土木工程測試7結(jié)構(gòu)動載試驗課件

GaoSuGongLu第七章結(jié)構(gòu)動載試驗SACE11§7-1概述結(jié)構(gòu)動載試驗通過試驗的方法對結(jié)構(gòu)振動進(jìn)行分析研究動荷載隨時間發(fā)生變化結(jié)構(gòu)反應(yīng)與本身動力特性相關(guān)動載檢測的應(yīng)用：（1）結(jié)構(gòu)抗震性能評價（2）工業(yè)廠房機(jī)械設(shè)備振動對結(jié)構(gòu)、構(gòu)件或精密儀表和機(jī)床的影響（3）高層結(jié)構(gòu)、高聳構(gòu)筑物、道路橋梁、堤壩的風(fēng)水荷載或移動荷載（4）建筑物抗爆22慣性力加載沖擊力：重物、鋼絲、彈簧離心力：偏心質(zhì)量起振直線位移慣性力電磁加載：電磁試驗臺疲勞試驗機(jī)：多次反復(fù)加載液壓振動臺：地震力運(yùn)動荷載：汽車、拖拉機(jī)、吊車§7-2動載試驗的加載方法與設(shè)備33§7-3動載試驗的加載方法與設(shè)備1慣性力加載（2）離心力加載55§7-3動載試驗的加載方法與設(shè)備1慣性力加載（3）其它加載特點：低頻條件下可產(chǎn)生較大激振力，按要求控制位移和速度；只適用于低頻激振（1Hz以下的激振），設(shè)備較笨重。66§7-3動載試驗的加載方法與設(shè)備2電磁加載特點：頻率范圍較寬，重量輕，控制方便，可產(chǎn)生各種激振力；激振力不大，僅適用于小型結(jié)構(gòu)。77一、自由振動法：瞬態(tài)激振后的阻尼振蕩垂直突加、減荷載水平突加荷載二、共振法：起振機(jī)變頻激振三、脈動法：環(huán)境隨機(jī)脈動§7-5結(jié)構(gòu)動力特性的試驗測定99§7-5結(jié)構(gòu)動力特性的試驗測定1自由振動法瞬態(tài)激振后的阻尼振蕩垂直突加、減荷載水平突加荷載反沖激振器橋梁加載周期和阻尼比1010§7-5結(jié)構(gòu)動力特性的試驗測定2共振法共振產(chǎn)生條件：干擾頻率與結(jié)構(gòu)固有頻率相同使用起振機(jī)變頻激振1111§7-5結(jié)構(gòu)動力特性的試驗測定2共振法建筑物的振形圖對應(yīng)于某一頻率（共振時）1313§7-5結(jié)構(gòu)動力特性的試驗測定2共振法建筑物的振形圖對應(yīng)于某一頻率1414§7-5結(jié)構(gòu)動力特性的試驗測定3脈動法環(huán)境脈動：環(huán)境隨機(jī)激振而引起的結(jié)構(gòu)物微小振動地面脈動氣流脈動基本原理固有頻率的諧量是脈動圖中最主要的成分振幅大、波形光滑處的頻率總是多次重復(fù)出現(xiàn)主諧量法：頻譜分析法：諧量分析法、相關(guān)或功率譜分析法特點不需要激振設(shè)備，不受結(jié)構(gòu)形式和大小的限制信號弱，有好的記錄設(shè)備1515§7-5結(jié)構(gòu)動力特性的試驗測定3脈動法（1）主諧量法1717§7-5結(jié)構(gòu)動力特性的試驗測定3脈動法（2）諧量分析法1818§7-5結(jié)構(gòu)動力特性的試驗測定3脈動法（3）功率譜分析法脈動的振幅譜的幅值確定建筑物的固有頻率和振形。記錄信號傅立葉分析1919§7-6結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)的試驗測定2結(jié)構(gòu)的振動變位圖測定振型：結(jié)構(gòu)本身的動力特性，與外荷載無關(guān)。變位圖：結(jié)構(gòu)在特定荷載作用下的變形曲線。2121§7-6結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)的試驗測定3結(jié)構(gòu)動力系數(shù)的試驗測定動力系數(shù)：動撓度與靜撓度的比值2222§7-6結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)的試驗測定4強(qiáng)震觀測地震發(fā)生時，用儀器觀測地面運(yùn)動的過程和建筑物的動力反應(yīng)。結(jié)構(gòu)物在強(qiáng)震過程中的振動記錄自動觸發(fā)啟動，蓄電池供電美國洛衫磯：凡新建六層以上、面積超過6000平方英尺的建筑物必須設(shè)置強(qiáng)震儀3臺。楊浦大橋和金茂大廈等十幾個重要建筑物上都已安裝了強(qiáng)震記錄網(wǎng)絡(luò)，僅金茂就安裝了6臺。上海計劃在十五期間普及更多，通過立法，達(dá)到10層以上的建筑都安裝。浦東機(jī)場深井群安放了深度不同的地震記錄儀，最淺30米，最深300多米，其他還有50米、100多米及200多米，這些井群可以測量到不同深度接收到的不同地震波的強(qiáng)度。2323§7-6結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)的試驗測定4強(qiáng)震觀測《地震安全性評價管理條例》國務(wù)院令四大工程須進(jìn)行地震安全性評價。國家重大建設(shè)工程受地震破壞后可能引發(fā)水災(zāi)、火災(zāi)、爆炸、劇毒或者強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)大量泄露或者其他嚴(yán)重次生災(zāi)害的建設(shè)工程，包括水庫大壩、堤防和貯油、貯氣、貯存易燃易爆、劇毒或者強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)的設(shè)施以及其他可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建設(shè)工程受地震破壞后可能引發(fā)放射性污染的核電站和核設(shè)施建設(shè)工程省、區(qū)、市認(rèn)為對本區(qū)域有重大價值或者有重大影響2525§7-7結(jié)構(gòu)疲勞試驗概念結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件在重復(fù)荷載作用下，達(dá)到破壞時的應(yīng)力比其靜力強(qiáng)度要低得多。這種現(xiàn)象稱為疲勞試驗?zāi)康牧私庵貜?fù)荷載作用下，結(jié)構(gòu)的性能及其變化規(guī)律2626§7-7結(jié)構(gòu)疲勞試驗2疲勞試驗荷載（2）疲勞試驗荷載速度荷載頻率影響材料的塑性變形和徐變，頻率過高對試驗設(shè)施有影響使構(gòu)件在試驗時實際工作時受力狀態(tài)一致，構(gòu)件與荷載架不能發(fā)生共振荷載頻率θ與結(jié)構(gòu)固有頻率ω之比應(yīng)滿足：2929§7-7結(jié)構(gòu)疲勞試驗2疲勞試驗荷載（3）疲勞試驗的控制次數(shù)經(jīng)受所確定控制次數(shù)的疲勞荷載作用后，其抗裂性、剛度、強(qiáng)度等必須滿足規(guī)范中有關(guān)規(guī)定。中級工作制吊車梁：2Χ106次重級工作制吊車梁：4Χ106次3030§7-7結(jié)構(gòu)疲勞試驗3疲勞試驗步驟（1）預(yù)加靜載消除松動及接觸不良，壓牢構(gòu)件，使測試儀表工作正常（2）正式疲勞試驗3131§7-7結(jié)構(gòu)疲勞試驗3疲勞試驗步驟（2）正式疲勞試驗3232§7-7結(jié)構(gòu)疲勞試驗4疲勞試件的安裝（1）嚴(yán)格對中（2）保持平穩(wěn)（3）安全防護(hù)現(xiàn)行的疲勞試驗都是采取試驗室常幅疲勞試驗方法。即疲勞強(qiáng)度是以一定的最小值和最大位重復(fù)荷載試驗結(jié)果而確定。實際上結(jié)構(gòu)構(gòu)件是任意變化的重復(fù)荷載作用，隨著測試技術(shù)的不斷進(jìn)步，常幅疲勞試驗將為符合實際情況的變幅疲勞試驗所代替。3333§7-8動力試驗的數(shù)據(jù)處理1振動示波波圖的分析（1）簡單波形的分析

3434時間幅值頻率時域分析頻域分析§7-8動力試驗的數(shù)據(jù)處理2諧量分析：復(fù)雜周期振動的示波圖分解成若干個單元