動力試驗6講義

建筑構(gòu)造

動力試驗及抗震試驗主要試驗內(nèi)容◆構(gòu)造動力特性的試驗測定◆構(gòu)造動力反響測定◆構(gòu)造抗震試驗◆構(gòu)造疲憊試驗一、振源動力特性檢測1、主振源探測逐臺開動法波形分析法2、振源動力特性測試直接測定法；間接測定法。

試驗一構(gòu)造動力特性的測定各種振源的振動記錄圖鋼筋砼框架簡圖實測框架振動記錄圖工程實例二、構(gòu)造動力特性檢測動力特性參數(shù)：自振頻率、振型和阻尼系數(shù)1、自由振動法〔撞擊荷載法〕動力特性測定放大器橋盒動態(tài)電阻應(yīng)變儀光線示波器結(jié)構(gòu)物撞擊拾振器位移傳感器自由振動衰減量測系統(tǒng)自由振動時間歷程曲線有阻尼自由振動的運動方程：—阻尼比。—衰減系數(shù)；；；自振頻率：即根本周期的倒數(shù)。2、共振法〔振動荷載法〕功率放大器信號發(fā)生器激振器頻率儀試件放大器放大器放大器放大器記錄儀相位計拾振器共振法測量原理框圖共振時的振動圖形和共振曲線由共振曲線求阻尼系數(shù)和阻尼比衰減系數(shù)：阻尼比：參數(shù)測定用共振法測建筑物振型3、脈動法脈動法：是通過測量建筑物由于外界環(huán)境脈動〔如地面脈動、氣流脈動等〕而產(chǎn)生的微幅振動，來確定建筑物的動力特性。

方法有：主諧量法；統(tǒng)計法；頻譜分析法；功率譜分析法。試驗二構(gòu)造動力反響的測定一、動應(yīng)變測定動應(yīng)變測量示波圖應(yīng)變頻率：瞬時應(yīng)變：；二、動位移測定雙外伸梁的振動變位圖留意：振動變位與振型的區(qū)分。三、動力系數(shù)測定動力系數(shù)：試驗三構(gòu)造抗震試驗一、擬靜力試驗1、試驗方法2、試驗設(shè)備與加載裝置是以肯定的荷載或位移作為掌握值對試件進展低周反復(fù)加載，以獲得構(gòu)造非線性的荷載—變形特性。加載設(shè)備：雙向千斤頂；反力墻；試驗臺座；荷載架等；如圖示：《建筑抗震試驗方法規(guī)程》(JGJ101-96)建議的幾種試驗加載裝置(a)墻片試驗裝置(b)梁式構(gòu)件試驗裝置(c)梁柱節(jié)點試驗裝置(d)測P-△效應(yīng)的節(jié)點試驗裝置典型的擬靜力試驗加載系統(tǒng)3、單向反復(fù)加載制度(1)位移掌握加載(a)變幅加載(b)等幅加載(c)變幅等幅混合加載考慮二次地震影響和混合位移加載制度(2)力—位移混合掌握加載梁柱節(jié)點通常承受的方案4、雙向反復(fù)加載制度(1)x、y軸雙向同步加載5、滯回曲線和骨架曲線的主要特征(1)曲線圖形加載一周得到的荷載—位移曲線稱為滯回曲線〔滯回環(huán)〕。(2)骨架曲線

在變幅位移加載試驗中，把每次滯回曲線的峰點都連接起來的包絡(luò)線稱骨架曲線。

它反映了構(gòu)件受力與變形的各個不同階段及特性，是確定恢復(fù)力模型中特征點的依據(jù)。骨架曲線與單次加載曲線(3)

強度有明顯屈服點構(gòu)件的屈服荷載無明顯屈服點構(gòu)件的屈服荷載(4)

剛度(5)

延性延性系數(shù)：(6)

耗能等效粘滯阻尼系數(shù)：功比指數(shù)：、

—

第次循環(huán)時卸載點的荷載和位移。等效粘滯阻尼系數(shù)計算(7)不同加載制度引起的耗能差異單調(diào)加載曲線單調(diào)加載：初始剛度、屈服力、極限力、屈服位移及極限位移。(a)每一掌握位移加載一次(b)每一掌握位移下反復(fù)三次(c)掌握荷載超過屈服點的屢次反復(fù)(c)掌握荷載超過極限荷載的反復(fù)6、恢復(fù)力特性的模型比(a)雙線型(b)三線型(c)Clough型(d)D-TRI型(e)NCL型(f)滑移型不同常數(shù)的NCL模型二、擬動力試驗1、方法：是由計算機進展數(shù)值分析并掌握加載，即由給定地震加速度記錄通過計算機進展非線性構(gòu)造動力分析，將計算得到的位移反響作為輸入數(shù)據(jù)，以掌握加載器對試驗構(gòu)造進展試驗。2、優(yōu)缺點：可緩慢再現(xiàn)地震反響，觀看破壞全過程，可做大模型試驗。其缺點是不能再現(xiàn)真實的地震反響，只適用離散質(zhì)量分布的構(gòu)造，設(shè)備精度要求高。聯(lián)機試驗計算機加載流程框圖三、模擬地震振動臺試驗加載設(shè)備：振動臺；掌握方式：模擬掌握與數(shù)字掌握；加載程序：一次加載和屢次加載；優(yōu)點：很好地反響應(yīng)變速率對構(gòu)造材料強度的影響。缺點：設(shè)備昂貴，不能做大比模型試驗，不便于試驗全過程觀測。試驗四構(gòu)造疲憊試驗

一、試驗?zāi)康膽?yīng)力與反復(fù)荷載次數(shù)的關(guān)系目的：確定構(gòu)造的疲憊極限。爭論疲憊試驗的內(nèi)容：1、鋼筋及砼應(yīng)力隨n的變化；2、開裂荷載及開裂狀況；3、裂縫的寬度、長度、間距及其隨n的變化；4、最大撓度及其變化規(guī)律；5、疲憊破壞荷載及承受疲憊荷載的重復(fù)次數(shù)；6、疲憊破壞特征。檢驗疲憊試驗的內(nèi)容通常是在重復(fù)荷載標準值作用下，在規(guī)定的荷載重復(fù)次數(shù)內(nèi)，對以下內(nèi)容進展檢驗：1、抗裂性及其開裂荷載；2、裂縫寬度及其進展；3、最大撓度及變化幅度；4、疲憊極限強度；二、構(gòu)造疲憊試驗的方法1、疲憊試驗荷載荷載取值：上限值依據(jù)構(gòu)件在荷載標準值最不利組合下產(chǎn)生的彎距計算求得；下限值依據(jù)疲憊試驗機的設(shè)備性能而定。

控制次數(shù)：中級工作制吊車梁：次；重級工作制吊車梁：次。

頻率選擇：依據(jù)疲勞試驗機的性能而定。通常為：疲憊機的頻率構(gòu)件固有頻率2、疲憊試驗加載程序變更荷載上限的加載程序兩種：一是從頭到尾施加重復(fù)荷載；另一是靜荷載和疲憊荷載交替施加。靜載疲勞靜載等幅疲憊加載程序等幅疲憊加載方案3、疲憊試驗的觀測主要是對掌握截面的應(yīng)變和變形進展分階段測試。動應(yīng)變可用動態(tài)應(yīng)變儀，動撓度可用差動式位移傳感器、測振儀等儀器，測量可在荷載加至1、2、5、10、20、50、100、200、300、400萬次時分別進展。裂縫的觀測應(yīng)借助于光學(xué)儀器，對裂縫寬度進展檢測。三、疲憊試件的破壞標志正截面破壞標志1、當受彎構(gòu)件截面配筋率為正?；虻团浣盥蕰r，縱向受力主筋可能發(fā)生疲憊斷裂破壞；2、配筋率過高或為倒T截面時，可能發(fā)生受壓區(qū)混凝土的疲憊破壞。斜截面破壞的標志1、當構(gòu)件配筋率正?；蜉^低時，與臨界斜裂縫相交的箍筋或彎起鋼筋可能發(fā)生疲憊斷裂破壞；2、當箍筋和縱向鋼筋的配筋率都很高時，剪壓區(qū)混凝土將發(fā)生剪壓疲憊破壞；3、當縱向鋼筋配筋率較低時，與臨界斜裂縫相交的縱向鋼筋可能發(fā)生疲憊斷裂破壞。粘結(jié)疲憊破壞鋼筋與混凝土的粘結(jié)疲憊破壞，常發(fā)生在承受熱處理鋼筋、冷拔低碳鋼絲、碳素鋼絲、鋼絞線配筋的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造中。四、疲憊試驗的安全裝置1、嚴格要求對中。荷載架上的安排梁、脈沖千斤頂、試驗構(gòu)件、支座以及中間墊板都要對中，特殊是千斤頂軸心肯定要同構(gòu)件截面縱軸在一條直線上。2、保持平穩(wěn)。疲憊試驗的支座應(yīng)是可調(diào)的，并使之保持水平；千斤頂與試件之間、支座與支墩之間、構(gòu)件與支座之間都要嚴格找平，用砂漿作找平層時不宜過厚。3、安全防護措施。必需設(shè)置安全支架、支墩等防護措施。人有了學(xué)問，就會具備各種分