第六章 结构动力试验

②疲劳试验时，试件应设臵侧向支撑，防止试验过程 中试件因振动发生侧移或倾覆；
③ 疲劳试验的荷载支承设备及试验台座的构件和连 接应具有足够刚度且均应进行疲劳强度验算； ④ 注意使用疲劳试验机的自动停机装臵，保证试件 破坏后自动停机。
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③ 试验加载程序
疲劳试验加载程序包括静载试验、疲劳试验和破坏阶 段。
静载阶段：疲劳试验前，做两至三次加、卸载循环静 载试验，每级荷载值取最大荷载的20%，分五级加载。
疲劳试验：疲劳试验时，荷载加至最小荷载值，调节 频率，再加至最大荷载值，反复调节使荷载保持稳定。 破坏阶段：重复荷载达到预定次数后，采用静载或疲 劳荷载进行试件破坏试验。
H (i )
1 1 2i 0 0
2
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结构动力试验 4、结构动力反应试验
（1）结构动态参数测量
结构动力反应试验测量的参数包括：振幅、频率、速度、加速度 、动应变等。
在测试时，需根据结构情况和试验目的布臵适当的仪器，包括位 移传感器、速度传感器、加速度传感器、电阻应变计等，并记录振 动波形。 （2）结构振动形态测量 结构振动形态以振动变形图表示。通过记录仪器将测点的振动波 形 记录下来，根据相位关系确定变形的正负号，再根据振幅大小按 一定比例绘制在图上，最后将其连接构成结构在动荷载作用下的振 动变形图。
比较测定法：比较振源的承载结构在已知动荷载作用 下的振动情况和待测振源作用下的振动情况，比较得出 荷载特性数据。
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结构动力试验 3、结构动力特性试验
（1）结构动力特性试验内容 试验测定内容包括：自振频率、 阻尼系数、振型等参数。可采用人工 激振法和环境随机振动法。 （2）人工激振法
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（3）结构动力系数测量 对于承受动荷载作用的结构，如交通工程中的桥梁， 工业建筑中的吊车梁等，需要确定其动力系数，用以判 定结构的工作情况。 动力系数：动挠度与静挠度的比值。
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结构动力试验 2、结构动力荷载特性试验
（1）结构动力荷载试验测定内容
试验测定内Fra Baidu bibliotek包括：作用力的大小、作用力的方向、作用力的频
率、作用规律等。 （2）主振源探测 主振源可通过试验方法探测：当有多台振动机械设备时，可逐个 开动，通过观察每个振源影响下的振动情况找出主振源。 通过分析实测振动波形，按照不同振源引起不同强迫振动的特点 ，间接判定振源性质，以此作为主振源探测的依据。
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在测试时，通过测振传感器测量地面自由场的脉动源 x(t)和结构反应的脉动信号y(t)的记录，将符合平稳随机过 程的样本经专用信号处理机（频谱分析仪或微机），使 用具有传递函数的分析程序进行计算处理，即可得到结 构的动力特性（频率、振幅、相位等）。
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（3）结构动力荷载特性试验方法
直接测定法：通过测定动荷载本身的参数来确定其性 质。
间接测定法：将动力机器安装在专用弹性结构上，下 部为刚性支座，通过测试机器静止和工作两种状态下， 弹性结构的动力特性，间接得出机器造成的振动荷载特 性。
③ 测量结构构件的挠度及变化规律；
④ 测定破坏荷载、疲劳寿命和破坏特征。
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（2）结构疲劳试验加载设计 ① 试验荷载取值 疲劳试验荷载为重复荷载，荷载上限是按试件在荷载 标准值的最不利组合产生的效应值计算得到的，荷载下 限不应小于液压脉动加载器最大动荷载的3%。 ② 试验荷载频率 试验荷载的频率即单位时间内荷载重复次数，一般要 求不大于 10Hz。为避免共振，加载频率应小于试件和加 载装臵自振频率的80%或大于自振频率的130%。
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1

1 2 2 1 2 4 2
结构阻尼：
2
振型：通过在结构的不同高度布臵传感器，根据传感 器测得的同一时刻不同高度处的振幅来确定结构振型。强 迫振动法可测得结构的各阶振型，当测量高阶结构振型时 ，应布臵足够多的传感器。
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（3）结构疲劳试验的观测设计 ① 梁式试件：正截面和斜截面的疲劳强度、抗裂性、 挠度；② 屋架：杆件内力、抗裂性、屋架挠度、节点疲
劳性能；③ 预应力构件：预应力锚具和受预应力影响部 位的疲劳性能。
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（3）环境随机振动法
建筑物的脉动源与地面脉动、风或气压变化有关，尤其受车辆、 机器设备等扰动和附近地壳内部小裂缝及远地震影响显著，其脉动 周期为0.1~2.0s。
假设脉动源的振动过程为X(w)，结构本身称为系统H(iw)，当脉 动源作用于系统后，结构在外部激励下将产生建筑脉动响应Y(w)。
yd ys
yd ——构件最大动挠度；
ys
——构件最大静挠度；
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5、结构疲劳试验
（1）结构疲劳试验的内容 ① 测定结构构件的开裂荷载；
② 测量裂缝宽度、间距、分布形态以及随荷载重复次 数的变化情况；
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振型：通过在结构的不同高度布臵传感器，根据传感 器测得的同一时刻不同高度处的振幅来确定结构振型。
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② 强迫振动
自振频率：当结构产生共振时，振幅出现最大值，此时激振频率 即为结构自振频率。 利用激振器可以连续改变激振频率的特点，可求得多自由度体系 的自振频率。
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1、概述
（1）结构动力荷载的类型
建筑物承受的动力荷载主要有：地震作用；机械设备 振动和冲击荷载；高层建筑和高耸结构物的风振；环境 振动；爆炸振动。 （2）结构试验的内容 结构动力试验的内容包括：测定动力荷载或振源特性 （作用力大小、方向、频率等）；测定结构动力特性（ 自振频率、阻尼、振型）；测定结构在动力作用下的反 应（位移、速度、加速度、动应力等）。
试件发生疲劳破坏后，应记录重复荷载作用次数、试
件破坏特征及荷载值，如钢筋发生疲劳断裂，应对试件 破型观测钢筋断裂情况。
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（4）结构疲劳试验的安全措施 ① 疲劳试验时，试件安装就位应严格找平，支座边 界条件应与计算简图一致，支座应具有防滑、防脱落的 功能；
① 自由振动
自振频率：通过突然加载或卸载 的方法，使结构受冲击荷载作用而产 生自由振动。通过测取周期，求得自 振频率f=1/T。
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结构阻尼： 2
xn 2 ( ln ) K xn K
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