杨晓明-建筑结构试验-第四章-结构动载试验

1、,建筑结构试验 结 构 动 载 试 验,主讲教师：杨晓明,2020/7/1,2,主要内容,1 概述 2 动载试验仪器仪表 3 结构振动测试 4 结构抗震试验 5 结构疲劳试验,2020/7/1,3,概述,结构振动试验 结构抗震试验 结构疲劳试验 爆炸或冲击试验 低周反复荷载试验 结构拟动力试验,2020/7/1,4,概述,动载与静载试验区别: （1）荷载随时间连续变化 （2）结构反应与自身动力特性相关 （3）承载能力与使用性能要求发生变化 （4）冲击或爆炸，荷载时间很短,2020/7/1,5,主要内容,1 概述 2 动载试验仪器仪表 3 结构振动测试 4 结构抗震试验 5 结构疲劳试验,202

2、0/7/1,6,动载试验仪器仪表,测试基本要求 （1）测试频率。土木结构100Hz （2）信号滤波和衰减 低通、高通、带通、带阻 （3）绝对测量和相对测量 绝对加速度和绝对速度；相对位移 （4）测量仪器的分辨率,2020/7/1,7,动载试验仪器仪表,加速度传感器,1.外壳 2.硬弹簧 3.质量块 4.压电晶体,2020/7/1,8,动载试验仪器仪表,动载试验加载设备 （1）电液伺服加载系统 （2）激励锤和激振器 （3）其他设备,2020/7/1,9,主要内容,1 概述 2 动载试验仪器仪表 3 结构振动测试 4 结构抗震试验 5 结构疲劳试验,2020/7/1,10,结构振动测试,目的 （1

3、）掌握结构动力特性（录像） （2）掌握作用在结构上的动荷载特性 （3）损伤诊断和健康监测 动力特性结构损伤 监测信号变化健康监测,2020/7/1,11,结构振动测试,某大桥动力测试,2020/7/1,12,结构振动测试,全桥共用速度传感器3个，全部为竖向，分别布置在试验跨L/4、L/2、3L/4桥面一侧。桥梁动挠度测试的测点布置在试验桥跨的跨中。 江苏东华测试仪器有限公司生产的DH5922-32振动信号采集分析系统,2020/7/1,13,结构振动测试,2020/7/1,14,结构振动测试,2020/7/1,15,结构振动测试,2020/7/1,16,结构振动测试,2020/7/1,17,结

4、构振动测试,结论 （1）理论计算固有频率值为1.74Hz，实测桥梁结构固有频率6.8Hz，大于理论计算值，说明桥梁结构的实际刚度大于理论刚度。 （2）根据动力冲击系数的实测值来评价桥梁结构的行车性能，动荷载跑车试验所实测冲击系数都小于1.2，说明桥梁结构的行车性能尚好，桥面铺装较为完好。 （3）实测桥梁结构阻尼比0.025，对数衰减率为0.157，与同类桥梁相比，该桥梁结构耗散外部能量较快，说明桥梁结构存在开裂情况。,2020/7/1,18,主要内容,1 概述 2 动载试验仪器仪表 3 结构振动测试 4 结构抗震试验 5 结构疲劳试验,2020/7/1,19,结构抗震试验,建筑结构抗震设计的基

5、本概念：抗震延性的保证，包括抗震设计计算和抗震构造措施两部分。 结构抗震性能研究的主要内容：地震荷载作用下结构的破坏机制、破坏形态、延性、耗能、强度等。 结构抗震性能研究的主要试验手段： 伪静力试验 拟动力试验 振动台试验,2020/7/1,20,结构抗震试验伪静力试验,结构低周反复加载试验的主要研究内容： 恢复力模型：相当于结构的物理方程 抗震性能判定：强度、刚度、变形、延性、耗能 破坏机制研究：为抗震设计提供方法和依据 伪静力试验的特点： 试验装置及加载设备简单、观测方便，但加载制度是人为确定的，与真实情况差异较大，且不能考虑应变速度及阻尼的影响。试验值偏低，一般情况下低周反复加载静力试验

6、结果偏于安全。,2020/7/1,21,结构抗震试验伪静力试验,常用的三种加载方法 控制位移加载法；常以屈服位移或最大层间位移的某一百分比来控制加载 控制荷载加载法； 控制荷载和位移混合加载法。,2020/7/1,22,结构抗震试验拟动力试验,拟动力试验，其实质就是按照某种确定性的地震反应进行加载。 由于结构的恢复力模型未知，运动方程无法求解，故采用“边试验、边求解”的方法分步得到实测的结构恢复力模型，然后可完成整个试验加载过程。 加载设备可利用伪静力试验设备，但必须可联机控制加载，即计算机控制的电液伺服加载系统（包含数个作动器，即加载器）,2020/7/1,23,结构抗震试验拟动力试验,优点

7、： 适用于复杂结构的非线性地震反应分析，试验结果比较准确； 可以缓慢再现结构地震反应，便于观测； 可进行真型或大比例尺的结构在确定性地震下的试验研究。 缺点： 不能实时再现真实地震反应，不能进行材料特性与时间有关的结构试验； 结构实际反应所产生的惯性力用加载器的荷载来代替，因此仅适用于离散质量分布的结构； 计算机系统除进行运动方程的数值积分外，还需要准确控制加载器，精度方面很难实现； 试验设备庞大，分析系统复杂，试验费用高。,2020/7/1,24,结构抗震试验振动台试验,振动台试验：真实反映结构抗震性能 振动台技术参数： 台面尺寸（15m*15m）和最大负荷 台面自由度 频率范围、最大位移、

8、速度、加速度 模型的设计与制作 尺寸，材料，工艺 数据采集 参数（位移、加速度），高速,2020/7/1,25,结构抗震试验振动台试验,振动台试验示例 小型结构1, 小型结构2 大型结构1, 大型结构2, 大型结构3, 大型结构4,2020/7/1,26,主要内容,1 概述 2 动载试验仪器仪表 3 结构振动测试 4 结构抗震试验 5 结构疲劳试验,2020/7/1,27,疲劳试验,结构物或构件在重复荷载作用下，达到破坏时的应力比其静力强度要低得多。这种现象称为疲劳。 试验目的：了解重复荷载作用下，结构的性能及其变化规律。,2020/7/1,28,疲劳试验,受弯构件的疲劳破坏标志 （1）正截面疲劳破坏标志：纵向主筋疲劳断裂，这是当配筋率正常或较底时可能发生的；受压区混凝土疲劳破坏，这是当配筋率过高或倒T形截面时可能发生的。 （2）斜截面疲劳破坏标志：与临界斜裂缝相交的腹筋疲劳断裂，这是当腹筋配筋率正常或较低时可能发生的；混凝土剪压疲劳破坏