第七讲_结构动力试验PPT课件下载推荐.pptx

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实测振动波形图，根据波形图的特征，如下图，可初步判断出是冲击振动，还是稳态振动；

是一个振源，还是多个振源的合成；

是否为两个频率相近的简谐振源的拍振；

是否为随机振动；

对合成振动进行频谱分析，获得合成振动的频率构成，按频率找相应的振源。

6.2结构动力荷载特性试验（续）,2、振源动力特性测试直接测定法；

间接测定法。

各种振源的振动记录图,钢筋砼框架简图,实测框架振动记录图,工程实例,6.3结构动力特性试验,6.3.1概述结构动力特性，也称为动力特性参数，或振动模态参数。

它包括：

自振频率、阻尼系数、振型等基本参数。

这些特性参数只与其自身的刚度、质量等相关，与外界动力荷载无关。

结构的动力特性参数可通过动力学理论进行计算，但计算简图与实际结构的偏差会导致很大的计算误差。

其中阻尼系数这一参数只能通过试验测得。

结构动力特性的试验（测试）方法：

人工激振法：

包括自由振动法、强迫振动法；

环境随机振动法。

6.3.2人工激振法测量结构动力特性,动力特性参数：

自振频率、振型和阻尼系数1、自由振动法（撞击荷载法）,放大器,桥盒,动态电阻应变仪,光线示波器,结构物,撞击,拾振器,位移传感器,自由振动衰减量测系统,1、自由振动法（续）,人工使结构产生初位移或初速度，使结构产生自由衰减振动，通过测试衰减振动曲线，如下图，求得结构动力特性参数。

1、自由振动法（续）,

（1）自振频率测试在测试获得的衰减振动曲线中，直接测量相邻峰峰之间的时间间隔，即为自振周期，自振周期的倒数即为自振频率。

1、自由振动法（续）,

（2）阻尼测试阻尼的作用是自由振动衰减的原因。

如果没有阻尼，则自由振动将不发生衰减。

阻尼大，则衰减快。

根据衰减曲线中相邻波峰的幅值比，运用动力学计算公式，可计算出阻尼比。

自由振动时间历程曲,有阻尼自由振动的运动方程：

；

衰减系数；

阻尼比。

自振频率：

即基本周期的倒数。

1、自由振动法（续）,（3）振型测试振型指的是结构在其固有频率时的振动型式。

当多自由度结构有多个固有频率时，则有多种振型。

振型可用结构的振动位移曲线表示，如下图。

自由振动法测量振型，由于只能激发基本频率振动，所以只能获得基本振型，也称为一阶振型。

测试的方法是在各层布置测振传感器，测量同一时刻各层的振动幅值，则各层在同一时刻的幅值关系即为振型。

2、共振法（振动荷载法或强迫振动法）上述自由振动法实际也是先强迫其振动起来，然后让其自由振动，测试的是自由振动阶段。

这里所说的强迫振动，是持续的、变频的强迫振动，测试的是强迫振动阶段。

2、共振法（振动荷载法或强迫振动法）,功率放大器,信号发生器,激振器,频率仪,试件,放大器放大器放大器,放大器,记录仪,相位计,拾振器,共振法测量原理框图,

（1）自振频率测试频率扫描：

频率由低到高，或由高到低连续变化，称之为频率扫描。

如下图的频率扫描曲线。

利用激振器对结构进行激振，并使激振器的振动频率进行频率扫描，当激振器的频率与结构的固有频率一致时，结构发生共振，即振幅达到最大值，此时激振器的频率，即为结构的某阶固有频率。

由此可获得结构的各阶固有频率。

（2）阻尼测试结构共振时的峰值与阻尼有关，当阻尼为零时，共振峰值为无穷大，阻尼愈大，共振峰值愈小，根据实测共振峰值曲线及动力学理论，可计算出阻尼比。

（3）振型测试用激振器分别激起结构的各阶共振，测试各楼层在同一时刻的振动位移，则各楼层的振动位移关系即为该固有频率的振型。

共振时的振动图形和共振曲线衰减系数：

由共振曲线求阻尼系数和阻尼比阻尼比：

参数测定,用共振法测建筑物振型,6.3.3脉动法,脉动法：

是通过测量建筑物由于外界环境脉动（如地面脉动、气流脉动等）而产生的微幅振动，来确定建筑物的动力特性。

方法有：

主谐量法；

统计法；

频谱分析法；

功率谱分析法。

6.4结构动力反应试验,结构动力反应测试的内容：

结构动态参数的测试：

振动反应的频率、位移、速度、加速度等参数。

结构振动形态的测试：

结构动力系数的测试,振动传播系数：

为了测量振源振动的影响范围和衰减规律，测量振源处及其它部位的振动位移幅值，各点振动位移幅值与振源幅值之比，称之为该点的传播系数。

结构振动形态：

结构振动反应的变形图。

结构动力系数：

静荷载产生的挠度称为静挠度（如下图），具有与静荷载相同幅值的动力荷载产生的挠度称为动挠度。

动挠度与静挠度之比称为动力系数。

6.4结构动力反应试验（续）,一、动应变测定,动应变测量示,应变频率：

瞬时应变：

二、动位移测定,双外伸梁的振动,注意：

振动变位与振型的区别。

三、动力系数测定,动力系数：

6.5结构疲劳试验,应力与反复荷载次数的关系,6.5.1概述含义：

P166,目的：

确定结构的疲劳极限和疲劳寿命。

研究结构在多次重复或反复荷载作用下的结构性能及其变化规律，确定结构疲劳破坏时的强度值，及荷载重复作用的次数；

结构疲劳破坏时的强度值称为疲劳极限，疲劳破坏时的荷载重复次数称为疲劳寿命。

科研研究疲劳试验的内容与测试项目,1、钢筋及砼应力随荷载重复次数的变化；

2、开裂荷载及开裂情况；

3、裂缝的宽度、长度、间距及其随荷载重复次数的变化；

4、最大挠度及其变化规律；

5、疲劳破坏荷载及承受疲劳荷载的重复次数（疲劳寿命）；

6、疲劳破坏特征。

检验疲劳试验的内容,通常是在重复荷载标准值作用下，在规定的荷载重复次数内，对下列内容进行检验：

1、抗裂性及其开裂荷载；

2、裂缝宽度及其发展；

3、最大挠度及变化幅度；

4、疲劳极限强度；

二、结构疲劳试验的方法,控制次数：

中级工作制吊车梁：

重级工作制吊车梁：

次；

次。

1、疲劳试验荷载荷载取值：

上限值根据构件在荷载标准值最不利组合下产生的弯距计算求得；

下限值根据疲劳试验机的设备性能而定。

2、频率选择：

依据疲劳疲试劳验机机的频的率性能而定。

通常为：

构件固有频率,3、疲劳试验加载程序P167,疲劳试验加载程序的三个阶段：

静载试验阶段：

以最大荷载为上限进行两次静载试验的循环。

疲劳试验阶段：

破坏试验阶段：

在疲劳重复次数达到预期要求时，采用静载或疲劳试验的方法进行破坏试验。

静载试验方法确定疲劳极限；

疲劳试验方法确定疲劳寿命。

2、疲劳试验加载程序,变更荷载上限的,两种：

一是从头到尾施加重复荷载；

另一是静荷载和疲劳荷载交替施加。

静载,疲劳,静载,等幅疲劳加载,等幅疲劳加载方案,6.5.3疲劳试验的观测,主要是对控制截面的应变和变形进行分阶段测试。

动应变可用动态应变仪，动挠度可用差动式位移传感器、测振仪等仪器，测量可在荷载加至1、2、5、10、20、50、100、200、300、400万次时分别进行。

裂缝的观测应借助于光学仪器，对裂缝宽度进行检测。

疲劳试件的破坏标志,正截面破坏标志1、当受弯构件截面配筋率为正常或低配筋率时，纵向受力主筋可能发生疲劳断裂破坏；

2、配筋率过高或为倒T截面时，可能发生受压区混凝土的疲劳破坏。

疲劳试件的破坏标志,斜截面破坏的标志1、当构件配筋率正常或较低时，与临界斜裂缝相交的箍筋或弯起钢筋可能发生疲劳断裂破坏；

2、当箍筋和纵向钢筋的配筋率都很高时，剪压区混凝土将发生剪压疲劳破坏；

3、当纵向钢筋配筋率较低时，与临界斜裂缝相交的纵向钢筋可能发生疲劳断裂破坏。

疲劳试件的破坏标志,粘结疲劳破坏钢筋与混凝土的粘结疲劳破坏，常发生在采用热处理钢筋、冷拔低碳钢丝、碳素钢丝、钢绞线配筋的预应力混凝土结构中。

6.5.4疲劳试验的安全装置,1、严格要求对中。

荷载架上的分配梁、脉冲千斤顶、试验构件、支座以及中间垫板都要对中，特别是千斤顶轴心一定要同构件截面纵轴在一条直线上。

2、保持平稳。

疲劳试验的支座应是可调的，并使之保持水平；

千斤顶与试件之间、支座与支墩之间、构件与支座之间都要严格找平，用砂浆作找平层时不宜过厚。

3、安全防护措施。

必须设置安全支架、支墩等防护措施。