制度和加载工作流程重复上述步骤，按输入第n＋1步的地面运22加载制度和加载工作流程整个试验加载连续循环进行，全部由计算机自动控制操作执行。加载制度和加载工作流程整个试验加载连续循环进行，全部由计算机23运动方程的简化运动方程的简化24第三节拟动力试验数值计算方法第三节拟动力试验数值计算方法25两个自由度结构地震反应的联机试验单跨双层钢筋混凝土框架模型尺寸为实物结构的1／4抗侧力试验台座电液伺服加载器加载两个自由度结构地震反应的联机试验单跨双层钢筋混凝土框架26结构的运动方程结构的运动方程27线性加速度法线性加速度法28中心差分法中心差分法29（Ⅰ）当t＝0时，结构的位移、速度、加速度均为零。（Ⅰ）当t＝0时，结构的位移、速度、加速度均为零。30（Ⅱ）计算第(1)步的位移响应，即计算时的地震位移。（Ⅱ）计算第(1)步的位移响应，即计算31结构的刚度矩阵表达式结构的刚度矩阵表达式32用线性加速度法得到加速度响应用线性加速度法得到加速度响应33代入结构的运动方程代入结构的运动方程34计算得到第（1）步的位移响应计算得到第（1）步的位移响应35（Ⅲ）由两台电液伺服加载器分别将位移响应X1(1)、X2(1)施加于框架第一、二两层梁的跨中，并测得相应的恢复力为F1(1)和F2(1)。（Ⅲ）由两台电液伺服加载器分别将位移响应X1(1)、X2(136（Ⅳ）计算第（2）步即时的位移响应X1(2)、X2(2)。（Ⅳ）计算第（2）步即时的位移37时刻恢复力的矩阵形式时刻恢复力的矩阵形式38中心差分法中心差分法39代入初始条件后，得代入初始条件后，得40计算得到第（2）步的位移响应计算得到第（2）步的位移响应41（Ⅴ）重复步骤（Ⅲ），按X1(2)、X2(2)控制位移施加荷载，测出恢复力F1(2)和F2(2)，然后计算第（3）步位移响应X1(3)、X2(3)。（Ⅴ）重复步骤（Ⅲ），按X1(2)、X2(2)控制位移施加荷42（Ⅵ）重复（Ⅲ）～（Ⅴ）的试验步骤，直至输入地面运动加速度的指定时刻。（Ⅵ）重复（Ⅲ）～（Ⅴ）的试验步骤，直至输入地面运动加速度43从上述试验步骤说明在多自由度结构体系的联机试验中，第一个数值积分计算步骤可以用线性加速度法，以后均采用中心差分法进行。从上述试验步骤说明在多自由度结构体系的联机试验中，第一个数值44思考题拟动力试验与低周反复荷载试验的相同点与不同点各有哪些？写出地震作用下两自由度体系的非线性动力方程（画出动力模型图并写出动力方程）。在拟动力试验中，恢复力是实测的还是预先给定的？思考题拟动力试验与低周反复荷载试验的相同点与不同点各有哪些？45第三章拟动力试验第三章拟动力试验46第一节概述第一节概述47理想的加载制度反映结构非周期性变形的特点按确定性的地震反应制定加载制度理想的加载制度反映结构非周期性变形的特点48加载制度实例加载制度实例49非周期性抗震静力试验方案一由给定的输入地震加速度记录通过计算机进行非线性动力分析，将计算得到的位移反应时程曲线作为输入数据进行控制并施加在试验的结构对象上非周期性抗震静力试验方案一由给定的输入地震加速度记录通过计算50计算机数值分析控制试验加载需要在试验前假定结构的恢复力特性模型。计算机数值分析控制试验加载需要在试验前假定结构的恢复力特性模51非周期性抗震静力试验方案二：拟动力试验计算机－加载器联机加载系统不需要事先假定结构的恢复力特性非周期性抗震静力试验方案二：拟动力试验计算机－加载器联机加载52拟动力试验原理

恢复力可以直接从试验对象所作用的加载器的荷载值得到，从而计算机可以完成非线性地震反应微分方程的求解。拟动力试验原理恢复力可以直接从试验对象所作用53《建筑抗震试验方法规程》定义试体在静力试验台上实时模拟地震动力反应的试验。《建筑抗震试验方法规程》定义试体在静力试验台上实时模拟地震动54第二节拟动力试验设备和加载制度第二节拟动力试验设备和加载制度55试验系统试体试验台反力墙加载设备计算机数据采集仪器仪表试验系统试体56拟动力试验装置立面平面拟动力试验装置立面平面57垂直伺服作动器结构垂直伺服作动器结构58水平伺服作动器结构水平伺服作动器结构59装有垂直恒载伺服作动器的框架结构试体拟动力试验装置装有垂直恒载伺服作动器的框架结构试体拟动力试验装置60拟动力试验计算机－加载器联机试验拟动力试验计算机－加载器联机试验61加载制度和加载工作流程在计算机系统中输入某一确定性的地震地面运动加速度。加载制度和加载工作流程在计算机系统中输入某一确定性的地震地面62加载制度和加载工作流程以单自由度为例，由计算机按输入第n步的地面运动加速度求得第n+1步的指令位移。加载制度和加载工作流程以单自由度为例，由计算机按输入第n步的63运动方程运动方程64加载制度和加载工作流程按指令位移对结构施加荷载。加载制度和加载工作流程按指令位移对结构施加荷载。65加载制度和加载工作流程量测结构的恢复力和加载器的位移值。加载制度和加载工作流程量测结构的恢复力和加载66加载制度和加载工作流程重复上述步骤，按输入第n＋1步的地面运动加速度求位移和恢复力，继续进行加载试验。加载制度和加载工作流程重复上述步骤，按输入第n＋1步的地面运67加载制度和加载工作流程整个试验加载连续循环进行，全部由计算机自动控制操作执行。加载制度和加载工作流程整个试验加载连续循环进行，全部由计算机68运动方程的简化运动方程的简化69第三节拟动力试验数值计算方法第三节拟动力试验数值计算方法70两个自由度结构地震反应的联机试验单跨双层钢筋混凝土框架模型尺寸为实物结构的1／4抗侧力试验台座电液伺服加载器加载两个自由度结构地震反应的联机试验单跨双层钢筋混凝土框架71结构的运动方程结构的运动方程72线性加速度法线性加速度法73中心差分法中心差分法74（Ⅰ）当t＝0时，结构的位移、速度、加速度均为零。（Ⅰ）当t＝0时，结构的位移、速度、加速度均为零。75（Ⅱ）计算第(1)步的位移响应，即计算时的地震位移。（Ⅱ）计算第(1)步的位移响应，即计算76结构的刚度矩阵表达式结构的刚度矩阵表达式77用线性加速度法得到加速度响应用线性加速度法得到加速度响应78代入结构的运动方程代入结构的运动方程79计算得到第（1）步的位移响应计算得到第（1）步的位移响应80（Ⅲ）由两台电液伺服加载器分别将位移响应X1(1)、X2(1)施加于框架第一、二两层梁的跨中，并测得相应的恢复力为F1(1)和F2(1)。（Ⅲ）由两台电液伺服加载器分别将位移响应X1(1)、X2(181（Ⅳ）计算第（2）步即时的位移响应X1(2)、X2(2)。（Ⅳ）计算第（2）步即时的位移82时刻恢复力的矩阵形式时刻恢复力的矩阵形式83中心差分法中心差分法84代入初始条件后，得代入初始条件后，得85计算得到第（2）步的位移响应计算得到第（2）步的位移响应86（Ⅴ）重复步骤（Ⅲ），按X1(2)、X2(2)控制位移施加荷载，测出恢复力F1(2)和F2(2)，然后计算第（3）步位移响应X1(3)、X2(3)。（Ⅴ）重复步骤（Ⅲ），按X1(2)、X2(2)控制位移施加荷87（Ⅵ）重复（Ⅲ）～（Ⅴ）的试验步骤，直至输入地面运动加速度的指定时刻。（Ⅵ