結(jié)構(gòu)試驗讀書報告

word文檔可自由復(fù)制I編輯高等結(jié)構(gòu)試驗課程概述摘要：本文分六章簡述了研究生高等結(jié)構(gòu)試驗課程的主要內(nèi)容，包括結(jié)構(gòu)試驗設(shè)計，結(jié)構(gòu)模型設(shè)計，結(jié)構(gòu)抗震試驗，結(jié)構(gòu)風(fēng)洞試驗，橋梁結(jié)構(gòu)動靜載試驗以及課程總結(jié)。在每章最后列舉了1~2個實例進行了簡短說明。關(guān)鍵詞：高等結(jié)構(gòu)試驗試驗設(shè)計SummaryofAdvancedStructuralTestAbstract：Inthispaper，thecontentofAdvancedStructuralTestissummarized，includingstructuraltestdesign，structuralmodeldesign，structuralseismic-resistanttest，structuralwindtunneltest，bridgedynamicalandstaticalloadtest.sometestsaretookforexampletoexpoundthecontentofStructuralTest.Keywords：AdvancedStructuralTest；testdesign引言土木工程結(jié)構(gòu)試驗是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)課程，是通過實驗手段量測結(jié)構(gòu)的實際工作性能。它是一門實踐性很強的課程，以試驗方式測定結(jié)構(gòu)在各種作用下的相關(guān)數(shù)據(jù)，由此反映結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的工作性能、承載能力和相應(yīng)的安全度，以此為結(jié)構(gòu)的安全使用和涉及理論的建立提供重要的依據(jù)。它與材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、地基基礎(chǔ)和橋梁結(jié)構(gòu)等課程直接有關(guān)，并涉及物理學(xué)、機械與電子測量技術(shù)、數(shù)理統(tǒng)計分析等內(nèi)容。因此，學(xué)好本課程除要求具備本專業(yè)的知識外，還應(yīng)具有較廣泛的技術(shù)知識。通過本課程的學(xué)習(xí)，可以獲得土木工程結(jié)構(gòu)試驗方面的基礎(chǔ)知識和基本技能，掌握一般工程結(jié)構(gòu)試驗規(guī)劃設(shè)計、結(jié)構(gòu)試驗、工程檢測和鑒定的方法，以及根據(jù)試驗結(jié)果做出正確的分析和結(jié)論的能力，為今后從事科學(xué)研究和工程檢測打下良好的基礎(chǔ)。土木工程結(jié)構(gòu)試驗與檢測是研究和發(fā)展結(jié)構(gòu)計算理論的重要實踐，從材料的力學(xué)性能到驗證由各種材料構(gòu)成不同類型結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的基本計算方法，以及近年來發(fā)展的大量大跨、超高、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的計算理論，都離不開試驗研究。因此，土木工程結(jié)構(gòu)試驗在土木工程結(jié)構(gòu)科學(xué)研究和技術(shù)革新方面起著重要的作用，與結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工及推動土木工程學(xué)科的發(fā)展有著密切的關(guān)系，已逐步形成一門相對獨立的學(xué)科，并日益引起科研人員和工程技術(shù)人員的關(guān)注和重視。研究生階段，在本科土木工程試驗課程的基礎(chǔ)上，對高等結(jié)構(gòu)試驗進一步學(xué)習(xí)，包括振動臺試驗、抗震試驗、風(fēng)洞試驗等內(nèi)容都是之前沒有接觸過的。在這里感謝熊老師的精彩講授，課程內(nèi)容充實，并且大量結(jié)合工程實例。自己在學(xué)習(xí)的過程中對試驗方法及原理有了更進一步的認(rèn)識。下面將是自己按照自身的理解對本次課程的綜述，本次課程分為六章，以章節(jié)為文章結(jié)構(gòu)，對主要內(nèi)容進行說明。第一章結(jié)構(gòu)試驗設(shè)計1.1主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)試驗過程分為結(jié)構(gòu)試驗設(shè)計、試驗準(zhǔn)備、試驗實施和試驗分析四個階段，其中試驗設(shè)計是結(jié)構(gòu)試驗成功與否的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本章主要是介紹其中結(jié)構(gòu)試驗設(shè)計這一環(huán)節(jié)，試驗設(shè)計包括試件設(shè)計、荷載設(shè)計、觀測設(shè)計、誤差控制、安全措施。（1）試件設(shè)計試件可以是原型的全部或部分。設(shè)計時，突出研究問題的主要因素，忽略次要因素。試件形狀、尺寸、數(shù)量和構(gòu)造，同時滿足結(jié)構(gòu)和受力的邊界條件要求，其中試件尺寸受到尺寸效應(yīng)、構(gòu)造要求、試驗設(shè)備和經(jīng)費條件等因素的制約。一般情況，研究性試驗采用縮尺模型。研究局部：1/4~1，研究整體結(jié)構(gòu)：1/10~1/2。鑒定性：選用原型構(gòu)件，如屋架、吊車梁和屋面板。試件數(shù)量由研究問題的影響因素個數(shù)A（分析因子）和每個因素的變化數(shù)B（水平數(shù)）確定，共需個試件，同時利用正交性試驗設(shè)計可以減少試件的數(shù)量。（2）荷載設(shè)計荷載設(shè)計主要包括試件就位形式、荷載圖式、荷載裝置及加載制度的設(shè)計等。其中試件就位形式有正位試驗，異位試驗，臥位試驗和原位試驗。荷載裝置應(yīng)該具有足夠的強度儲備，足夠的剛度，應(yīng)滿足試件的邊界條件和受力變形的真實狀態(tài)，不產(chǎn)生卸荷和約束作用，并且應(yīng)注意減小支承點摩擦力對試件的影響。加載制度分為三部分：預(yù)載、標(biāo)準(zhǔn)荷載（正常使用荷載）和破壞荷載。（3）觀測設(shè)計觀測設(shè)計主要包括觀測項目、確定測點部位與數(shù)目、選擇測試儀器設(shè)備等。其中試驗?zāi)康摹^測項目→測點布置→測量儀器，觀測項目又分為靜力試驗的觀測項目和動力試驗的項目，測點數(shù)量在滿足試驗要求的前提下，宜少不宜多。測某一部位的最值：1-3點（最大撓度、應(yīng)力）；測分布規(guī)律不少于五點（如撓曲線、截面應(yīng)力分布），測點位置要具有代表性，方便安全。（4）誤差控制試件制作誤差：嚴(yán)格制作，試驗前后測量試件有關(guān)尺寸，采用試件的實測尺寸進行理論計算。材料性能誤差：試件制作時預(yù)留材料試樣，測量其力學(xué)性能，計算時采用實測材料強度。試驗裝置誤差：不能模擬邊界，加載對試件產(chǎn)生約束或卸載。杠桿比例太大使杠桿傾斜產(chǎn)生水平分力，分配梁比例過大和滾動支座設(shè)置不當(dāng)。試件安裝誤差：支座位置、荷載作用點、支座約束條件。嚴(yán)格與設(shè)計相符。儀器誤差：儀器安裝、使用不當(dāng)誤差和以其本身的量測誤差。嚴(yán)格按儀器操作規(guī)程使用儀器，測量前后進行系統(tǒng)標(biāo)定減少誤差。試驗方法非標(biāo)準(zhǔn)誤差：砼試塊的尺寸和加載速率，尺寸效應(yīng)的影響。按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求進行試驗。（5）安全措施試件安裝要注意吊點的設(shè)置，防止開裂與傾覆。荷載裝置應(yīng)有足夠安全儲備，以防加載裝置破壞。嚴(yán)格遵守設(shè)備的操作規(guī)程使用加載設(shè)備。增設(shè)保護措施，防止試件失穩(wěn)和倒塌。設(shè)置安全托架和支墩墊塊，防止試件破壞時所加荷載或杠桿等隨試件一起塌下。附著式機械儀表應(yīng)設(shè)保護裝置，防止試件破壞時損害儀表。試驗進入破壞階段時，應(yīng)采取特別防護措施，防止碎塊、鋼筋飛出，危及人身和儀器設(shè)備的安全。1.2實例【1】該實例選取于《地震工程與工程振動》第31卷第2期一篇名叫《鋼—混凝土高層結(jié)構(gòu)抗震性能振動臺試驗研究》的文章，該文介紹了廣州天譽大廈結(jié)構(gòu)的動力特性和在地震作用下的動力反應(yīng)，并評介了其抗震性能。廣州天譽大廈采用型鋼混凝土框架—鋼筋混凝土筒體的混合結(jié)構(gòu)體系，地面以上結(jié)構(gòu)采用抗震縫兼伸縮縫分隔為南、北塔兩個獨立結(jié)構(gòu)體系，南塔高186.5m，北塔高159.5m。兩塔的核心筒總寬度與核心筒總高的比值均超出了規(guī)范限值。為研究這種超限高層混合結(jié)構(gòu)的抗震性能，對其進行了縮尺(1/30)模型的振動臺試驗，并建立了有限元計算模型進行計算分析，研究連接構(gòu)件的抗震可靠性、抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在地震作用下的動力特性和動力反應(yīng)，評價整體結(jié)構(gòu)抗震安全性。試驗和計算結(jié)果均表明，該結(jié)構(gòu)體系具有足夠的水平剛度，總體上滿足初步設(shè)計目標(biāo)的抗震設(shè)防要求。但在罕遇地震作用下，南、北塔之間的相對位移和層間位移角偏大，南、北塔發(fā)生碰撞，建議設(shè)計時應(yīng)適當(dāng)增大兩塔之間的間距或采用消能防撞措施。（1）試驗簡介根據(jù)7度抗震設(shè)防及Ⅱ類場地要求，選用兩條人工波和兩條真實強震記錄(ElCentro波、Taft波)作為振動臺輸入的臺面激勵。水平加速度峰值和持續(xù)時間分別按相似系數(shù)進行調(diào)整。分別進行7度小震、中震、大震的單向、雙向、三向的34個工況的試驗。在不同水準(zhǔn)地震動輸入前后，均對模型進行白噪聲掃頻，測量結(jié)構(gòu)的自振頻率、振型和阻尼比等動力特征參數(shù)的變化情況。用丹麥產(chǎn)4381V型電荷加速度計配合NEXUS2692-014電荷放大器測量加速度和位移。沿結(jié)構(gòu)高度布置了97個加速度/位移測點及7個激光位移傳感器測點。應(yīng)變測點布置在重點觀測的剪力墻、柱等桿件上，如底層柱底、二層柱頂、剪力墻與鋼梁節(jié)點部位等。根據(jù)采集的地震反應(yīng)數(shù)據(jù)及觀察到的模型結(jié)構(gòu)破壞情況，分析推斷原型結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)及其綜合抗震性能。試驗完成后采用有限元軟件ETABS建立了試驗?zāi)Ｐ偷娜S有限元計算模型，進行了模態(tài)分析和地震反應(yīng)時程分析，與試驗結(jié)果進行了對比分析。（2）試驗結(jié)果與分析通過對廣州天譽大廈雙塔結(jié)構(gòu)整體模型模擬地震振動臺試驗和有限元時程分析，基本結(jié)論如下：1）將試驗測得的模型結(jié)構(gòu)各階頻率與ETABS計算的結(jié)構(gòu)各階頻率進行比較可見，實測頻率和ETABS計算頻率基本一致，模型試驗真實地反映了原型結(jié)構(gòu)的動力特性。2）隨著地震作用強度的增加，模型結(jié)構(gòu)的各階頻率呈下降趨勢。阻尼呈增加趨勢，表明結(jié)構(gòu)逐步進入彈塑性狀態(tài)。從頻率和阻尼的變化來看，北塔在地震作用下的損傷比南塔嚴(yán)重。3）在多水準(zhǔn)地震作用下，南塔與北塔最大加速度反應(yīng)的變化規(guī)律基本相同，最大值發(fā)生在結(jié)構(gòu)頂層，頂部有一定的鞭端效應(yīng)。加速度放大系數(shù)在小震和中震時基本上在3左右。大震時由于塔樓之間發(fā)生碰撞，加速度放大系數(shù)有較大增加。4）在多水準(zhǔn)地震作用下，結(jié)構(gòu)相對位移最大值也發(fā)生在結(jié)構(gòu)頂層。最大相對位移自下而上基本上呈倒三角形分布，結(jié)構(gòu)變形均勻。5）在罕遇地震作用下，層間位移角均偏大。北塔層間位移角最大值為1/71，南塔層間位移角最大值為1/87。6）兩棟塔樓的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)均不明顯。兩棟塔樓之間相對位移最大值主要出現(xiàn)在北塔樓頂層(第43層)，在罕遇地震作用下，兩棟塔樓之間的碰撞嚴(yán)重，北塔頂部部分型鋼混凝土柱損壞。7）模型結(jié)構(gòu)在四種地震動作用下，經(jīng)歷多遇地震、設(shè)防烈度地震、罕遇地震作用，由試驗宏觀現(xiàn)象和實測數(shù)據(jù)分析表明，結(jié)構(gòu)總體上滿足初步設(shè)計目標(biāo)的抗震設(shè)防要求。但在罕遇地震作用下，南塔與北塔之間相對位移和層間位移角偏大，南塔與北塔發(fā)生碰撞，建議設(shè)計時增大塔樓之間的間距或采用消能防撞措施。第二章結(jié)構(gòu)模型設(shè)計2.1主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)試驗對象絕大多數(shù)是結(jié)構(gòu)模型，它是按照原型的整體、部件或構(gòu)件復(fù)制的試驗代表物，而且較多地采用縮小比例的模型。試驗?zāi)Ｐ头譃榭s尺模型和相似模型?？s尺模型是按縮小比例復(fù)制原型結(jié)構(gòu)。相似模型是按縮小比例復(fù)制原型結(jié)構(gòu)的同時，要求滿足荷載、材料等相似。試驗數(shù)據(jù)根據(jù)相似條件直接應(yīng)用原型結(jié)構(gòu)。（1）方程式法靜力試驗?zāi)Ｐ拖嗨茥l件：模型設(shè)計時，首先選擇模型材料即確定SE；根據(jù)試驗?zāi)康暮驮囼灄l件確定模型大小即確定SL；再根據(jù)相似條件確定其他相似常數(shù)。動力試驗?zāi)Ｐ偷南嗨茥l件：對于動力模型，還要求初始條件相似。（2）量綱分析法根據(jù)描述物理過程的物理量的量綱和諧原理（在物理方程中，等號兩邊的量綱必須相同或具有相同量綱的量才能加減），尋求物理過程中個物理量間的關(guān)系而建立相似條件的方法。首先列出研究問題的主要影響因素，…，，再用一般函數(shù)表示為：，應(yīng)用π定理確定π數(shù)得方法，然后再通過量綱矩陣和π矩陣確定π函數(shù)的一般形式，最后通過原型和模型對應(yīng)數(shù)相等，確定相似條件。模型設(shè)計一般程序：1）根據(jù)模型種類（彈性模型和強度模型），選擇合適的模型制作材料，SE。2）選擇合適的方法，確定相似條件。3）根據(jù)已有試驗條件和試驗對象，確定模型的幾何尺寸，即幾何相似常SL。4）根據(jù)相似條件，確定其它相似常數(shù)。5）繪制模型施工圖。2.2實例【2】該實例選取于《山西建筑》第37卷第4期的一篇名叫《高層結(jié)構(gòu)振動臺試驗動力模型應(yīng)用研究》的文章，以廣州某復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)振動臺試驗為例，詳細(xì)介紹了高層結(jié)構(gòu)動力模型振動臺試驗的模型設(shè)計、模型施工、試驗方案選取等過程并通過有限元分析，分析了振動臺試驗與有限元分析之間的誤差。模擬地震振動臺試驗具有其他抗震動力和靜力試驗不同的特點，振動臺能再現(xiàn)各種形式的地震波，它可以按照人們的要求，借助于地震波的研究及輸入，模擬在任何場地上的地面運動特性，便于進行結(jié)構(gòu)的隨機振動分析。當(dāng)今針對復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)的抗震理論分析研究還不是很充分，不能夠全面認(rèn)識該種結(jié)構(gòu)的受力性能，而振動臺整體模型試驗是了解和洞察結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)和破壞機理的最直接、最有力的手段。本文針對的是廣州的某49層復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)，該建筑地面以上高度159.1m，4層設(shè)置型鋼混凝土梁式轉(zhuǎn)換層，該結(jié)構(gòu)多處超限，屬于超高層復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)。通過相似關(guān)系原理，設(shè)計了試驗?zāi)Ｐ?，詳?xì)描述了模型設(shè)計、模型制作、試驗方案及試驗過程。并根據(jù)有限元軟件分析對比了試驗結(jié)果與計算結(jié)果，分析了誤差原因。（1）試驗簡介1）試驗?zāi)Ｐ瓦x取當(dāng)前動力試驗?zāi)Ｐ头譃椋喝嗨颇Ｐ?、人工質(zhì)量模型、忽略重力效應(yīng)模型、混合相似模型。其中混合相似模型原理為采用一定的人工質(zhì)量盡量減少忽略重力效應(yīng)影響的一種模型，其為克服忽略重力效應(yīng)造成模型反應(yīng)失真的情況，通過附加人工質(zhì)量，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹亓π?yīng)和慣性作用，但不影響結(jié)構(gòu)的剛度、強度和阻尼特性。在充分發(fā)揮振動臺承載力和盡量降低加速度相似比的條件下，本次試驗采用了混合相似模型。2）用量綱法求相似系數(shù)綜合考慮振動臺的性能參數(shù)、試驗室吊車性能參數(shù)和模型材料彈性模量等多方面的因素，首先確定幾何相似比Sl=1/20；在根據(jù)模型施工后的材料彈性模型實測值修正后，材料彈性模量比SE=1/2.38；加速度相似比Sa=1.69，其他未知量的相似常數(shù)根據(jù)各物理量基本量綱的關(guān)系，由線性方程組計算出來。相似關(guān)系見表1。表1物理量相似關(guān)系物理量相似關(guān)系長度1/20質(zhì)量密度4.98彈性模量1/2.38時間1/5.81位移1/20頻率5.81應(yīng)力1/2.38速度1/3.44應(yīng)變1.00加速度1.693）模型自重及配重根據(jù)振動臺的承載能力和模型的實際重量，計算出所需配重。配重采用比重大的鉛塊作為附加質(zhì)量，將其用水泥砂漿粘貼在樓板上。在附加質(zhì)量布置過程中，考慮了偶然偏心影響。模型總高度為8.16m，總重59.9t，其中模型9.78t、配重55.9t。（2）振動臺試驗方案1）試驗設(shè)備試驗在中國建筑科學(xué)研究院大型高性能空間六自由度模擬地震振動臺上進行。該振動臺為目前我國最大振動臺，臺面尺寸6m×6m，最大載重量為80t，實驗室吊車起重量為32t。2）地震波選取根據(jù)場地地震安全性評價報告，選出引起結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)最大的一條場地波作為試驗用波，另外兩條試驗用波為：EL-CENTRO波、LIVERMOR波。3）傳感器布置本次試驗共使用了47個加速度傳感器，其布置情況如下：基座上X，Y向各布置一個(2個)；1，4，5，11，17，23，29，35，41，49十層在平面中心及一端X，Y向各布置一個(40個)；為觀測結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，在4，11，23，35，49層平面的另一端Y向布置一個傳感器(5個)，共47個。為了研究結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的受力性能，應(yīng)變片主要布置在核心筒剪力墻，鋼管混凝土框支柱及型鋼混凝土轉(zhuǎn)換梁上，共計64片。4）試驗工況在模型試驗加載過程中，各試驗階段首先用峰值加速度為0.05g的白噪聲對模型進行X向、Y向頻譜掃描，得出模型自身特性。各試驗階段試驗完后，觀測模型的破壞情況。然后，用所選用的三條地震波分別進行X向、Y向及EL-CENTRO波雙向輸入。依次進行7度小震、7度中震、7度大震、8度中震加強、8度大震、8度大震加強、9度大震弱的振動臺試驗。根據(jù)相似關(guān)系比，將輸入的地震波進行調(diào)整，輸入地震波峰值加速度分別為0.059g，0.169g，0.372g，0.507g，0.676g，0.845g和1.014g。由于振動臺條件限制，實際上共進行了59個試驗工況。（3）誤差分析1）模型自振誤差分析采用三維空間有限元程序SAP2000進行模型結(jié)構(gòu)有限元析。通過分析，自振頻率計算與試驗結(jié)果對比見表2。表2模型自振頻率對比振動方向X方向Y方向振型階數(shù)一階二階一階二階試驗結(jié)果1.666.251.727.35SAP20001.555.431.827.41誤差%6.6313.265.810.41平均誤差%9.953.16從表2可以看出，模型自振頻率計算值與試驗值誤差為0.41%~13.26%，X方向、Y方向的第一階頻率誤差分別為6.63%和5.81%，X向誤差大于Y向。X向計算頻率均小于試驗值，而Y向兩者基本相同?？梢哉J(rèn)為試驗結(jié)果與理論分析結(jié)果的誤差可以接受。通過理論分析，各層加速度最大值與試驗值的誤差多數(shù)在30%以內(nèi)，多數(shù)工況下各層加速度計算值和試驗值變化規(guī)律相同。誤差產(chǎn)生的主要原因是：=1\*GB3①計算模型里未考慮構(gòu)件的節(jié)點剛域及核心筒剪力墻端部型鋼，使模型的計算剛度降低。=2\*GB3②模型的鋼管混凝土柱與型鋼梁的型鋼采用Q235的鋼板模擬，導(dǎo)致實際構(gòu)件的剛度變大。=3\*GB3③加大模型配重，尤其在結(jié)構(gòu)底部幾層鉛塊布置過多，樓層間空隙很小，可能使結(jié)構(gòu)剛度變大。表3典型高層建筑振動臺試驗誤差分析參數(shù)彈性模量比尺寸比加速度比平均誤差%本文0.4201/201.696.55上海國際金融中心0.3201/502.58.48市長大廈0.2861/2535.52LG大廈0.3001/203.6577.85某高層0.2501/324.7615.232）國內(nèi)高層建筑振動臺試驗誤差分析與國內(nèi)其他4棟高層建筑振動臺試驗前四階自振頻率試驗結(jié)果與理論分析誤差如表3所示，誤差在5.52%~15.23%，誤差是可以接受的?？梢?，目前振動臺試驗對于高層結(jié)構(gòu)抗震性能研究還是一種有效的分析手段。本文平均誤差為6.55%，誤差偏小，可見加大尺寸比，降低加速度比是可以進一步降低試驗誤差的。第三章結(jié)構(gòu)抗震試驗3.1主要內(nèi)容抗震試驗的任務(wù)：1）新材料的抗震性能研究，為推廣使用提供科學(xué)依據(jù)。2）新結(jié)構(gòu)的抗震能力研究，提出新結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法。3）實際結(jié)構(gòu)的模型試驗研究，驗證結(jié)構(gòu)的抗震性能和能力。4）為制定和修改抗震設(shè)計規(guī)范提供科學(xué)依據(jù)。實驗室內(nèi)的抗震試驗可以分為偽靜力試驗、擬動力試驗、振動臺試驗。（1）偽靜力試驗最常用的抗震試驗方法，又稱低周反復(fù)加載試驗或擬靜力試驗，屬于靜力試驗的范疇。優(yōu)點：設(shè)備簡單，經(jīng)濟好；便于試驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象的觀測。缺點：試驗的加載歷程與實際地震作用歷程無關(guān)（研究者預(yù)先主觀確定的）；不能反映實際地震作用時應(yīng)變速率的影響（加載周期長）。（2）擬動力試驗又稱偽動力試驗或聯(lián)機試驗。由計算機根據(jù)地面運動加速度時程和實測的恢復(fù)力曲線求得結(jié)構(gòu)的地震位移反應(yīng)時程，計算機控制加載器在結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)地震位移反應(yīng)。優(yōu)點：=1\*GB3①對于分析結(jié)構(gòu)彈塑性階段的性能特別有利。地震反應(yīng)計算時不需要對結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力特性作任何的假設(shè)。=2\*GB3②便于觀測結(jié)構(gòu)性能變化和受損破壞的過程。=3\*GB3③可進行大比例尺試件的模擬地震試驗，從而彌補了模擬地震振動臺試驗時，小比例尺模型的尺寸效應(yīng)，并能較好地反映結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求。缺點：=1\*GB3①不能反映實際地震作用時材料應(yīng)變速率的影響；=2\*GB3②不能完全模擬地震作用時結(jié)構(gòu)實際所受的作用力分布（加載器數(shù)量限制）=3\*GB3③結(jié)構(gòu)的阻尼也較難在試驗中再現(xiàn)。（3）振動臺試驗振動臺模擬天然地震記錄，使結(jié)構(gòu)經(jīng)歷類似天然地震的作用，從而再現(xiàn)結(jié)構(gòu)在地震作用下的全過程，同時能反映應(yīng)變速率的影響。優(yōu)點：能使結(jié)構(gòu)經(jīng)歷類似天然地震的作用，從而再現(xiàn)結(jié)構(gòu)在地震作用下的全過程，同時能反映應(yīng)變速率的影響。缺點：振動臺試驗的模型比例較小，容易產(chǎn)生尺寸效應(yīng)，難以模擬結(jié)構(gòu)構(gòu)造，且試驗費用較高。3.2實例1【3】該實例選用《工業(yè)建筑》2011年第41卷第4期的一篇名叫《脈沖周期激勵下高層框架結(jié)構(gòu)的TMD減震控制研究》的文章。本文運用國際通用的ANSYS軟件分析義馬某氣化爐混凝土框架結(jié)構(gòu)在矩形脈沖周期激勵作用下的動力特性，采用TMD振動控制裝置對其進行減振處理。進行減振處理時把氣化爐作為TMD控制裝置的慣性質(zhì)量，通過參數(shù)優(yōu)化把廠房結(jié)構(gòu)及氣化爐的最大位移、最大加速度控制在允許的范圍內(nèi)。結(jié)構(gòu)振動調(diào)諧質(zhì)量阻尼(TMD)裝置作為一種動力吸振器，在高層和高聳結(jié)構(gòu)抗震、抗風(fēng)控制中有廣闊的應(yīng)用前景。這種裝置對結(jié)構(gòu)的振動有明顯的控制效果。其特點是對建筑功能的影響較小，占用的建筑面積極少，便于安裝、維修和更換。TMD控制裝置一般安裝在主結(jié)構(gòu)的頂層(或中間某層)，以控制結(jié)構(gòu)第一振型的振動響應(yīng)。TMD一般由慣性質(zhì)量、剛度單元和阻尼元件構(gòu)成單自由度子結(jié)構(gòu)。TMD振動控制裝置最優(yōu)振動頻率諧調(diào)為主結(jié)構(gòu)控制振型的自振頻率，其控制策略為運用子結(jié)構(gòu)與主結(jié)構(gòu)控制振型共振達到動力吸振的目的，并應(yīng)用耗能阻尼材料或裝置消耗子結(jié)構(gòu)的振動能量，在不斷吸收主結(jié)構(gòu)振動能量和不斷消耗子結(jié)構(gòu)振動能量中降低主結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)。（1）試驗簡介本文以義馬某氣化爐鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房來進行計算。該廠房年產(chǎn)30萬t煤氣，有三個氣化爐進行生產(chǎn)，在反應(yīng)爐中的液態(tài)煤轉(zhuǎn)化甲烷等氣體的過程中，爐內(nèi)氣泡破裂，引起反應(yīng)爐的振動，將動能傳遞到結(jié)構(gòu)阻尼比較小的框架結(jié)構(gòu)中，引起框架結(jié)構(gòu)的激烈的震動，長時間將嚴(yán)重影響工作人員的身心健康，對框架結(jié)構(gòu)廠房的疲勞、斷裂等問題帶來一定程度的考驗。因此，對該廠房生產(chǎn)車間的設(shè)計，需要綜合產(chǎn)能、安全、結(jié)構(gòu)工藝、強度、剛度、穩(wěn)定性和氣泡爆破能量的吸收減振等問題，綜合進行結(jié)構(gòu)的“一體化”設(shè)計。該框架結(jié)構(gòu)長56m，寬19.5m，高56m。結(jié)構(gòu)為10層，層高1～6m不等，框架柱為500mm×500mm，框架梁為200mm×300mm，框架結(jié)構(gòu)均采用C30混凝土，材料的彈性模量為20.9GPa，泊松比為0.17，密度為2500kg/m3。（2）有限元模型的建立本文運用有限元軟件ANSYS對框架進行模態(tài)和時程分析，該框架結(jié)構(gòu)的梁、柱單元均采用考慮剪切和翹曲變形的高精度梁單元BEAM188進行梁柱的建模。對于廠房中的主要設(shè)備—氣化爐采用彈性殼單元Shell63來模擬。由于廠房中的其他設(shè)備質(zhì)量及體積亦較大，不能忽略其對結(jié)構(gòu)動力特性的影響。經(jīng)過綜合分析，對于廠房中的各種設(shè)備根據(jù)工作時的總重量及支撐部位采用質(zhì)量單元(MASS21)進行等效。TMD結(jié)構(gòu)運用質(zhì)量單元Mass21和彈簧單元Combin14單元聯(lián)合構(gòu)成。Combin14單元中無集中質(zhì)量的一端固定在框架結(jié)構(gòu)某結(jié)點上，考慮到結(jié)構(gòu)在YOZ平面上相對位移很小可以忽略，故另一端和框架某節(jié)點在X和Z方向上同時耦合，只允許在Y方向上相對框架運動；為了防止出現(xiàn)負(fù)位移，Combin14單元的兩個結(jié)點保持了一定的距離。（3）試驗結(jié)果及分析通過ANSYS軟件對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的動力特性和其在矩形脈沖周期激勵下的反應(yīng)及其控制效果分析得出以下結(jié)論：1）在矩形脈沖周期激勵下，該框架結(jié)構(gòu)對第一控制陣型比較敏感。2）利用結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量(氣化爐)作為減振質(zhì)量，克服了TMD系統(tǒng)需要增加額外質(zhì)量的不足，減輕了系統(tǒng)承載負(fù)擔(dān)，質(zhì)量比高達14%，是普通TMD系統(tǒng)的10倍左右，控制效果更好。3）安裝TMD時，有效提高了框架結(jié)構(gòu)的阻尼比。4）TMD裝置對矩形脈沖周期激勵下的反應(yīng)控制良好，減振效果60%以上，在工程實際上是可行的。3.3實例2【4】本實例選取于《振動與沖擊》第28卷第5期的一篇名為《TMD建筑在大型結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用》的文章。對于受風(fēng)環(huán)境激勵、地震激勵等使結(jié)構(gòu)物發(fā)生的振動，如高層或超高層建筑、化工反應(yīng)塔、電視塔、觀光塔、高聳煙囪、摩天輪等，在設(shè)計階段是通過計算和采用相應(yīng)技術(shù)措施來控制振動的。有時候在結(jié)構(gòu)物建造好了以后，通過測試分析，發(fā)現(xiàn)這類大型結(jié)構(gòu)物在地震環(huán)境激勵下的振動響應(yīng)還是過大，重新拆建是不可能的或不合算的，局部加強或改造某些結(jié)構(gòu)又不太方便，這時，選擇TMD或MTMD技術(shù)進行振動控制已廣泛被人們接受，這里介紹幾個大型建筑物，它們均應(yīng)用了TMD或MTMD技術(shù)實現(xiàn)了行之有效的減振效果。TMD技術(shù)的力學(xué)模型有各種型式，見圖4所示，通過計算它們的固有頻率和利用相應(yīng)的制造技術(shù)，這些裝置是可以實現(xiàn)的，只要它的固有頻率與結(jié)構(gòu)物的一階固有頻率接近，且質(zhì)量合適，安裝后就會達到相當(dāng)好的減振效果。下面列舉了三個實例：例1：圖1為臺北101大廈，是前世界第一高樓，總高502m共100層，在第87層的一個房間里掛有一個端部帶阻尼的大復(fù)擺，可減振40%~60%(風(fēng)振或地震)。例2：圖2為阿聯(lián)酋28層七星級大酒店，遠望像一個大帆船，為了抗地震和風(fēng)振，采用了在弧形支掌桿內(nèi)安裝了單自由度擺動的調(diào)諧器，實現(xiàn)了減振。例3：圖3(a)所示為英國倫敦游樂場的大型摩天輪，它受風(fēng)激勵后會發(fā)生振動，在每個擺動船倉的懸吊圓桿內(nèi)安裝了單自由度的彈簧質(zhì)量小車，如圖3(b)，實現(xiàn)調(diào)諧減振。第四章結(jié)構(gòu)風(fēng)洞實驗4.1主要內(nèi)容風(fēng)洞實驗的目的：結(jié)構(gòu)抗風(fēng)研究與設(shè)計時需要結(jié)構(gòu)的體形系數(shù)和風(fēng)振系數(shù)，但僅依靠荷載規(guī)范，往往很難精確得到。在實際中，常采用風(fēng)洞試驗來準(zhǔn)確獲得體形復(fù)雜結(jié)構(gòu)的體型系數(shù)和風(fēng)振系數(shù)。風(fēng)壓分布、體型系數(shù)：剛性模型側(cè)壓風(fēng)洞試驗；動力效應(yīng)、風(fēng)振系數(shù)：氣動彈性模型風(fēng)洞試驗。風(fēng)洞實驗主要設(shè)備：風(fēng)洞是進行實驗的主要設(shè)備，進行實驗還需要風(fēng)速、風(fēng)壓、氣動力等測量設(shè)備。實驗?zāi)Ｐ停河糜趯嶒灥慕Y(jié)構(gòu)模型必須遵循一定的相似準(zhǔn)則；風(fēng)場模擬：風(fēng)洞模擬的風(fēng)場必須反映實際的大氣邊界風(fēng)場的主要特性。風(fēng)洞有回流式風(fēng)洞和直流式風(fēng)洞兩種。和回流式風(fēng)洞相比，直流式風(fēng)洞占地小，造價低，但噪聲大，實驗段風(fēng)速的品質(zhì)會受到風(fēng)洞進、出口處外界大氣的干擾以及實驗段的壓強低于洞外大氣壓強等。測量設(shè)備：（1）壓強測量：低壓管（靜壓測量）、平頭總壓管（總壓測量）、壓強測量儀（液柱式壓強計、測壓傳感器、壓強掃描閥）；（2）風(fēng)速測量：風(fēng)速管、熱線風(fēng)速儀風(fēng)場模擬主要參數(shù)：平均風(fēng)速沿高度的變化、紊流度沿高度的變化、脈動風(fēng)功率譜、紊流積分尺度等。風(fēng)場模擬方法：（1）自然形成法：在均勻粗糙壁上自然形成模擬的大氣邊界層，所需試驗段非常長，一般要求20m以上，而且通常還需加上一定的人工紊流裝置，目前很少采用。（2）人工形成法：當(dāng)前國際上主要采用的大氣邊界層模擬方法。方法有：曲網(wǎng)法、棍柵法、曲線切面蜂窩法、1/4橢圓尖劈+擋板+粗糙元法、大孔眼格網(wǎng)法、尖塔旋渦發(fā)生器法和孔板速度車法。試驗?zāi)Ｐ停海?）測壓模型：適用于橋梁、高層建筑、空間結(jié)構(gòu)等。優(yōu)點：風(fēng)壓分布；缺點：試驗過程復(fù)雜（注意的問題：管路系統(tǒng)的畸變和修正）。（2）高頻動態(tài)測力天平試驗（模型）：適用于高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)（格構(gòu)式）。優(yōu)點：試驗方便；缺點：用途受限（3）橋梁專門模型（節(jié)段模型）：測力、測振-識別橋梁氣動參數(shù)。剛體模型，保證在振動過程中模型本身不會發(fā)生彈性變形。（4）氣動彈性模型：適用于所有結(jié)構(gòu)。采用相似理論設(shè)計試驗?zāi)Ｐ?。?yōu)點：直接獲得結(jié)構(gòu)響應(yīng)；缺點：模型復(fù)雜。4.2實例[5]該實例選取于《建筑結(jié)構(gòu)》第41卷第4期的一篇名叫《開洞矩形截面超高層建筑局部風(fēng)洞試驗研究》的文章。由于在超高層建筑中矩形截面最為普遍，故很多學(xué)者對矩形截面超高層建筑的風(fēng)荷載做了大量的研究，獲得了較為成熟的理論和計算方法，被各國規(guī)范廣泛采用。為了美觀或功能要求，有時建筑師會考慮在矩形截面超高層建筑的立面上設(shè)置結(jié)構(gòu)開洞。立面開洞的設(shè)置可能改變建筑的風(fēng)壓分布，且洞口的形狀、大小和位置的變化都可能對建筑的風(fēng)荷載產(chǎn)生影響。文中基于一棟立面上有多個開洞的實際超高層建筑在不同開洞工況下的剛性模型測壓試驗數(shù)據(jù)，分析了結(jié)構(gòu)開洞對矩形截面超高層建筑表面平均風(fēng)壓系數(shù)和最不利風(fēng)壓系數(shù)的影響，為這一類高層建筑的結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載設(shè)計提供參考。（1）試驗概述杭州市錢江新城的迪凱金座是一棟矩形連體復(fù)雜體型超高層建筑，其基本外形是一個高200m、寬83m、厚21m的矩形柱，在矩形柱的長邊立面中部從上到下依次開了三個矩形洞口。三個洞的寬度均為7.7m，高度從上至下分別為31.3，44.5和41.2m。該建筑的剛性模型表面風(fēng)壓測量風(fēng)洞試驗在同濟大學(xué)土木工程防災(zāi)國家重點實驗室風(fēng)洞實驗室的TJ-2大氣邊界層風(fēng)洞完成。該風(fēng)洞的試驗段尺寸為3m寬、2.5m高、15m長。模型幾何縮尺比為1/250，試驗?zāi)Ｐ腿鐖D3所示。在模型外表布置了495個測點，試驗風(fēng)速為12m/s。試驗中風(fēng)向角的定義如圖4所示，風(fēng)向角間隔取為15°，共有24個風(fēng)向。試驗在模擬B類風(fēng)場中進行。（2）試驗結(jié)論以迪凱金座超高層建筑為例，分析了矩形截面超高層建筑在長邊立面上不同開洞工況下，建筑各表面平均風(fēng)壓系數(shù)和最不利風(fēng)壓系數(shù)的變化規(guī)律，得到以下幾點結(jié)論：1）建筑長邊立面迎風(fēng)時，開洞將使背風(fēng)面洞口附近的平均風(fēng)壓系數(shù)(表現(xiàn)為負(fù)壓)絕對值增大，特別是中部洞口的打開，將使其背風(fēng)面周圍的負(fù)壓增大一倍左右。但迎風(fēng)面上的平均風(fēng)壓系數(shù)(表現(xiàn)為正壓)只是稍有減小，減小幅度為10%～20%。2）當(dāng)建筑短邊立面迎風(fēng)時，開洞對建筑長邊立面上的平均風(fēng)壓系數(shù)沒有明顯影響。3）開洞對長邊立面上的最不利正風(fēng)壓系數(shù)只有微弱影響，但對其最不利負(fù)風(fēng)壓系數(shù)卻有較大影響，特別是中部開洞，將使其周圍的最不利負(fù)風(fēng)壓系數(shù)增大一倍以上。4）開洞對短邊立面上的最不利風(fēng)壓系數(shù)不產(chǎn)生明顯的影響。第五章橋梁結(jié)構(gòu)靜動載試驗5.1主要內(nèi)容靜載試驗和動載試驗，主要目的是檢驗橋梁設(shè)計與施工的質(zhì)量（新建橋）；判斷橋梁結(jié)構(gòu)的實際承載能力（舊橋）；驗證橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和方法（新橋型）。試驗的一般程序：（1）橋梁考察和方案設(shè)計（必要條件）試驗方案設(shè)計分為以下幾個步驟：1）試驗對象選擇：每種結(jié)構(gòu)型式選擇跨度最大的一孔或幾孔進行加載試驗。2）試驗荷載效率：試驗荷載產(chǎn)生的控制截面內(nèi)力及變形等效應(yīng)不低于設(shè)計荷載效應(yīng)的80%。3）荷載試驗工況縱向加載：根據(jù)控制截面最不利受力確定，簡單結(jié)構(gòu)的橋梁選2—3個工況，復(fù)雜結(jié)構(gòu)可適當(dāng)多選幾個，但不宜過多。橫向加載：對稱加載、偏向加載、扭轉(zhuǎn)加載（需要時）。4）靜載試驗加載方案：加載方式一般選用三軸和兩軸載重車輛（軸重、軸距和橫向輪距）來模擬規(guī)范的汽車荷載。整體結(jié)構(gòu)計算采用車道荷載，局部設(shè)計車輛荷載。汽車荷載應(yīng)考慮車道數(shù)折減和沖擊系數(shù)增加。荷載可根據(jù)《城市橋梁荷載規(guī)范》（CJJ77-98）和《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）來確定。加載程序采用分級加載：一般分為3~5級；車輛荷載應(yīng)逐輛緩緩駛?cè)腩A(yù)定位置；卸載程序：分級盡量與加載分級對應(yīng)，以便校對。加載時間：溫度變化不大的時間段（如在陰天或晚上）加載，每級持續(xù)時間不能太長（效應(yīng)穩(wěn)定），并同步測定溫度場。5）測點設(shè)置：基本原則，最大應(yīng)力、最大位移。6）動載試驗加載脈動試驗：測量橋梁結(jié)構(gòu)動力特性；跑車試驗：無障礙和有障礙兩種條件下的載重車（大多數(shù)是三軸車）行車，判別不同的行車速度下，如20，30，40，50km/h，橋梁結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)。跳車試驗：通常用兩軸載重車，模擬不平整的路面狀況效應(yīng)。（10km/h）剎車試驗：三軸重車，測出緊急剎車的水平制動力等對橋面效應(yīng)。7）測量儀器：反力、應(yīng)變、位移、傾角、裂縫：同前。常用的儀器有百分表、千分表、位移計、應(yīng)變計（應(yīng)變片）、振弦應(yīng)變計、精密水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、傾角儀、全站儀、刻度放大鏡、溫度計等。索力測量：張拉頂油表、測力傳感器、索力計。（2）現(xiàn)場試驗準(zhǔn)備（3）加載試驗與觀測（4）結(jié)果分析與處理數(shù)據(jù)整理與評定有以下幾個方面：1）車輛荷載整理：車輛軸重過磅，并實測軸距和輪距（用于理論計算）。2）數(shù)據(jù)計算：測點應(yīng)力應(yīng)變換算，撓度計算；荷載橫向分布系數(shù)的計算（多片主梁的橋）；校驗系數(shù)：λ=測點的實測值/測點的理論計算值；自振頻率；沖擊系數(shù)；3）結(jié)果評定方法：荷載-位移曲線、荷載-應(yīng)力曲線：直線→彈性校驗系數(shù)：小于1時結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計要求；否則不滿足設(shè)計要求。殘余變形：≤0.2。撓度：撓跨比≤1/600（梁式橋）；1/800（拱橋、桁架橋）；1/300（梁式橋主梁懸臂端）；1/500（斜拉橋混凝土主梁，鋼橋為1/400）裂縫：全預(yù)力（不開裂）：混凝土<0.2mm；部分預(yù)應(yīng)力：名義拉應(yīng)力限值。頻率大于設(shè)計；動剛度滿足設(shè)計要求。動態(tài)增量（沖擊系數(shù)）：“小”則橋面平整度好，行車速度影響小。5.2實例[6]該實例取自《廈門市BRT高架橋梁總體設(shè)計與靜動載試驗研究》一文。以廈門BRT1號線高架橋中的典型橋梁—呂嶺路跨線橋為研究對象，測試并分析該橋的自振特性以及行車激振作用下的沖擊作用。廈門BRT1號線于2008年9月正式投入使用，是我國首個高架橋模式的快速公交系統(tǒng)。廈門市BRT1號線，起自第一碼頭，終至廈門新站，線路全長32.96km，其中高架線路22.9km，地面線路7.96km，地下線路2.1km橋段。全程共設(shè)車站22座，其中高架車站16座，高架車場1個，地面車站4座，地下車站1座，如圖1所示。值得一提的是，1號線中總長度為15.364km的島內(nèi)區(qū)間段，全部采用高架橋形式，高架車道與高架車站僅占用道路中央4m綠化帶，大大減少了對地面空間的占用，如圖2所示。此外，從城市的長期發(fā)展考慮，BRT1號線線位與軌道交通1號線的線位重合，近期為BRT大容量公交系統(tǒng)，遠期升級為輕軌，這種設(shè)計在我國亦尚屬首例。（1）模態(tài)分析與動載試驗分析1）動載試驗介紹橋梁結(jié)構(gòu)的動力荷載試驗是研究橋梁結(jié)構(gòu)的自振特性和車輛動力荷載與橋梁結(jié)構(gòu)的聯(lián)合振動特性。這些測試結(jié)果數(shù)據(jù)是判斷橋梁結(jié)構(gòu)運營狀況和承載特性的重要指標(biāo)。本橋動載試驗包括環(huán)境隨機振動(脈動)，無障礙行車，跳車以及剎車。無障礙行車試驗是當(dāng)重車分別以10、20、30、40km/h的速度通過橋面時，測試主梁在最大彎矩截面底板應(yīng)變測點的動位移、動應(yīng)變、豎向與橫向等振動特性，以檢驗結(jié)構(gòu)在動載作用下的工作狀態(tài)。跳車試驗是當(dāng)重車分別以10、20、30km/h的速度通過橋面上高度為7.5cm的三角形板時，測試主梁在最大彎矩截面底板應(yīng)變測點的動應(yīng)變，以模擬在橋面鋪裝局部損傷的狀態(tài)下，橋跨結(jié)構(gòu)在運行車輛荷載作用下的動力響應(yīng)。跳車板置于中跨的L/2附近。振動測點主要布置在各跨的跨中、L/4和支座頂部處的橋面，共計布置14個豎向、6個橫向以及6個縱向941B型拾振器。各種動力信號經(jīng)過放大器放大后，進入INV306振動分析儀的數(shù)采裝置直接進行采集并記錄。動應(yīng)變測試采用電阻應(yīng)變計，布置在中跨中底板中心處，采用半橋溫度補償技術(shù)。2）結(jié)構(gòu)自振特性測試與分析環(huán)境隨機振動(脈動)是一種準(zhǔn)確可信的模態(tài)識別測試方法，能夠得到結(jié)構(gòu)的真實動力特性，如頻率、振型等，試驗成本低且對橋面的正常交通不產(chǎn)生影響。由于很難獲取對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生激勵的信號，且模態(tài)特性識別過程只與輸出數(shù)據(jù)有關(guān)，因此，選用較為基本的peakpickingmethod對結(jié)構(gòu)的環(huán)境隨機振動進行測試。同時，利用大型通用軟件ANSYS10.0計算了呂嶺路跨線橋的前30階自振頻率和相應(yīng)的振型。橋梁結(jié)構(gòu)的主要振動頻率理論值與實測值見表3和圖17。表3結(jié)構(gòu)實測自振頻率與理論計算值比較Hz振型理論計算值實測值豎向一階2.182.44二階4.875.08橫向一階8.529.25縱向一階10.0312.55由表3可以看出，各階振型頻率對應(yīng)的實測值均大于理論計算值，且誤差較小，表明實橋結(jié)構(gòu)具有良好的剛度，施工質(zhì)量較高?，F(xiàn)場實測振型與理論計算振型基本一致，表明結(jié)構(gòu)的振動特性理論分析與結(jié)構(gòu)的實際振動特性較為吻合。此外，理論計算與實測結(jié)構(gòu)都表明，結(jié)構(gòu)的一階橫向振動頻率達到了一階豎向振動頻率的3倍左右，說明結(jié)構(gòu)具有較大的橫向剛度。3）無障礙行車試驗結(jié)果與分析無障礙行車試驗由2輛38t的三軸重型車組成每組2臺車同時行進，行車速度分別為10、20、30、km/h。試驗中采用Bushnell手持雷達測速儀對行車速度進行準(zhǔn)確測量。試驗測得的不同車速下各跨跨中最大豎向、橫向位移曲線，如圖18、圖19所示?？梢婋S行車速度的增加，各跨跨中豎向振幅響應(yīng)有明顯增加趨勢，且不同行車速度下，各跨跨中的豎向振幅比橫向大很多，說明該橋橫向剛度較大；各測點的振幅值基本符合受力規(guī)律。試驗測得本聯(lián)橋中跨跨中截面沖擊系數(shù)介于1.02~1.193，且隨行車速度的增加有增大的趨勢，最大值出現(xiàn)在30km/h時，但當(dāng)車速超過30km/h時，沖擊系數(shù)反而降低(圖20)，表明無障礙行車對橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊作用較小。另外，由實測的動應(yīng)變曲線(圖21)結(jié)果可知，其動應(yīng)力變化較為平滑，應(yīng)力過渡良好，主梁的應(yīng)變影響范圍較短，說明其受力行為和結(jié)構(gòu)形式是一致的。4）跳車試驗結(jié)果與分析跳車作用下，測得中跨跨中截面沖擊系數(shù)介于1.362~1.752(圖22)，較無障礙行車時增大，說明當(dāng)橋面不平順時，車輛對結(jié)構(gòu)的沖擊作用將增強。由圖23可知，跳車作用下，橋梁結(jié)構(gòu)動應(yīng)力變化亦較為平滑，應(yīng)力過渡仍然良好。（2）試驗結(jié)論廈門市BRT自2008年投入使用以來，極大地改善了廈門市的交通狀況，同時，其獨特的高架橋設(shè)計形式，也成為了廈門市一道獨特而美麗的城市景觀。此外，通過對廈門BRT高架橋中的典型橋梁—呂嶺路跨線橋的成橋靜動載試驗，可以得到以下幾點結(jié)論：1)通過靜載試驗分析可知，結(jié)構(gòu)在試驗荷載作用下處于彈性工作狀態(tài)，剛度性能良好，受力狀況合理，滿足設(shè)計要求。2)試驗測得的結(jié)構(gòu)各階頻率均大于理論計算值，表明結(jié)構(gòu)具有較大的剛度，動力性能良好。3)無障礙行車和跳車試驗表明，結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的應(yīng)力過渡良好，主梁的應(yīng)變影響范圍較短，且跳車對橋面的沖擊系數(shù)較無障礙行車時更為明顯。第六章課程總結(jié)通過本課程的學(xué)習(xí)以及課外資料的搜集，對土木工程結(jié)構(gòu)試驗有了大致的了解，以下是一些學(xué)習(xí)總結(jié)。根據(jù)不同類型的試驗，土木工程結(jié)構(gòu)試驗的目的有所不同，大體可分為兩類：生產(chǎn)性試驗和科學(xué)研究性試驗。生產(chǎn)性試驗經(jīng)常是具有直接的生產(chǎn)目的，以實際建筑物或結(jié)構(gòu)構(gòu)件為試驗鑒定的對象，經(jīng)過試驗對具體結(jié)構(gòu)做出正確的技術(shù)結(jié)論。一般這類性質(zhì)的試驗經(jīng)常用來解決以下幾種問題，例如：對結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工進行鑒定，判斷改建和加固的工程結(jié)構(gòu)的實際承載能力，為工程事故鑒定提供技術(shù)根據(jù)，對已建結(jié)構(gòu)進行可靠性試驗、推斷和估計結(jié)構(gòu)的剩余壽命，鑒定預(yù)置構(gòu)件產(chǎn)品的質(zhì)量?？茖W(xué)研究性試驗的目的是：驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的各種假定；通過制定各種設(shè)計規(guī)范，發(fā)展新的設(shè)計理論，改進設(shè)計計算方法；為發(fā)展和推廣新結(jié)構(gòu)、新材料以及新工藝提供理論與實踐的經(jīng)驗。例如：驗證結(jié)構(gòu)計算理論的假定，為制定或修訂設(shè)計規(guī)范提供依據(jù)，為發(fā)展和推廣新結(jié)構(gòu)、新材料與新工藝提供實踐經(jīng)驗。土木工程結(jié)構(gòu)試驗包括試驗設(shè)計、試驗準(zhǔn)備、試驗實施和試驗分析等主要環(huán)節(jié)。其中，試驗設(shè)計是整個結(jié)構(gòu)試驗中極為重要的并且?guī)в腥中缘囊豁椆ぷ?，包括的?nèi)容有試件設(shè)計、試件加載設(shè)計、試驗觀測設(shè)計、試驗誤差控制措施、試驗安全設(shè)施……結(jié)構(gòu)試驗準(zhǔn)備包括試件制作與安裝、試驗人員組織分工、儀器設(shè)備的檢測與標(biāo)定，材料力學(xué)性能的試驗與測定等等，結(jié)構(gòu)試驗的實施，例如試驗加載，試驗反映觀測與數(shù)據(jù)采集，試件變形、裂縫與破壞形態(tài)記錄等。其次是結(jié)構(gòu)試驗分析，試驗觀測與采集數(shù)據(jù)的處理，結(jié)構(gòu)參數(shù)識別，結(jié)構(gòu)破壞機制分析，結(jié)構(gòu)性能與承載力分析，結(jié)構(gòu)安全與健康形態(tài)評斷等，最后得出試驗的結(jié)論。在進行土木工程結(jié)構(gòu)試驗時，為了對結(jié)構(gòu)物或試件在荷載作用下的實際工作有全面的了解，即為了真實而正確的反映結(jié)構(gòu)的工作，就要求利用各種儀器設(shè)備量測出結(jié)構(gòu)反映的某些參數(shù)，從而為分析結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)提供科學(xué)依據(jù)。因此在開始試驗前，應(yīng)擬定試驗的測試方案，通常包括以下幾方面的內(nèi)容：（1）按整個試驗?zāi)康牡囊?，確定試驗測試項目。測試項目主要是工程結(jié)構(gòu)在荷載的作用下的各種變形，主要分為兩類：一類是反映結(jié)構(gòu)的整體工作狀況，如梁的撓度、轉(zhuǎn)角、支座偏移等，叫作“整體變形”；另一類是反映結(jié)構(gòu)的局部狀況，如混凝土的應(yīng)變、裂縫、鋼筋滑移等，叫作“局部變形”。（2）按工程結(jié)構(gòu)抗震的試驗方法較多，常用于實驗室內(nèi)的結(jié)構(gòu)模型抗震試驗方法有三種，擬靜力法試驗、擬動力法試驗和模擬地震振動臺試驗。工程結(jié)構(gòu)擬靜力法試驗是目前在結(jié)構(gòu)（或構(gòu)件）抗震性能研究中應(yīng)用最廣泛的一種