建筑結構試驗結構動載試驗主講教師：楊曉明1/26/20241主要內容1概述2動載試驗儀器儀表3結構振動測試4結構抗震試驗5結構疲勞試驗1/26/20242概述結構振動試驗結構抗震試驗結構疲勞試驗爆炸或沖擊試驗低周反復荷載試驗結構擬動力試驗1/26/20243概述動載與靜載試驗區別:（1）荷載隨時間連續變化（2）結構反應與自身動力特性相關（3）承載能力與使用性能要求發生變化（4）沖擊或爆炸，荷載時間很短1/26/20244主要內容1概述2動載試驗儀器儀表3結構振動測試4結構抗震試驗5結構疲勞試驗1/26/20245動載試驗儀器儀表測試基本要求（1）測試頻率。土木結構<100Hz（2）信號濾波和衰減低通、高通、帶通、帶阻（3）絕對測量和相對測量絕對加速度和絕對速度；相對位移（4）測量儀器的分辨率1/26/20246動載試驗儀器儀表加速度傳感器1.外殼2.硬彈簧

3.質量塊4.壓電晶體1/26/20247動載試驗儀器儀表動載試驗加載設備（1）電液伺服加載系統（2）激勵錘和激振器（3）其他設備1/26/20248主要內容1概述2動載試驗儀器儀表3結構振動測試4結構抗震試驗5結構疲勞試驗1/26/20249結構振動測試目的（1）掌握結構動力特性（錄像）（2）掌握作用在結構上的動荷載特性（3）損傷診斷和健康監測動力特性結構損傷監測信號變化健康監測1/26/202410結構振動測試某大橋動力測試8×20米南北試驗跨1/26/202411結構振動測試全橋共用速度傳感器3個，全部為豎向，分別布置在試驗跨L/4、L/2、3L/4橋面一側。橋梁動撓度測試的測點布置在試驗橋跨的跨中。

江蘇東華測試儀器有限公司生產的DH5922-32振動信號采集分析系統

低頻加速度傳感器低通濾波放大器數據采集儀計算機分析系統1/26/202412結構振動測試試驗工況工況內容工況1脈動試驗工況210km/h，跑車試驗工況320km/h，跑車試驗工況430km/h，跑車試驗工況510km/h，剎車制動試驗工況65km/h，跳車試驗1/26/202413結構振動測試1/26/202414結構振動測試1/26/202415結構振動測試試驗工況試驗車速(km/h)沖擊系數（1+μ）跑車101.05201.10301.12剎車201.13跳車101.151/26/202416結構振動測試結論（1）理論計算固有頻率值為1.74Hz，實測橋梁結構固有頻率6.8Hz，大于理論計算值，說明橋梁結構的實際剛度大于理論剛度。（2）根據動力沖擊系數的實測值來評價橋梁結構的行車性能，動荷載跑車試驗所實測沖擊系數都小于1.2，說明橋梁結構的行車性能尚好，橋面鋪裝較為完好。（3）實測橋梁結構阻尼比0.025，對數衰減率為0.157，與同類橋梁相比，該橋梁結構耗散外部能量較快，說明橋梁結構存在開裂情況。1/26/202417主要內容1概述2動載試驗儀器儀表3結構振動測試4結構抗震試驗5結構疲勞試驗1/26/202418結構抗震試驗建筑結構抗震設計的基本概念：抗震延性的保證，包括抗震設計計算和抗震構造措施兩部分。結構抗震性能研究的主要內容：地震荷載作用下結構的破壞機制、破壞形態、延性、耗能、強度等。結構抗震性能研究的主要試驗手段：偽靜力試驗擬動力試驗振動臺試驗1/26/202419結構抗震試驗——偽靜力試驗結構低周反復加載試驗的主要研究內容：?恢復力模型：相當于結構的物理方程?抗震性能判定：強度、剛度、變形、延性、耗能?破壞機制研究：為抗震設計提供方法和依據偽靜力試驗的特點：試驗裝置及加載設備簡單、觀測方便，但加載制度是人為確定的，與真實情況差異較大，且不能考慮應變速度及阻尼的影響。試驗值偏低，一般情況下低周反復加載靜力試驗結果偏于安全。1/26/202420結構抗震試驗——偽靜力試驗常用的三種加載方法①控制位移加載法；常以屈服位移或最大層間位移的某一百分比來控制加載②控制荷載加載法；③控制荷載和位移混合加載法。1/26/202421結構抗震試驗——擬動力試驗擬動力試驗，其實質就是按照某種確定性的地震反應進行加載。由于結構的恢復力模型未知，運動方程無法求解，故采用“邊試驗、邊求解”的方法分步得到實測的結構恢復力模型，然后可完成整個試驗加載過程。加載設備可利用偽靜力試驗設備，但必須可聯機控制加載，即計算機控制的電液伺服加載系統（包含數個作動器，即加載器）1/26/202422結構抗震試驗——擬動力試驗優點：適用于復雜結構的非線性地震反應分析，試驗結果比較準確；可以緩慢再現結構地震反應，便于觀測；可進行真型或大比例尺的結構在確定性地震下的試驗研究。缺點：不能實時再現真實地震反應，不能進行材料特性與時間有關的結構試驗；結構實際反應所產生的慣性力用加載器的荷載來代替，因此僅適用于離散質量分布的結構；計算機系統除進行運動方程的數值積分外，還需要準確控制加載器，精度方面很難實現；試驗設備龐大，分析系統復雜，試驗費用高。1/26/202423結構抗震試驗——振動臺試驗振動臺試驗：真實反映結構抗震性能振動臺技術參數：臺面尺寸（15m*15m）和最大負荷臺面自由度頻率范圍、最大位移、速度、加速度模型的設計與制作尺寸，材料，工藝數據采集參數（位移、加速度），高速1/26/202424結構抗震試驗——振動臺試驗振動臺試驗示例小型結構1,小型結構2大型結構1,大型結構2,大型結構3,大型結構41/26/202425主要內容1概述2動載試驗儀器儀表3結構振動測試4結構抗震試驗5結構疲勞試驗1/26/202426疲勞試驗結構物或構件在重復荷載作用下，達到破壞時的應力比其靜力強度要低得多。這種現象稱為疲勞。試驗目的：了解重復荷載作用下，結構的性能及其變化規律。

1/26/202427疲勞試驗受彎構件的疲勞破壞標志

（1）正截面疲勞破壞標志：縱向主筋疲勞斷裂，這是當配筋率正常或較底時可能發生的；受壓區混凝土疲勞破壞，這是當配筋率過高或倒T形截面時可能發生的。

（2）斜截面疲勞破壞標志：與臨界斜裂縫相交的腹筋疲勞斷裂，這是當腹筋配筋率正常或較低時可能發生的；混凝