yA同济大学土木工程课件7 结构动载试验教学教材

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§7-3 动载试验的加载方法与设备
2 电磁加载
特点：频率范围较宽，重量轻，控制方便，可产生各种激振力； 激振力不大，仅适用于小型结构。
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§7-3 动载试验的加载方法与设备
3 液压加载
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§7-5 结构动力特性的试验测定
一、自由振动法： 瞬态激振后的阻尼振荡
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§7-6 结构动力反应的试验测定
4 强震观测
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。
一是可以检查建筑物的“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； 二是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； 三是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。
特点 不需要激振设备，不受结构形式和大小的限制 信号弱，有好的记录设备
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§7-5 结构动力特性的试验测定
3 脉动法
（1）主谐量法 如果建筑物各部位在同一频率处的相位和振幅符合振型规律，此频
率就可确定为建筑物的固有频率，通常基频出现的机会最多。
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§7-5 结构动力特性的试验测定
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§7-7 结构疲劳试验
概念
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
试验目的
了解重复荷载作用下，结构的性能及其变化规律
1 结构特定部位动参数的测定
测点布置根据结构情况和试验目的布置。 分布系数
特定结构、特定振源情况下的振动分布情况
Fra Baidu bibliotek
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§7-6 结构动力反应的试验测定
2 结构的振动变位图测定
振型：结构本身的动力特性，与外荷载无关。 变位图：结构在特定荷载作用下的变形曲线。
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§7-6 结构动力反应的试验测定
（1）冲击力加载 突然加载法：适用于刚度较 大的结构，较小的荷载产生 较大的振幅；对结构有影响。
突然卸载法：适用于刚度较 小的结构，特别是柔性较小 的构件。
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§7-3 动载试验的加载方法与设备
1 惯性力加载
（3）其它加载
特点：低频条件下可产生较大激振力，按要求控制位移和速度； 只适用于低频激振（1Hz以下的激振），设备较笨重。
ln
an ank
10
Dc
平均 2
§7-5 结构动力特性的试验测定
2 共振法
共振产生条件：干扰频率与结构固有频率相同 使用起振机变频激振
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§7-5 结构动力特性的试验测定
2 共振法
阻尼系数
2 1
2
临界阻尼比
Dc
12 2
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§7-5 结构动力特性的试验测定
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§7-2 动载试验的加载方法与设备
惯性力加载
冲击力：重物、钢丝、弹簧 离心力：偏心质量起振 直线位移惯性力
电磁加载：电磁试验台 疲劳试验机：多次反复加载 液压振动台：地震力 运动荷载：汽车、拖拉机、吊车
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§7-3 动载试验的加载方法与设备
1 惯性力加载
3 结构动力系数的试验测定
动力系数：动挠度与静挠度的比值
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§7-6 结构动力反应的试验测定
4 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等十几个重要建筑物上都已安装了强震记录 网络，仅金茂就安装了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。 –浦东机场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，这些井群可以测 量到不同深度接收到的不同地震波的强度。
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§7-6 结构动力反应的试验测定
4 强震观测
《地震安全性评价管理条例》国务院令 四大工程须进行地震安全性评价。
国家重大建设工程 受地震破坏后可能引发水灾、火灾、爆炸、剧毒或者强腐蚀性物 质大量泄露或者其他严重次生灾害的建设工程，包括水库大坝、堤 防和贮油、贮气、贮存易燃易爆、剧毒或者强腐蚀性物质的设施以 及其他可能发生严重次生灾害的建设工程 受地震破坏后可能引发放射性污染的核电站和核设施建设工程 省、区、市认为对本区域有重大价值或者有重大影响
垂直突加、减荷载 水平突加荷载
二、共振法： 起振机变频激振
三、脉动法： 环境随机脉动
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§7-5 结构动力特性的试验测定
1 自由振动法
瞬态激振后的阻尼振荡
垂直突加、减荷载
水平突加荷载
反冲激振器
桥梁加载
周期和阻尼比
an
rT
e2
a n1
rT2ln an
an1
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平均
2 k
3 脉动法
（1）主谐量法
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§7-5 结构动力特性的试验测定
3 脉动法
（2）谐量分析法
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§7-5 结构动力特性的试验测定
3 脉动法
（3）功率谱分析法 脉动的振幅谱的幅值确定建筑物的固有频率和振形。 记录信号傅立叶分析
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§7-6 结构动力反应的试验测定
2 共振法
建筑物的振形图 对应于某一频率（共振时）
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§7-5 结构动力特性的试验测定
2 共振法
建筑物的振形图 对应于某一频率
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§7-5 结构动力特性的试验测定
3 脉动法
环境脉动：环境随机激振而引起的结构物微小振动 地面脉动 气流脉动
基本原理 固有频率的谐量是脉动图中最主要的成分 振幅大、波形光滑处的频率总是多次重复出现 主谐量法： 频谱分析法：谐量分析法、相关或功率谱分析法
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§7-1 概述
结构动载试验 通过试验的方法对结构振动进行分析研究 动荷载随时间发生变化 结构反应与本身动力特性相关
动载检测的应用：
（1）结构抗震性能评价 （2）工业厂房机械设备振动对结构、构件或精密仪表和机床的影响 （3）高层结构、高耸构筑物、道路桥梁、堤坝的风水荷载或移动荷载 （4）建筑物抗爆