结构低周反复加载静力试验

第四章结构低周反复加载静力试验2014.9现代结构试验方法扬州大学建筑科学与工程学院CollegeofCivilScienceandEngineering第四章结构低周反复加载静力试验§1结构抗震试验方法概述§2加载设备和装置§3加载制度及试验方法§4试验数据的整理分析§5结构低周反复加载静力试验现代结构试验方法1.1震害唐山大地震

1976年7月28日凌晨，在河北省唐山、丰南一带发生了7.8级强烈地震。主震之后，发生了多次强余震。截至当年9月23日，共发生4级以上的强余震423次，其中5-5.9级的25次，6-6.9级的5次；最大的一次强余震为7.1级，发生在主震当天的18时45分。150万人口中死亡24万，伤16万；直接经济损失100亿元,震后重建费用100亿元。§1结构抗震试验方法概述1.1震害

唐山市河北省矿业学院图书馆，三层高的阅览室，系装配式纯框架结构，西头倒毁，东头框架幸存。现代结构试验方法§1结构抗震试验方法概述1.1震害日本阪神地震1995年1月17日凌晨5时46分，在日本兵库县南部发生7.2级地震，震源在兵库县首府神户市和淡路岛之间的海底。这次地震的震源浅、震级大，发震断层穿城而过。地震死亡5466人，受伤34523人，直接经济损失约1000亿美元。现代结构试验方法§1结构抗震试验方法概述底层破坏造成房屋倒塌

§1结构抗震试验方法概述桥梁钢筋混凝土墩的剪切破坏

现代结构试验方法§1结构抗震试验方法概述5.12汶川地震2008年5月12日14时28分，四川省汶川县境内发生了里氏8.0级特大地震，地震造成重大人员伤亡和经济损失。直接经济损失是6920亿，四川是6177亿，占四川的GDP58.8%，相当于四川一年的GDP的接近60%，相当于全国GDP的2.5%，加在一起直接的经济损失占全国的2.8%，地震能量巨大、烈度超强。震源深度浅、破裂长度大、震害范围广。发震方式特殊、震动持续时间长启示：预防为主。

土木工程方法是指场地选择、场地安全性评价、抗震设计、合理施工、正确使用和维护及时加固。

土木工程手段是防灾减灾的主要手段。1.2结构抗震试验方法的发展静力试验方法动力测试及现场实测阶段地震模拟实验阶段抗震实验广泛应用§1结构抗震试验方法概述现代结构试验方法结构抗震设计理论：静力理论反应谱理论直接动力分析理论概率弹塑性理论1.3结构抗震试验方法分类1.结构抗震静力试验低周反复加载静力试验——周期性加载试验中控制结构的变形值或荷载量，使结构构件在正反两个方向反复加载和卸载，模拟地震荷载对结构的受力过程。§1结构抗震试验方法概述现代结构试验方法低周反复加载试验的目的首先是研究结构在地震荷载作用下的恢复力特性，确定结构构件恢复力模型。通过试验可以从强度、变形和能量等三个方面判别和鉴定结构的抗震性能。结构构件的破坏机理，为改进现行抗震设计方法和修改设计规范提供依据。§1结构抗震试验方法概述低周反复加载试验的特点优点：⑴设备简单，耗资少，便于观察试验现象⑵加载历程可人为控制，并可按需加以修正⑶能做大型的结构试验及各种类型的结构试验缺点：不能与任一次确定性的非线性地震反应结果相比。§1结构抗震试验方法概述1.3结构抗震试验方法分类1.结构抗震静力试验拟动力试验（计算机—加载器联机试验）——非周期性加载用计算机参与试验的执行和控制，模拟实际地震位移时程曲线驱动和控制电液伺服加载器对结构施加荷载；同时量测结构反应，得到结构的瞬时非线性变形和恢复力间的关系，再由计算机算出下一次加载后的变形，并将之转化为控制信号，驱动加载器强迫结构按实际地震反应实现结构的变形和受力。§1结构抗震试验方法概述现代结构试验方法拟动力试验工作流程拟动力试验结构运动方程n时刻的地震反应位移值加载控制系统结构或模型量测结构反力n+1时刻优点：⑴使结构荷载和变形与地震作用下所经历的真实过程完全一致。⑵不需对恢复力特性做任何假设。⑶能作振动台试验所不能胜任的较大型结构模型试验。缺点：不能反映实际地震时材料应变速率的影响。§1结构抗震试验方法概述现代结构试验方法1.3结构抗震试验方法分类2.结构抗震动力试验周期性动力试验设备：⑴安装在结构上的激振器⑵电液伺服加载器⑶振动台§1结构抗震试验方法概述现代结构试验方法1.3结构抗震试验方法分类2.结构抗震动力试验非周期性动力试验⑴模拟地震振动台试验⑵人工地震试验⑶天然地震试验§1结构抗震试验方法概述现代结构试验方法1.4混凝土结构抗震试验的目的研究结构构件的抗震性能——承载力、刚度、变形能力、滞回环形状、耗能能力、破坏机制改善结构的抗震能力改进和发展抗震构造措施建立恢复力模型，改进恢复力特性曲线的计算§1结构抗震试验方法概述现代结构试验方法2.1加载设掘备和装前置应满纪足的乐要求1.满足京最大铜荷载鸟和变歉形条华件2.考虑党反复卫受力稿的可厌能性3.抗侧物力装暖置有风足够夕的承裙载力守、抗错弯、逼抗剪侧刚度4.推拉娇千斤船顶行摩程足鞋够，沟两端贵设铰犬支座5.满足边描界条件§2加载嚷设备夹和装精置现代适结构最试验引方法2.2加载设杂备1.手动加蒸载自动化有程度不源高，加谜载过程准不易控充制2.电液伺染服加载违系统组成控制茫原理模：闭松环控画制现代结复构试验蹦方法§2加载设态备和装轮置2.3加载装躬置现代结爆构试验液方法§2加载设菌备和装守置2.岛3加载赞装置现代界结构在试验弱方法§2加载界设备劳和装候置固端苹平移顷式试蒜验装低置2.3加载银装置分配痕梁悬押吊支猫撑加球载试充验装虫置现代向结构弹试验功方法§2加载猎设备继和装舅置3.捏1加载制韵度一维惠：1.控制田位移狼：变幅恳加载等幅哥加载混合诞加载§3加载制跨度及试巴验方法现代股结构毅试验士方法3.1加载色制度2.控制落作用玩力3.控制顾作用咸力和骑控制政位移框混合施加载§3加载介制度胸及试猾验方绑法现代结用构试验巩方法3.1加载制决度二维——控制徒位移§3加载肉制度柳及试松验方快法现代却结构尘试验钓方法3.2回载控代制点屈服漠前（杰控制吼力）——（0.5、0.7痛5、1.昌0）屈略服荷妥载屈服吴后（亭控制士位移恋）——（1.巾0、2.被0、3.0、4.0）屈服各时位移§3加载开制度桃及试贯验方歌法现代结嗽构试验伞方法3.夏3反复加浆载次数屈服有前：每级荷集载可反旋复一次屈服后愿：每级隔荷载织宜反障复三筝次§3加载猾制度犬及试谜验方疑法现代毯结构袍试验笨方法3.出4量测内睬容1.荷载值税、支座医反力2.拉、压席主筋的患应变3.受力层箍筋墙的应需变4.各级荷霜载下变容形5.主筋在握锚固区达的粘结轿滑移6.裂缝§3加载制疑度及试融验方法现代伸结构泉试验驴方法4.刮1开裂菜荷载开裂荷先载及变宋形应取鞭试体恭受拉玻区出退现第市一条嘴裂缝膛时相割应的筹荷载举和相纹应变勒形。方法：⑴放密大镜足观察习法⑵荷棚载—挠度曲他线判别惕法⑶连半续布慕置应永变计达法§4试验数岂据的整杠理分析现代结症构试验渡方法4.2屈服兆荷载葬、屈龄服变添形取试您件在况荷载销稍有既增加斜而变毛形有唉较大予增长哄时所徐能承彻受的歌最小动荷载蹈和其福相应述的变涂形为冻屈服颈变形耳。方法：⑴有明挖显屈服膜点的构喇件——荷载—变形曲尸线上明浙显拐点灿处⑵午无明显驴屈服点禽的构件——A夜.能量座等效算面积握法B.通用屈铅服弯矩给法§4试验数哄据的整惧理分析现代结咳构试验坦方法屈服荷于载的确衬定有明显挤屈服点巾的构件§4试验数担据的整趟理分析屈服荷脖载的确夫定无明闭显屈柳服点答的构服件通用腾屈服绞弯矩拖法能量极等效见面积唐法4.以3极限荷封载试体题的承轮受最只大荷静载和鸟变形秆应取午试体形承受蚀荷载桥最大详时相叙应的获荷载紫和相揭应变祝形。§4试验数摇据的整在理分析现代消结构据试验嫁方法4.曾4破坏荷肠载破坏才荷载羞及相疯应变睁形应自取试宾体在像最大茫荷载睁出现联之后毕，随娘变形说增加得而荷扛载下甲降至抱极限辅荷载警的85%时的相命应荷载竭和相应坚变形。§4试验带数据撤的整筐理分判析现代结至构试验咏方法4.学5骨架夫曲线荷载—位移描曲线注的各当级的摩第一望循环弓的峰黄点（接卸载弄顶点盾）连币接起纯来的傅包络烤线作丑为骨帆架曲析线。形状瞒：与圈单调浓加载来曲线储相似茎。§4试验数翼据的整爱理分析现代廊结构勾试验螺方法4.团6延性晨系数是试扰件塑咏性变踩形能揪力的凶一个袍指标没。——在荷载下降段相应于破损荷载的变形——相应于屈服荷载的变形挠度扬延性令系数转角层延性蚂系数曲率延撞性系数§4试验数站据的整拖理分析现代禽结构列试验戏方法4.7承载厕力退房诚化在位移再幅值不振变的条眠件下，本构件承评载力随魄反复加艳载次数雀的增加们而降低印的特性功。——承载力降低系数——位移延性系数为j时，第i次加载循环的峰点荷载值——位移延性系数为j时，第一次加载循环的峰点荷载值§4试验数忆据的整促理分析现代结帮构试验邻方法4.沃8刚度退煮化初次加尽载刚度卸载刚悄度等效刚驳度§4试验阴数据饺的整惩理分揉析现代结筒构试验绞方法4.8刚度退锡化刚度埋退化探：在薪位移善幅值聚不变章的条待件下纳，结伏构构脾件的崇刚度涛随反脑复加惜载的设次数稼的增城加而素降低打的特宣性。§4试验数蛮据的整店理分析4.9滞回环在低周狱反复沾荷载法作用瓦下，沟反复种加载异一个状循环袖的荷腊载—变形副曲线欠构成鸡一个借滞回农环（详滞回匹曲线完）。§4试验数炎据的整陆理分析现代孟结构怪试验现方法4.9滞回恼环面积务：可泥用来星衡量钟结构耀、构摘件耗签能能摸力的新大小颗。形状；肆反映不嫌同的破傍坏机制蚂。梭形弓形反S形Z形§4试验数盖据的整掉理分析4.9滞回环1、梭借形偏心箭受压这构件,以及不础发生剪灵切破坏蔬的受弯刘构件2、弓造形跨度经较大,剪力创较小粮并且炮配有英一定陪箍筋著的弯胃剪和济偏压卵构件估。3、反S形一般的椅框架或漆者由剪朋力撑的场框架,或者梁笛柱结点脖和剪力帝墙4、Z形小剪筒跨并缘瑞且斜停裂缝幅可以秘充分乳发展宪的构届件以浑及锚绵固钢塑筋有获较大滑移躁的构件§4试验数将据的整扭理分析5.1砖石及袋砌块结蛮构抗震诞性能试蝴验1.试件古和边鼓界条音件的拔模拟带翼棕缘或抛不带及翼缘流的单迟层单此片墙双层怨单片数墙体虎或开醉洞墙蜜体的怠砌体请试件纵墙：蒜两个或绳一个窗毫间墙的肃双肢或肢单肢窗抛间墙试街件5.便1砖石及罢砌块结油构抗震浴性能试匠验2.试验装猾置和加俱载设计为了满隆足试件辉受力的位边界条幻玉件，试荐验装置础设计必吊须考虑禽以下条酸件：A.试验装哑置应尽倍可能模渔拟水平银地震啊荷载锯作用巩下墙体克的受虽力状根态，丢重现幻玉地震的时震坏害出摔现的剪切破挑坏现象肾；B.试验装滥置对墙身体试件底部应满笛足固底定边云界条触件，顶部能实现穿平移边佩界条件是，对于赔高宽比伍较小的煮墙体，刮顶部也倘可采用携自由边由界条件对。竖向均狠布加载阳的悬臂擦式试验随装置悬臂热式试肠验装峰置空心狭砖砌乳体玻说璃纤讯维布暖加固砼砌块殿砌体的落对比试神验抗震墙竖向捏均布菌加载柜的悬贞臂式对试验讨装置模拟墙暴顶弯矩允试验装永置固端平观移式试谣验装置只允岸许墙活顶产砖生水不平位捐移但前不产趴生转规动5.薄1砖石为及砌葬块结液构抗装震性负能试悲验3.加载栽制度竖向:一次加移载水平:荷载控个制位移控保制5.唇1砖石及狠砌块结妥构抗震录性能试绢验4.试验改观测酷项目泛与测损点布野置裂缝和山初裂荷疗载破坏荷薯载墙体角位移京和荷办载变普形曲脖线应变踢测量墙体仪位移弦和荷口载变津形曲勉线应变测号量5.唱2钢筋混睡凝土框梯架梁柱迷节点组姨合体的帅抗震性蚁试验1.试件销和边顷界条斜件的骂模拟5.2钢筋混宪凝土框赶架梁柱猎节点组爱合体的豆抗震性荣试验2.试验响装置史和加思载设舍计钢筋混镰凝土梁盲柱节点拉组合体册梁端加咏载试验谷装置5.泽2钢筋娱混凝脏土框喘架梁朗柱节千点组赴合体登的抗诉震性弹试验2.试验装套置和加县载设计钢筋混怖凝土梁肃柱节点触