动载试验
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❖ 1.结构物 2.钢拉杆 3.保护索 4.钢丝绳 5.绞车 6.实验模型 7.钢丝 8.滑轮 9.支架 10.重物 11.减振垫层
❖ （2） 离心力加载
❖ 图3.6 机械式激振器的原理图
❖ （3） 直线位移惯性力加载
❖ 图3.7 直线位移惯性力加载系统
❖ 2、 电磁加载
❖ 电磁式振动台
图3.8 电磁振动台组成系统图
图3.9 有阻尼自由振动 衰减曲线
图3.10 结构受强迫振动时 的共振曲线
04.11.22晚23时至23日6时, 华科大工程结构检测中心
人员对海南省海口和平桥进行了一次全方位“体
检”—动静载试验。动载试验含脉动、跑车、刹车、
跳车4项内容。刹车试验中,试验车辆在通过桥一定断面
时突然刹车,通过此方式来采集当时
❖ c) 控制作用力和控制位移的混合加载法 ❖ 试验装置
❖ 图3. 19 几种典型的伪静力试验加载装置
图3.20几种典型的伪静力试验加载装置 ❖ (3) 拟动力试验加载方法(P134)
图3.21 计算机数值分析控制试验加载 （联机试验系统原理图）
❖3.5 结构疲劳试验
❖ 结构物或构件在重复荷载作用下，达到破坏时的 应力比其静力强度要低得多。这种现象称为疲劳。
一、 周期性动力荷载试验的加载制度
1. 强迫振动共振加载。 2. 有控制的逐级动力反应测试试验。
二、 非周期性动力荷载试验的加载设计
1. 地震模拟振动台动力反应测试试验的荷载设计。 2. 人工地震模拟动力荷载测试试验的荷载设计。 3. 对于天然地震，则是在频繁发生地震的地区等待
天然地震对结构的动力影响。
图3.4 框架结构
图3.3 地震模拟器
❖3.2 动载试验的量测仪器
❖ 一、引言（P76） ❖ 二、动态信号测试基本概念
(P76~79自学) ❖ 三、结构动载试验中的传感器
(P79~91自学 ) ❖ 四、动载试验的加载方法与设备
1. 惯性冲击力加载
❖ （1）冲击力加载
❖ 图3.5 用张拉突卸法对结构施加冲击力荷载
1.信号发生器 2.自动控制仪 3.功率放大器 4.电磁激振器 5.振动台台面 6.测振传感器 7.记录系统 8.试件 9.台坐
❖3.3 结构动力特性
❖ 结构动力特性是结构固有的特性，包括固有频率、阻 尼、振型。它们只与结构的质量、刚度和材料有关。
一、 方法
1. 自由振动法 2. 强迫振动法 3. 随机荷载激振法
二、疲劳测试荷载
1 .疲劳测试荷载取值
上限荷载：最大标准荷载最不利组合下产生的弯距计算 下限荷载：根据疲劳试验设备的要求而定。
❖ 试验目的：了解重复荷载作用下，结构的性能及其变 化规律。
❖ 图3.22 疲劳应力与荷载 次数关系图
一、 疲劳测试项目（P141）
1 鉴定性试验
① 抗裂性及开裂荷载 ② 裂缝宽度及发展 ③ 最大挠度及其变化幅度 ④ 疲劳强度
2 科研性疲劳试验
① 各阶段截面应力分布状况，中和轴变化规律 ② 抗裂性及开裂荷载 ③ 裂缝宽度、长度、间距及发展 ④ 最大挠度及其变化规律 ⑤ 疲劳强度的确定 ⑥ 破坏特征分析
I:\huakeda\建筑结构试验教案（按章分装）\9 建筑物对地震的反应.avi
三、 强震观测
地震发生时，用仪器观测地面运动的过程和建筑物的 动力反应。结构物在强震过程中的振动记录。
自动触发启动，蓄电池供电
【美国洛衫矶】凡新建六层以上、面积超过6000平方
英尺的建筑物必须设置强震仪3台。
【杨浦大桥和金茂大厦】已安装了强震记录网络，仅
图3.15 单向控制位移的等 幅加载制度
图3.16 控制位移的变幅等 图3.17一种专门设计的
幅混合加载制度
变幅等幅混合加载制度
❖ b) 控制作用力加载法
❖图3.18 控制作用力的加载方案 ❖ 注明：力控制加载是在加载过程中，以力作为控制
值，按照一定的力幅值进行循环加载。因为时间屈 服后难以控制加载的力，所以这种加载制度较少单 独使用。
金茂就安装了6台。上海计划在十五期间普及更多，通过 立法，达到10层以上的建筑都安装。
【浦东机来自百度文库深井群】安放了深度不同的地震记录仪,最
浅30米,最深300多米,其他还有50米、100多米及200多米, 这些井群可测量到不同深度接收到的不同地震波强度。
【中华人民共和国防震减灾法】 要求在重大工程
和生命线工程等建筑上安装强震动观测设备。 ⑴ 可以检查建筑物的“健康状况”，根据震动记录数 据及时掌握地震或其他强震动发生时建筑物受损情况； ⑵ 从记录数据中总结经验，进而不断改进建筑物抗震 设防设计； ⑶ 通过已形成的观测网络的强震动观测，可以快速掌 握地震裂度分布情况，为地震预测与震后救灾提供可靠 的信息。
四、 伪静力试验与拟动力试验的加载制度
为了求得结构抗震基本性能，评定结构抗震能力而 做的试验。
❖ (1) 伪静力试验和拟动力试验
表3.1 伪静力试验与拟动力试验的比较
❖ (2) 伪静力试验(亦称低周反复荷载试验)加载方法 (P122)
❖ a)控制位移加载法： ❖ 变幅加载；等幅加载；混合加载
图3.14 单向控制位移的 变幅加载制度
❖二、 动载试验的几种情况
1. 结构物在实际使用时的振动水平（频率、振 幅）及性状；
如：动力机械作用下厂房结构的振动； 移动荷载作用下桥梁的振动； 地震时建筑结构的振动；
2. 激振后，结构或模型的振动特性； 如地震振动台、正弦激振、随机自然激振
3. 结构构件的疲劳试验，疲劳试验机。
注明：结构中遇到的动载有两类：振动荷载与移动荷载。
❖ 图3.1 三峡工程三期围堰爆破试验场景
在24个深13.5米、直径105毫米的地孔内填充3吨 炸药，爆破方量5000方。此 次是为了检测现场混装乳化炸药车的性能和数码雷管的网络连接技术以及混合炸 药的装填、联网、起爆等生产程序的全过程,为后期围堰爆破拆除打下基础。
图3.2 爆破人员在为三峡工程三期围堰 爆破试验进行最后的准备
桥梁反应,包括桥梁上、下
部结构的反应。
试验前技术员已在桥
底设置100多个传感器和应
变计。桥上中间一侧的人
行道上,密密麻麻布满了连
着桥底感应器和应变计的
一些黑色线。
实验车队排成一条长龙
图3.11 有阻尼自由振动波形图
图3.12 无零线的有阻尼自由振动波形图
图3.13 动力系数曲线图
❖3.4 结构抗震试验
❖ （2） 离心力加载
❖ 图3.6 机械式激振器的原理图
❖ （3） 直线位移惯性力加载
❖ 图3.7 直线位移惯性力加载系统
❖ 2、 电磁加载
❖ 电磁式振动台
图3.8 电磁振动台组成系统图
图3.9 有阻尼自由振动 衰减曲线
图3.10 结构受强迫振动时 的共振曲线
04.11.22晚23时至23日6时, 华科大工程结构检测中心
人员对海南省海口和平桥进行了一次全方位“体
检”—动静载试验。动载试验含脉动、跑车、刹车、
跳车4项内容。刹车试验中,试验车辆在通过桥一定断面
时突然刹车,通过此方式来采集当时
❖ c) 控制作用力和控制位移的混合加载法 ❖ 试验装置
❖ 图3. 19 几种典型的伪静力试验加载装置
图3.20几种典型的伪静力试验加载装置 ❖ (3) 拟动力试验加载方法(P134)
图3.21 计算机数值分析控制试验加载 （联机试验系统原理图）
❖3.5 结构疲劳试验
❖ 结构物或构件在重复荷载作用下，达到破坏时的 应力比其静力强度要低得多。这种现象称为疲劳。
一、 周期性动力荷载试验的加载制度
1. 强迫振动共振加载。 2. 有控制的逐级动力反应测试试验。
二、 非周期性动力荷载试验的加载设计
1. 地震模拟振动台动力反应测试试验的荷载设计。 2. 人工地震模拟动力荷载测试试验的荷载设计。 3. 对于天然地震，则是在频繁发生地震的地区等待
天然地震对结构的动力影响。
图3.4 框架结构
图3.3 地震模拟器
❖3.2 动载试验的量测仪器
❖ 一、引言（P76） ❖ 二、动态信号测试基本概念
(P76~79自学) ❖ 三、结构动载试验中的传感器
(P79~91自学 ) ❖ 四、动载试验的加载方法与设备
1. 惯性冲击力加载
❖ （1）冲击力加载
❖ 图3.5 用张拉突卸法对结构施加冲击力荷载
1.信号发生器 2.自动控制仪 3.功率放大器 4.电磁激振器 5.振动台台面 6.测振传感器 7.记录系统 8.试件 9.台坐
❖3.3 结构动力特性
❖ 结构动力特性是结构固有的特性，包括固有频率、阻 尼、振型。它们只与结构的质量、刚度和材料有关。
一、 方法
1. 自由振动法 2. 强迫振动法 3. 随机荷载激振法
二、疲劳测试荷载
1 .疲劳测试荷载取值
上限荷载：最大标准荷载最不利组合下产生的弯距计算 下限荷载：根据疲劳试验设备的要求而定。
❖ 试验目的：了解重复荷载作用下，结构的性能及其变 化规律。
❖ 图3.22 疲劳应力与荷载 次数关系图
一、 疲劳测试项目（P141）
1 鉴定性试验
① 抗裂性及开裂荷载 ② 裂缝宽度及发展 ③ 最大挠度及其变化幅度 ④ 疲劳强度
2 科研性疲劳试验
① 各阶段截面应力分布状况，中和轴变化规律 ② 抗裂性及开裂荷载 ③ 裂缝宽度、长度、间距及发展 ④ 最大挠度及其变化规律 ⑤ 疲劳强度的确定 ⑥ 破坏特征分析
I:\huakeda\建筑结构试验教案（按章分装）\9 建筑物对地震的反应.avi
三、 强震观测
地震发生时，用仪器观测地面运动的过程和建筑物的 动力反应。结构物在强震过程中的振动记录。
自动触发启动，蓄电池供电
【美国洛衫矶】凡新建六层以上、面积超过6000平方
英尺的建筑物必须设置强震仪3台。
【杨浦大桥和金茂大厦】已安装了强震记录网络，仅
图3.15 单向控制位移的等 幅加载制度
图3.16 控制位移的变幅等 图3.17一种专门设计的
幅混合加载制度
变幅等幅混合加载制度
❖ b) 控制作用力加载法
❖图3.18 控制作用力的加载方案 ❖ 注明：力控制加载是在加载过程中，以力作为控制
值，按照一定的力幅值进行循环加载。因为时间屈 服后难以控制加载的力，所以这种加载制度较少单 独使用。
金茂就安装了6台。上海计划在十五期间普及更多，通过 立法，达到10层以上的建筑都安装。
【浦东机来自百度文库深井群】安放了深度不同的地震记录仪,最
浅30米,最深300多米,其他还有50米、100多米及200多米, 这些井群可测量到不同深度接收到的不同地震波强度。
【中华人民共和国防震减灾法】 要求在重大工程
和生命线工程等建筑上安装强震动观测设备。 ⑴ 可以检查建筑物的“健康状况”，根据震动记录数 据及时掌握地震或其他强震动发生时建筑物受损情况； ⑵ 从记录数据中总结经验，进而不断改进建筑物抗震 设防设计； ⑶ 通过已形成的观测网络的强震动观测，可以快速掌 握地震裂度分布情况，为地震预测与震后救灾提供可靠 的信息。
四、 伪静力试验与拟动力试验的加载制度
为了求得结构抗震基本性能，评定结构抗震能力而 做的试验。
❖ (1) 伪静力试验和拟动力试验
表3.1 伪静力试验与拟动力试验的比较
❖ (2) 伪静力试验(亦称低周反复荷载试验)加载方法 (P122)
❖ a)控制位移加载法： ❖ 变幅加载；等幅加载；混合加载
图3.14 单向控制位移的 变幅加载制度
❖二、 动载试验的几种情况
1. 结构物在实际使用时的振动水平（频率、振 幅）及性状；
如：动力机械作用下厂房结构的振动； 移动荷载作用下桥梁的振动； 地震时建筑结构的振动；
2. 激振后，结构或模型的振动特性； 如地震振动台、正弦激振、随机自然激振
3. 结构构件的疲劳试验，疲劳试验机。
注明：结构中遇到的动载有两类：振动荷载与移动荷载。
❖ 图3.1 三峡工程三期围堰爆破试验场景
在24个深13.5米、直径105毫米的地孔内填充3吨 炸药，爆破方量5000方。此 次是为了检测现场混装乳化炸药车的性能和数码雷管的网络连接技术以及混合炸 药的装填、联网、起爆等生产程序的全过程,为后期围堰爆破拆除打下基础。
图3.2 爆破人员在为三峡工程三期围堰 爆破试验进行最后的准备
桥梁反应,包括桥梁上、下
部结构的反应。
试验前技术员已在桥
底设置100多个传感器和应
变计。桥上中间一侧的人
行道上,密密麻麻布满了连
着桥底感应器和应变计的
一些黑色线。
实验车队排成一条长龙
图3.11 有阻尼自由振动波形图
图3.12 无零线的有阻尼自由振动波形图
图3.13 动力系数曲线图
❖3.4 结构抗震试验