建筑结构试验第四章结构动载试验指导.ppt

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 结构振动测试 目的 （1）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 结构振动测试 某大桥动力测试 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 结构振动测试 试验工况 工况内容 工况1 脉动试验 工况2 10 km/h，跑车试验 工况3 20 km/h，跑车试验 工况4 30 km/h，跑车试验 工况5 10km/h，刹车制动试验 工况6 5km/h，跳车试验 结构振动测试 结构振动测试 结构振动测试 试验工况 试验车速(km/h) 冲击系数（1+μ） 跑车 10 1.05 20 1.10 30 1.12 刹车 20 1.13 跳车 10 1.15 结构振动测试 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。 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 结构抗震试验 建筑结构抗震设计的基本概念：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 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结果偏于安全。 结构抗震试验——伪静力试验 常用的三种加载方法 ①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 ②控制荷载加载法； ③控制荷载和位移混合加载法。 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） 结构抗震试验——拟动力试验 优点： 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。 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、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 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 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 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。 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