5.4-6动力反应疲劳试验

图5-21 双外伸梁的振动变位图

§5-4


结构动力反应测定
y 与静挠度 y
d j
二、动力系数的测定
1. 定义 在动荷载作用下，结构的动挠度 的比值。 式（5-37）
即：

y
2.测定方法
j
(1)有轨移动荷载 先使移动荷载以极慢的速度驶过结构，由此得跨中最大静挠度，然后，再使移动荷载以 各种速度驶过，找出最大动挠度，见图5-22（a）。
图5-25 力-位移加载制度示意
§5-5

结构抗震试验
4. 双向反复加载制度 1）X、Y轴双向同步加载 与单向反复加载相同，低周反复荷载在与构件截面主轴成 α 角的方向进行斜向加 载，使X、Y两个主轴方向的分量同步作用。 反复加载同样可以采用控制位移、控制作用力和两者混合控制的加载制度。 2） X、Y轴双向非同步加载 由于X、Y两个方向不同步地先后或交替加载变化方案如图5-26。
动态应变多点测量时，一个测点一个电桥，测点电桥 一一对应，不能采用“公共补偿技术”。因为：动态 应变随时间而变化，如果采用公共补偿技术，就不能 将应变随时间而变化的时间－历程曲线连续完整地记 录下来。
Rg1
Rg3

Rg2
Rg4
Vi + +Eg Vi
_
0
Rg1 Vi
_
Rg2
-Eg
-Eg
G
Vi+
+Eg
短接片
图5-19 动态应变仪记录标定结果曲线
则应变仪灵敏度取测量前后两次标定值的平均值，即取
2
则曲线上任一时刻的实际应变可推出：
2 0 h 2 2 h 2 ；或 H H 2 2 4
H2 H4 ； 2 0
ຫໍສະໝຸດ Baidu
或
y
d
式（5-36）
§5-4



结构动力反应测定
(四)测量电桥
在电桥盒上可接全桥和半桥，见图5-20。

§5-5

结构抗震试验
5-5-1 拟静力试验
变幅位移控制加载多用于研究构件的恢复力特性，并建立其恢复力模型，一 般每级位移幅值下循环二～三次。 等幅位移控制加载主要用于确定构件在特定位移幅值下的特定性能如极限滞 回耗能、强度降低率和刚度退化率。 混合位移控制加载可以综合研究构件的性能，包括等幅部分的强度和刚度变 化，以及在变幅部分、特别是大变形增长强度和耗能能力的变化。图5-24所 示也一种混合加载制度。

(2)无轨动荷载 y 采取一次高速通过，记录图形如图5-22（b），取曲线最大值为 ，同时在曲线上绘出 y y a y 中线，相应于 处中线的高度即为 (即 y y 2 ，a为振动的峰-峰值），由式（5-37）可 求出动力系数。
d j
d
j
j
d
§5-4

结构动力反应测定
y
yd

二、试验设备与加载装置
加载设备（千斤顶、电液伺服加载系统）、反力墙、试验台座、荷载架等。


三、 单向反复加载制度
三种方法：控制位移加载、控制作用力加载、控制作用力和控制位移的混合加载。 1.控制位移加载法 以位移（线位移、角位移、曲率或应变）作为控制值或以屈服位移的数倍作为控 制值，按一定的位移增幅进行循环加载。 在位移控制加载中，根据位移控制的幅值不同，又可分为变幅加载、等幅加载和 变幅等幅混合加载三种,如图5-23所示.
0
a 半桥接法
b 全桥接法
5-20 桥盒接桥图
§5-4


结构动力反应测定
二、振动变位图
1. 定义 振动变位图：结构在特定荷载作用下的变形曲线。 2.测定方法 安设多个测点，将各个测点的振动曲线记录下来， 见图5-21（a），根据相位关系确定变位的正、负号， 再按振幅（即变位）大小以一定比例画在图上，连成 结构在实际动荷载作用下的振动变位图，见图5-21 （b）。 3.振动变位图与振型的区别 振型:按结构的固有频率振动，由惯性力引起的弹性变 形曲线，与外荷载无关，属于结构本身的动力特性。 振动变位图：是结构在特定荷载作用下的变形曲线。 属于结构的动力反应，与荷载的大小、方向、频率、 以及变化规律有关。 一般来说并不和结构的某一振型相一致。


图5-23
位移控制加载制度
图5-24 考虑二次地震影响的混合位移加载
§5-5

结构抗震试验
2.力控制加载 在加载过程中，以力作为控制值，按一定的力幅值进行循环加载。 3.力-位移混合控制加载 先以力控制进行加载，当试件达到屈服状态时改用位移控制，一直到试件破坏。 图5-25为在梁-柱节点拟静力试验中的一种力-位移混合加载制度。

结构动力反应测定
（三）应变值的度量 标定使电阻应变仪的桥臂产生一个标准的电阻变化量，折合成一个标准的应变量 H i， 称为标定值，在记录波形上记录下一个高度 ，以此度量曲线上任一时刻的实际应变， 如图5-19。
1

H 1 H3 2 0
2 h 1 1 0 式（ h 1 5-35） H H 1 1 3
(c)
(d)
图5-27 四种典型的滞回曲线
§5-5

结构抗震试验


这四种滞回曲线的发生各有特点： （a）梭形：通常发生于受弯、偏压、压弯以及不发生剪切破坏的弯剪构件； （b）弓形：通常发生于剪跨比较大、剪力较小，且配有一定箍筋的弯剪构件和偏压构 件，它反映了一定的滑移影响； （c）反S形：通常发生于一般框架和有剪力撑的框架、梁柱节点及剪力墙等，它反映 了更多的滑移影响； （d）Z形：通常发生于小剪跨而斜裂缝又可以充分发展的构件以及锚固钢筋有较大滑 移的构件，它反映了大量的滑移影响。

图5-26 双向低周反复加载制度
§5-5

结构抗震试验
5．滞回曲线和骨架曲线 （1）曲线图形 加载一周得到的荷载－位移曲线叫滞回曲线，滞回环面积大小反映了试件的耗 能能力。根据结构恢复力特性的试验结果，可将滞回曲线归纳为梭形、弓形、反S形 及Z形四种基本形状，如图5-27。
(a)
(b)
§5-4

结构动力反应测定
一、动应变测定 二、动位移测定（振动变位图） 三、动力系数的测定
§5-4


结构动力反应测定
一、动应变测定
（一）动态应变测试的特点
把应变随时间而变化的时间－历程曲线连续完整地记录下来，然后再进行定量分析。

（二）动态应变测量系统框图
应变片 动态电阻应变仪 记录器
§5-4
yj
a
yd
图5-22 动力系数测定
j
yj
§5-5



结构抗震试验
5-5-1 拟静力试验
一、 试验方法
以一定的荷载或位移作为控制值对试件进行低周反复加载，以获得结构的非线性 的荷载－－变形特性。拟静力试验又称低周反复加载试验或恢复力特性试验。 （实质上是用静力加载方式来模拟地震对结构物的作用。）