結(jié)構(gòu)動載試驗

GaoSuGongLu第七章結(jié)構(gòu)動載試驗§7-1概述通過試驗的方法法對結(jié)構(gòu)振動進進行分析研究動荷載隨時間發(fā)發(fā)生變化結(jié)構(gòu)反應與本身身動力特性相關(guān)關(guān)1動載檢測的的應用：（1）結(jié)構(gòu)抗震震性能評價（2）工業(yè)廠房房機械設備振動動對結(jié)構(gòu)、構(gòu)件件或精密儀表和和精密機床的影影響（3）高層結(jié)構(gòu)構(gòu)、高聳構(gòu)筑物物、道路橋梁、、堤壩的風水荷荷載或移動荷載載（4）建筑物抗抗爆§7-1概述2動載試驗的幾種種情況：（1）結(jié)構(gòu)物在在實際使用時的的振動水平（頻頻率、振幅）及及性狀，如：動力機械作作用下廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)的振動；移動動荷載作用下橋橋梁的振動；地地震時建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)的振動；（2）激振后，，結(jié)構(gòu)或模型的的振動特性，如如地震振動臺；；正弦激振；隨隨機自然激振；；（3）結(jié)構(gòu)構(gòu)件件的疲勞試驗，，疲勞試驗機。?！?-2動載試驗的量測測儀器1量測系統(tǒng)：振動參數(shù)→→→→→→→傳振器：把振動動信號(參數(shù))變換成電訊號號；放大器：把輸入入的微弱電訊號號放大；記錄器：把放大大后的電訊號顯顯示或記錄下來來數(shù)據(jù)處理儀：對對電訊號進行分分析和數(shù)據(jù)處理理傳振器放大器記錄器數(shù)據(jù)處理儀§7-2動載試驗的量測測儀器1量測系統(tǒng)：§7-2動載試驗的量測測儀器2測振傳感器：基本原理參考不動點質(zhì)量塊m慣性力＋阻尼力力＋彈性力＝0m(x”十y””)十βy’十十ky＝0若x＝x0sinωtmy”十βy’十ky＝mω2x0sinωt特征方程是mr2十βr十k＝0齊次方程的解§7-2動載試驗的量測測儀器2測振傳感器：時間因子分析一個隨時間而衰衰減的伴生自由由振動。系統(tǒng)的阻尼愈大大，振幅衰減愈愈快設計拾振器時需需人為地使其具具有足夠的阻尼尼β，使之急劇劇衰減，可視為為瞬態(tài)振動忽略略不計?！?-2動載試驗的量測測儀器2測振傳感器：非齊次方程的特特解§7-2動載試驗的量測測儀器2測振傳感器：（1）磁電式速度拾振振器§7-2動載試驗的量測測儀器2測振傳感器：（1）磁電式速度拾振振器§7-2動載試驗的量測測儀器2測振傳感器：（2）壓電式加速度拾拾振器§7-2動載試驗的量測測儀器2測振傳感器：（3）放大器放大器就是把拾拾振器輸出信號號在顯示或記錄錄前，進行預處處理(對輸入信信號幅值進行放放大)的裝置，，但放大器本身身不能放大能量量。常用放大器有電壓放大器電荷放大器§7-2動載試驗的量測測儀器3采集記錄設備：電信號經(jīng)過放大大處理后，必須須通過記錄儀器器或指示儀表把把測量的結(jié)果直直觀地顯示出來來，并予以記錄錄。光線示波器磁帶記錄儀函數(shù)記錄儀記憶示波器§7-2動載試驗的量測測儀器3采集記錄設備：（1）光線示波波器§7-2動載試驗的量測測儀器3采集記錄設備：（2）磁帶記錄錄儀§7-2動載試驗的量測測儀器3采集記錄設備：（3）函數(shù)記錄錄儀§7-2動載試驗的量測測儀器4儀器的標定：分部標定系統(tǒng)標定標定項目靈敏度(亦稱放放大倍數(shù))標定定頻率響應標定：：幅頻特性標定定線性度標定§7-2動載試驗的量測測儀器4儀器的標定：（1）靈敏度(亦稱放大倍數(shù)數(shù))標定儀器的靈敏敏度是輸出信號號(電壓、電荷荷、電感或應變變壕)與相應的的輸入信號(位位移、速度、加加速度等)的比比值。儀器靈敏度的標標定頻率應取其其頻響曲線的平平臺范圍內(nèi)，標標定三次以上，，取平均值。§7-2動載試驗的量測測儀器4儀器的標定：（2）頻率響應的標定定頻率響應標定的目目的是確定儀器的的可測頻率范圍、、波形滯后等。①幅頻特性標定幅頻特性的標定是是在固定輸入振幅幅(如標淮振動臺臺的幅值)的條件件下，改變振動頻頻率，或進行頻率率掃描，標定儀器器靈敏度隨頻率變變化的情況?！?-2動載試驗的量測儀儀器4儀器的標定：（2）頻率響應的標定②幅頻響應曲線§7-3動載試驗的加載方方法與設備1慣性力加載（1）沖擊力加載載§7-3動載試驗的加載方方法與設備1慣性力加載（2）離心力加載載§7-3動載試驗的加載方方法與設備1慣性力加載（3）其它加載§7-3動載試驗的加載方方法與設備2電磁加載§7-3動載試驗的加載方方法與設備3液壓加載§7-4結(jié)構(gòu)動力特性的試試驗測定1自由振動法瞬態(tài)激振后的阻尼尼振蕩垂直突加、減荷載載水平突加荷載反沖激振器橋梁加載周期和阻尼比§7-4結(jié)構(gòu)動力特性的試試驗測定2共振法共振產(chǎn)生條件：干干擾頻率與結(jié)構(gòu)固固有頻率相同使用起振機變頻激振§7-4結(jié)構(gòu)動力特性的試試驗測定2共振法阻尼系數(shù)臨界阻尼比§7-4結(jié)構(gòu)動力特性的試試驗測定2共振法建筑物的振形圖對應于某一頻率（（共振時）§7-4結(jié)構(gòu)動力特性的試試驗測定2共振法建筑物的振形圖對應于某一頻率§7-4結(jié)構(gòu)動力特性的試試驗測定3脈動法環(huán)境脈動：環(huán)境隨隨機激振而引起的的結(jié)構(gòu)物微小振動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中最主要的成分振幅大、波形光滑滑處的頻率總是多次重復出現(xiàn)主諧量法頻譜分析法：諧量量分析法、相關(guān)或或功率譜分析法特點不需要激振設備，，不受結(jié)構(gòu)形式和和大小的限制信號弱，有好的記記錄設備§7-4結(jié)構(gòu)動力特性的試試驗測定3脈動法（1）主諧量法如果建筑物各部位位在同一頻率處的的相位和振幅符合合振型規(guī)律，此頻頻率就可確定為建建筑物的固有頻率率，通?；l出現(xiàn)現(xiàn)的機會最多?！?-4結(jié)構(gòu)動力特性的試試驗測定3脈動法（1）主諧量法§7-4結(jié)構(gòu)動力特性的試試驗測定3脈動法（2）諧量分析法法§7-4結(jié)構(gòu)動力特性的試試驗測定3脈動法（3）功率譜分析析法脈動的振幅譜的幅幅值確定建筑物的的固有頻率和振形形。記錄信號傅立葉分分析§7-5結(jié)構(gòu)動力反應的試試驗測定1結(jié)構(gòu)特定部位動參參數(shù)的測定測點布置根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)情況和試驗目的的布置。分布系數(shù)特定結(jié)構(gòu)、特定振振源情況下的振動動分布情況§7-5結(jié)構(gòu)動力反應的試試驗測定2結(jié)構(gòu)的振動變位圖圖測定振型：結(jié)構(gòu)本身的的動力特性，與外外荷載無關(guān)。變位圖：結(jié)構(gòu)在特特定荷載作用下的的變形曲線?！?-5結(jié)構(gòu)動力反應的試試驗測定3結(jié)構(gòu)動力系數(shù)的試試驗測定動力系數(shù)：動撓度度與靜撓度的比值值§7-5結(jié)構(gòu)動力反應的試試驗測定4強震觀測地震發(fā)生時，用儀儀器觀測地面運動動的過程和建筑物物的動力反應。結(jié)構(gòu)物在強震過程程中的振動記錄自動觸發(fā)啟動，蓄蓄電池供電美國洛衫磯：凡新建六層以上上、面積超過6000平方英尺的建筑物物必須設置強震儀儀3臺。楊浦大橋和金茂大大廈等十幾個重要建筑筑物上都已安裝了了強震記錄網(wǎng)絡，，僅金茂就安裝了了6臺。上海計劃在十十五期間普及更多多，通過立法，達達到10層以上的建筑都安安裝。浦東機場深井群安安放了深度不同的的地震記錄儀，最淺30米，最深300多米，其他還有50米、100多米及200多米，這些井群可可以測量到不同深深度接收到的不同同地震波的強度。。§7-5結(jié)構(gòu)動力反應的試試驗測定4強震觀測中華人民共和國防防震減災法要求在重大工程和和生命線工程等建建筑上安裝強震動動觀測設備。一是可以檢查建筑筑物的“健康狀況況”，根據(jù)震動記記錄數(shù)據(jù)，及時掌掌握地震或其他強強震動發(fā)生時建筑筑物受損情況；二是從記錄數(shù)據(jù)中中總結(jié)經(jīng)驗，進而而不斷改進建筑物物抗震設防設計；；三是通過已形成的的觀測網(wǎng)絡的強震震動觀測，可以快快速掌握地震裂度度分布情況，為地地震預測與震后救救災提供可靠的信信息?！?-5結(jié)構(gòu)動力反應的試試驗測定4強震觀測《地震安全性評價價管理條例》國務務院令四大工程須進行地地震安全性評價。。國家重大建設工程程受地震破壞后可能能引發(fā)水災、火災、爆炸炸、劇毒或者強腐腐蝕性物質(zhì)大量泄露或者其他他嚴重次生災害的的建設工程，包括括水庫大壩、堤防防和貯油、貯氣、、貯存易燃易爆、、劇毒或者強腐蝕蝕性物質(zhì)的設施以以及其他可能發(fā)生生嚴重次生災害的的建設工程受地震破壞后可能能引發(fā)放射性污染染的核電站和核設施建設工程省、區(qū)、市認為對對本區(qū)域有重大價值或者有重重大影響§7-6結(jié)構(gòu)疲勞試驗概念結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件在重重復荷載作用下，，達到破壞時的應應力比其靜力強度度要低得多。這種種現(xiàn)象稱為疲勞試驗目的了解重復荷載作用用下，結(jié)構(gòu)的性能能及其變化規(guī)律§7-6結(jié)構(gòu)疲勞試驗1疲勞試驗項目目（1）鑒定性試驗驗①抗裂性及開裂荷荷載②裂縫寬度及發(fā)展展③最大撓度及其變變化幅度④疲勞強度（2）科研性疲勞勞試驗①各階段截面應力力分布狀況，中和和軸變化規(guī)律②抗裂性及開裂荷荷載③裂縫寬度、長度度、間距及發(fā)展④最大撓度及其變變化規(guī)律⑤疲勞強度的確定定⑥破壞特征分析§7-6結(jié)構(gòu)疲勞試驗2疲勞試驗荷載載（1）疲勞試驗荷荷載取值上限荷載：最大標標準荷載最不利組組合下產(chǎn)生的彎距距計算下限荷載：根據(jù)疲疲勞試驗設備的要要求而定。國內(nèi)多采用等幅勻勻速荷載：§7-6結(jié)構(gòu)疲勞試驗2疲勞試驗荷載載（2）疲勞試驗荷荷載速度荷載頻率影響材料料的塑性變形和徐徐變，頻率過高對對試驗設施有影響響使構(gòu)件在試驗時實實際工作時受力狀狀態(tài)一致，構(gòu)件與荷載架不能能發(fā)生共振荷載頻率θ與結(jié)構(gòu)構(gòu)固有頻率ω之比比應滿足：§7-6結(jié)構(gòu)疲勞試驗2疲勞試驗荷載載（3）疲勞試驗的的控制次數(shù)經(jīng)受所確定控制次次數(shù)的疲勞荷載作作用后，其抗裂性性、剛度、強度等等必須滿足規(guī)范中中有關(guān)規(guī)定。中級工作制吊車梁梁：2Χ106次重級工作制吊車梁梁：4Χ106次§7-6結(jié)構(gòu)疲勞試驗3疲勞試驗步驟驟（1）預加靜載消除松動及接觸不不良，壓牢構(gòu)件，，使測試儀表工作作正常（2）正式疲疲勞試驗§7-6結(jié)構(gòu)疲勞試驗驗3疲勞試驗驗步驟（2）正式疲疲勞試驗§7-6結(jié)構(gòu)疲勞試驗驗4疲勞試件件的安裝（1）嚴格對對中（2）保持平平穩(wěn)（3）安全防防護現(xiàn)行的疲勞試試驗都是采取取試驗室常幅幅疲勞試驗方方法。即疲勞勞強度是以一一定的最小值值和最大位重重復荷載試驗驗結(jié)果而確定定。實際上結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件是任任意變化的重重復荷載作用用，隨著測試試技術(shù)的不斷斷進步，常幅幅疲勞試驗將將為濟合實際際情況的變幅幅疲勞試驗所所代替?！?-7動力試驗的數(shù)數(shù)據(jù)處理1振動示波波波圖的分析析（1）簡單波波形的分析§7-7動力試驗的數(shù)數(shù)據(jù)處理1振動示波波波圖的分析析（2）合成振振動示波圖的的簡化分析①包線法§7-7動力試驗的數(shù)數(shù)據(jù)處理1振動示波波波圖的分析析（2）合成振振動示波圖的的簡化分析①包線法§7-7動力試驗的數(shù)數(shù)據(jù)處理1振動示波波波圖的分析析（2）合成振振動示波圖的的簡化分析②疊加法（疊加波）§7-7動力試驗的數(shù)數(shù)據(jù)處理1振動示波波波圖的分析析（2）合成振振動示波圖的的簡化分析②疊加法（拍拍振）§7-7動力試驗的數(shù)數(shù)據(jù)處理2諧量分