土木工程測(cè)試 結(jié)構(gòu)動(dòng)載試驗(yàn)PPT教案

1、土木工程測(cè)試土木工程測(cè)試 結(jié)構(gòu)動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)構(gòu)動(dòng)載試驗(yàn)7-2 動(dòng)載試驗(yàn)的加載方法與設(shè)備第1頁/共36頁7-3 動(dòng)載試驗(yàn)的加載方法與設(shè)備1 慣性力加載（1）沖擊力加載第2頁/共36頁7-3 動(dòng)載試驗(yàn)的加載方法與設(shè)備1 慣性力加載（2）離心力加載第3頁/共36頁7-3 動(dòng)載試驗(yàn)的加載方法與設(shè)備1 慣性力加載（3）其它加載第4頁/共36頁7-3 動(dòng)載試驗(yàn)的加載方法與設(shè)備2 電磁加載第5頁/共36頁7-3 動(dòng)載試驗(yàn)的加載方法與設(shè)備3 液壓加載第6頁/共36頁7-5 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的試驗(yàn)測(cè)定第7頁/共36頁7-5 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的試驗(yàn)測(cè)定1 自由振動(dòng)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

2、梁加載周期和阻尼比21rTnneaa1ln2nnaarTknnaakln2平均2平均cD第8頁/共36頁7-5 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的試驗(yàn)測(cè)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)變頻激振第9頁/共36頁7-5 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的試驗(yàn)測(cè)定2 共振法阻尼系數(shù)212221cD臨界阻尼比第10頁/共36頁7-5 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的試驗(yàn)測(cè)定2 共振法建筑物的振形圖對(duì)應(yīng)于某一頻率（共振時(shí)）第11頁/共36頁7-5 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的試驗(yàn)測(cè)定2 共振法建筑物的振形圖對(duì)應(yīng)于某一頻率第12頁/共36頁7-5 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的試驗(yàn)測(cè)定3 脈動(dòng)法環(huán)境脈動(dòng)：環(huán)境隨機(jī)激振而引起的結(jié)構(gòu)物微小振動(dòng)地面脈動(dòng)氣流脈動(dòng)基本原理

3、固有頻率的諧量是脈動(dòng)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(diǎn)不需要激振設(shè)備，不受結(jié)構(gòu)形式和大小的限制信號(hào)弱，有好的記錄設(shè)備第13頁/共36頁7-5 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的試驗(yàn)測(cè)定3 脈動(dòng)法（1）主諧量法如果建筑物各部位在同一頻率處的相位和振幅符合振型規(guī)律，此頻率就可確定為建筑物的固有頻率，通?；l出現(xiàn)的機(jī)會(huì)最多。第14頁/共36頁7-5 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的試驗(yàn)測(cè)定3 脈動(dòng)法（1）主諧量法第15頁/共36頁7-5 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的試驗(yàn)測(cè)定3 脈動(dòng)法（2）諧量分析法第16頁/共36頁7-5 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的試驗(yàn)測(cè)定3 脈動(dòng)法（3）功率譜分析法

4、脈動(dòng)的振幅譜的幅值確定建筑物的固有頻率和振形。記錄信號(hào)傅立葉分析第17頁/共36頁7-6 結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的試驗(yàn)測(cè)定1 結(jié)構(gòu)特定部位動(dòng)參數(shù)的測(cè)定測(cè)點(diǎn)布置根據(jù)結(jié)構(gòu)情況和試驗(yàn)?zāi)康牟贾谩７植枷禂?shù)特定結(jié)構(gòu)、特定振源情況下的振動(dòng)分布情況第18頁/共36頁7-6 結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的試驗(yàn)測(cè)定2 結(jié)構(gòu)的振動(dòng)變位圖測(cè)定振型：結(jié)構(gòu)本身的動(dòng)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。第19頁/共36頁7-6 結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的試驗(yàn)測(cè)定3 結(jié)構(gòu)動(dòng)力系數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定動(dòng)力系數(shù)：動(dòng)撓度與靜撓度的比值第20頁/共36頁7-6 結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的試驗(yàn)測(cè)定4 強(qiáng)震觀測(cè)地震發(fā)生時(shí)，用儀器觀測(cè)地面運(yùn)動(dòng)的過程和建筑物的動(dòng)力反應(yīng)。結(jié)構(gòu)物

5、在強(qiáng)震過程中的振動(dòng)記錄自動(dòng)觸發(fā)啟動(dòng)，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(tái)。楊浦大橋和金茂大廈等十幾個(gè)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(tái)。上海計(jì)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(chǎng)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(cè)量到不同深度接收到的不同地震波的強(qiáng)度。第21頁/共36頁7-6 結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的試驗(yàn)測(cè)定4 強(qiáng)震觀測(cè)中華人民共和國防震減災(zāi)法要求在重大工程和生命線工程等建筑上安裝強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)設(shè)備。一是可以檢查建筑物的“健康

6、狀況”，根據(jù)震動(dòng)記錄數(shù)據(jù)，及時(shí)掌握地震或其他強(qiáng)震動(dòng)發(fā)生時(shí)建筑物受損情況；二是從記錄數(shù)據(jù)中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而不斷改進(jìn)建筑物抗震設(shè)防設(shè)計(jì)；三是通過已形成的觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)，可以快速掌握地震裂度分布情況，為地震預(yù)測(cè)與震后救災(zāi)提供可靠的信息。第22頁/共36頁7-6 結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的試驗(yàn)測(cè)定4 強(qiáng)震觀測(cè)地震安全性評(píng)價(jià)管理?xiàng)l例國務(wù)院令四大工程須進(jìn)行地震安全性評(píng)價(jià)。l國家重大建設(shè)工程l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l受地震破壞后可能

7、引發(fā)放射性污染的核電站和核設(shè)施建設(shè)工程l省、區(qū)、市認(rèn)為對(duì)本區(qū)域有重大價(jià)值或者有重大影響第23頁/共36頁7-7 結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)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(shí)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(yàn)?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)律第24頁/共36頁7-7 結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)1 疲勞試驗(yàn)項(xiàng)目（1）鑒定性試驗(yàn)抗裂性及開裂荷載裂縫寬度及發(fā)展最大撓度及其變化幅度疲勞強(qiáng)度（2）科研性疲勞試驗(yàn)各階段截面應(yīng)力分布狀況，中和軸變化規(guī)律抗裂性及開裂荷載裂縫寬度、長度、間距及發(fā)展最大撓度及其變化規(guī)律疲勞強(qiáng)度的確定破壞特征分析第25頁/共36頁7-7 結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)2 疲勞試驗(yàn)荷載（1）疲勞

8、試驗(yàn)荷載取值上限荷載：最大標(biāo)準(zhǔn)荷載最不利組合下產(chǎn)生的彎距計(jì)算下限荷載：根據(jù)疲勞試驗(yàn)設(shè)備的要求而定。國內(nèi)多采用等幅勻速荷載：第26頁/共36頁7-7 結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)2 疲勞試驗(yàn)荷載（2）疲勞試驗(yàn)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(duì)試驗(yàn)設(shè)施有影響使構(gòu)件在試驗(yàn)時(shí)實(shí)際工作時(shí)受力狀態(tài)一致，構(gòu)件與荷載架不能發(fā)生共振荷載頻率與結(jié)構(gòu)固有頻率之比應(yīng)滿足：3.15.0或第27頁/共36頁7-7 結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)2 疲勞試驗(yàn)荷載（3）疲勞試驗(yàn)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(jí)工作制吊車梁：2106 次重級(jí)工作制吊車梁：4106 次第28頁/共3

9、6頁7-7 結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)3 疲勞試驗(yàn)步驟（1）預(yù)加靜載消除松動(dòng)及接觸不良，壓牢構(gòu)件，使測(cè)試儀表工作正常（2）正式疲勞試驗(yàn)第29頁/共36頁7-7 結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)3 疲勞試驗(yàn)步驟（2）正式疲勞試驗(yàn)第30頁/共36頁7-7 結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)4 疲勞試件的安裝（1）嚴(yán)格對(duì)中（2）保持平穩(wěn)（3）安全防護(hù)現(xiàn)行的疲勞試驗(yàn)都是采取試驗(yàn)室常幅疲勞試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果而確定。實(shí)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(cè)試技術(shù)的不斷進(jìn)步，常幅疲勞試驗(yàn)將為符合實(shí)際情況的變幅疲勞試驗(yàn)所代替。第31頁/共36頁7-8 動(dòng)力試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理1 振動(dòng)示波波圖的分析（1）簡單波形的分析 第32頁/共36頁時(shí)間幅值頻率時(shí)域分析頻域分析7-8 動(dòng)力試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理2 諧量分析：復(fù)雜周期振