工程结构抗震试验

工程结构抗震试验1概述§1.2结构抗震试验分类试验室试验：拟静力试验，拟动力试验，模拟振动台试验室外试验：人工模拟地震试验，天然地震试验

§2伪静力试验方法1、加载设备和装置加载设备—双作用千斤顶（加载器）或电液伺服加载系统。反力装置—反力墙或反力架、试验台座。竖向均布加载的悬臂式试验装置固端平移式试验装置墙体顶部只有水平位移而没有转动只有剪力没有弯矩的高宽比小于4的剪切型破坏的构件，框架梁柱节点试件梁端加载试验装置框架梁柱节点试件柱端加载试验装置

2、单向伪静力加载试验单向—一个方向加载

加载控制参数:力或位移加载特点：低周—周期长，反复加载一次的时间长。在一个平面内，对试件在正反两个方向重复加载卸载广义位移：位移、转角、应变、曲率等

1）位移控制加载

a、控制位移的变幅加载对试件的性能不了解，作为探索性研究。或在确定恢复力模型的时候，来研究试件的强度、变性和耗能的性能。B、控制位移的等幅加载用于研究试件的强度降低率和刚度退化规律C、控制位移的变幅等幅混合加载可综合研究试件的性能：等幅部分的强度和刚度变化情况。变幅部分特别是大变形增长情况下强度和耗能能力的变化。D、控制位移的变幅等幅混合加载之二专门设计的混合加载，在两个大幅值之间有几次小幅值的循环，主要是模拟试件承受二次地震作用。小幅值加载用来模拟余震的作用。2）力控制加载加载过程中，用力幅值作为控制量。由于结构试件屈服后荷载不再增加，所以无法再用力进行控制。因此这种加载制度很少单独使用。3）力—位移混合控制加载试件屈服前用力控制，屈服后用位移控制。用开裂和屈服作为力的控制量，用屈服时试件的最大位移的倍数，作为位移的控制量。上图的加载制度是经常采用的一种加载制度。3、双向伪静力加载试验方法

(a)

X方向不加载，Y方向反复加载。或者相反，前述的单向加载。（b)

x方向加载后，恒载，Y方向反复加载。（c)

X、Y方向先后反复加载

(d)X、Y两个方向交替反复加载

(e)8字形加载（f)方形加载4、观测项目和测点布置

抗震试验的试件的观测项目和测点布置与静载试验的试件基本相同。观测项目一般有：荷载（开裂，破坏，支反力）位移、转角、曲率、应变（砼，钢筋、砌体等）裂缝、滑移等。测点一般在内力最大截面或感兴趣的部位。例量测试件的侧向位移曲线顶点位移和平移试件的剪切变形试件的转动梁柱节必点试件幼的测点捏布置量测试件贤塑性铰区范的曲率或转胶角的位移然计梁：距柱摧面（1/2）hb(梁高）读或hb柱：距梁查面（1/2）hc(柱宽）量测节环点核心捉区剪切订角的位移讨计（测谣对角线木伸长量努）量测核置心区梁延内纵筋半的滑移方法：在刘梁的纵筋青焊出两个尊竖杆A,B.安装两个弦位移计，台分别测出B杆相对恢于柱面C点和竖忠杆A的位移，啄两个位移蜜差值就是嗽纵筋的滑耕移量。5、伪静力搬试验的结筹构抗震性柔能的评定1）强度：毫开裂荷载酷；屈服荷裂载；极限协荷载；破累损荷载（驻过最大荷金载后的85%的极限晕荷载）开裂荷载屈服荷呢载极限荷载破损荷载2）骨架稀曲线伪静力贪试验中跳的反复擦加载过主程所得鄙到的荷弟载—位移（P-∆曲线）滞呈回曲线（泊滞回环）狸中，取所毙有每一级毛循环的峰逼点（卸载洁顶点）连纵接的包络捉线特点：先与单次们加载曲痛线，在胖形状上拒大体相瞧似，极佛限荷载偶略低3）滞回柳曲线（趣滞回环纸）反复加牛载过程铁中的荷洪载—位移的全颤部循环曲叉线一次循馋环的曲震线加载∆∆如果在弹垦性范围沿姿加载曲线返垮回到原序点，超绒过弹性阶锄段，返龟回不到翁原点，有油残余变斜形除了从滞负回环的峰贪值连线得厅到骨架曲似线外，还趴可从滞回翅环的外包脂线得到滞路回环的不然同的图形矩，这些图我形反映了帽试件的不趴同破坏机包制（a)梭形：冤受弯、茎偏压、明压弯及捡不发生户剪切破领坏的试纷件（b)弓形：比有一定强的滑移在影响，挂有“捏克缩”效往应，多祸发生在骡剪跨比集大或剪袋力较大尽又配有辛一定箍效筋的弯砌剪和偏症压剪的棵试件。（c)反S形：有伪更多的查滑移影晃响。常拒发生在弯一般和隔有剪刀许撑的框科架、梁柿柱节点届和剪力而墙。（d)Z形：大量英的滑移影雀响。发生呜在小剪跨盲而斜裂缝烤充分发展集的试件。辫及锚固钢妻筋有较大扩滑动的试授件。许多试卸件往往雨开始是春梭形，韵然后发斤展到弓济形、反S形，或最欣后到Z形。滞回环的禽面积代表株试件的耗查能能力。虹面积越大菠，说明试同件的耗能狸能力越强指，试件的砌抗震性能落越好。4）延性脚系数反映试件挨的变形能姜力，使评幕价试件抗陪震性能的侵重要指标愉。定义：结符构破坏时询的极限变恨形（位移横、转角等煎）和屈服检变形之比奋。5）退化率宗：强度或藏刚度降缝低的速联率。反铺映试件段在一定绣的变形束条件下逢，强度注或刚度点随反复蛮荷载次判数的增轮加而降买低的特抬性。（1）强度退售化率（2）环线触刚度变形延震性系数蒜为j时，第i次循环榨的峰点活荷载值变形延息性系数剑为j时，第i次循环的碑荷载峰值变形延性敞系数为j时，第i-1次循环的基峰点荷载晴值变形延性对系数为j时，第i次循环的洲变形峰值6)能量耗桑散（1）等效莲粘滞阻觉尼系数hc图形面桨积三角形伸面积（2）功比指急数第i次循环香时，卸筋载点的荷载税和位移值屈服点贺的荷载轮和位移闻值伪（拟哈）静力街试验的达特点对结构街施加低臂周反复豪作用的蠢力或位北移，来昼模拟地习震对结猾构的作市用。低周—加载的刑周期远滔远大于传结构自浪身的基偶本周期行。实际上是崇用静力加清载方式模如拟地震（击动力）对鞭结构的作栏用。优点：由于加陪载周期幅长，而比且有试换验者自货己控制虚加载过白程，所诸以试验伶过程中还可以随岗时停下屿来观测盘试件的限开裂和悄破坏状崖态，可笼以清晰育地了解豪试件的悔整个反贯应历程孔。并可滤根据需垦要改变锣加载方申式和历桶程。加因载设备芝相对简传单。缺点：试验的加蕉载历程（摇力或位移必）是试验岭者预先主程观确定的配，与实际地巡寿震作用历吃程无关。没加载时间廊长，反映禽不出实际俘地震作用请中，速度和对结构的炕影响。§3拟动力试档验方法又称计算蹦机加载器爬联机试验功。将地震泉引起的地斜面运动加义速度的时揉程输入计组算机，计巷算机按动季力方程求绕出结构的蜘位移时程估，控制加汪载器按这您个位移施樱加荷载。裁这是一种葡对结构边舞分析边试场验的抗震工试验方法招。优点：1、加载的慈控制值（洽力或位移狭）是通过线被测结构听的方程计顷算得到，裁而方程的股输动力痒入值是实坚际地面运筹动的加速醒度。2、试验过累程中的数宋值分析中愉的结构恢翻复力不再概作任何假龄设，直接岔从被测结逗构上测量青。3、加载器满的作用力精大，可进颜行大比例剑尺寸试件奏的模拟地通震试验，滩从而弥补隔地震模拟县振动台试罚验时，小侧比例模型梅的尺寸效腐应和相似寻比要求的苦困难。试验方却法和步览骤（1）向计算动机输入地说震波（地揉震引起的庭地面运动剥加速度）（2）当计顺算机输华入第i步的地槽面运动逢加速度锻后，由榜计算乱机求得肌第i步的指宽令位移X.（3）按计算赞机求得第i步的指令猛位移Xi对结构施针加荷载。（4）量测结皂构的恢复缎力Fi，并代入狸运动方程粒，按地震外反应过程威的加速度绍进行n+1时刻位垂移Xi+1的计算氏，并测Fn+1。（5）重复渣上述步篮骤，直惰到地震疗波输完区。二、拟动明力试验的骨优点：1、整个秀数值分恭析过程倘中，不疤需要对断结构的爱恢复力肌特性进棚行假设插。2、试验过承程接近静舒力加载，陆试验人员保有足够的税时间观测庄结构性能演的变化和仪结构损害毫过程，可矮获得较为柳详细的试坐验资料。3、可以对变一些足尺秘试件或大纵比例模型盘进行试验水。4、可以缓液慢再现地破震的反应核。三、缺点捕：不能反映夺应变速率床对结构的菜影响。§4模拟地震妄振动台试顾验一、振动绳台结构1.台体2.液压驱动引和动力系蚊统3.控制系芽统4.测试和纺分析系顿统二、加载升过程一次伯性加载输入一个宣适当的地革震波记录作试件的各松种数据和谷观察试件白的各种反担应。一次性试葡验，对量针测和观察败要求高，弱破坏时较胶危险。用彩的较少。对（高速摄千影和电视邀摄像）可岁模拟试件保在一次强骂烈地震的悠反应地震模拟薄振动台试顾验计算机控敏制的电液津伺服加载陵系统，不畜直接对试传件加载，筛而是施加徒在一个钢真平台。平孟台上安放芽试件。优点：1、平台可股再现天然沟地震波，绒这样安装组在平台上详的试件就只能受风到类似天菊然地震的劈燕作用。2、可再肉现各种著形式的托地震波幻玉，模拟节若干次伏地震的减初震、溉主震、签余震的仪全过程非。多次性加嘉载：1、自由振跟动：测定歇结构的自崇振特性。2、给台值面输入六微小的语运动，活使结构轿的薄弱云部位产肝生微裂3、加大台扫面的输入甩运动，使指结构产生歉中等开裂停。4、再加大帝台面的输阳入运动，躬使结构的鞋主要部位构产生破坏5、在增大即台面的输千入运动，蚊使结构变搂为机动体赶系，稍加拍荷载就会巧倒塌。这种试轨验方法贡，可以虽得到各范个加载指阶段的孟结构的瞧周期、兔阻尼、咸振型、议刚度退链化、能共量吸收麦和滞回舟反应等胞特性。§5人工地震除了以磁上三种笑室内的追抗震试兄验外，丘还有两仰种室外谱的抗震针试验方秀法。人储工地震龄和天然肚地震。人工地拣震—采用人泥工爆破假引起的蛛地面运踪蝶动。1、直接爆售破引起的罢地面运动a)、地面电运动的瓜加速度概峰值随昏药量的蒙增高而礼增高。b)、地面运沿动的加速耻度峰值离仙爆心距离疲越近越高狠。c)、地面运磨动的加速只度持续时昨间离爆心谦距离越远摊越长。所以药筐量大，械试件距匹离爆心尖远，越滴接近天坏然地