《结构动载试验》ppt课件

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1、第三章工程结构动力试验3.1概述一、结构动力荷载的类型1）地震作用：对地震进行观测和预报，对建筑结构进行抗震试验研究。2）设备振动：如锻锤、吊车制动力，多层工业厂房机器等。3）风振：风载在高层和高耸结构设计中控制作用，影响舒适度4）环境振动：对精密机床、集成电路制造等设备将产生不良影响。为此，需对地脉动进行测试，根据振动能量的分布确定防振、隔振或消能措施。5）爆炸振动：研究建筑物的抗爆问题，研究如何抵抗核爆炸所产生的瞬时冲击荷载对结构的影响。加载方法：惯性力、电磁激振、疲劳机和液压振动台、爆炸冲击测定振源特性：测定振动的大小、方向、频率及其规律。测定结构动力特性：结

2、构自振频率、阻尼比和振型。测定结构的动力反应：位移（振幅）、速度、加速度、动应力、动力系数二、结构动载试验的内容3.2动载试验加载方法一、惯性力加载法利用物体质量在运动时产生的惯性力对结构施加动力荷载。按产生惯性力的方法，可分为冲击力加载和离心力加载两种方法。1、冲击力加载特点：作用时间极短，在它的作用下，结构将产生自由振动，适用于进行结构动力特性的试验。常用的方法有突然加载法和突然卸载法。1）初位移加载法（张拉突卸法）在结构上拉一根钢丝绳，使结构产生一个初始强迫位移，然后突然释放，让结构作自由振动。这种方法的优点是结构自振时荷载已不存在于结构，没有附加质量的影响，

3、但它仅适用于刚度不大的结构。同时注意怎样牵拉和释放才能使结构仅在一个平面内产生振动。2）初速度加载法（突加荷载法）方法：利用摆锤或落重（落点处铺设1OO～2OOmm的砂垫层，小于结构自重的0.1%），作用力的总持续时间应小于结构的自振周期。2、离心力加载离心力加载是根据旋转质量产生的离心力对结构施加简谐振动荷载。其特点是运动具有周期性，作用力的大小和频率按一定规律变化，使结构产生强迫振动。二、电磁加载法1、电磁式激振器根据电磁感应原理，当磁场中的线圈通过简谐变化的交变电流时，顶杆作用于结构的激振力也按同样规律变化，且激振力与通过线圈的电流成正比。1--外壳2a、2b

4、--弹簧3--动圈4--铁芯5--励磁线圈5--顶杆优点：激振频率范围较宽（一般200Hz以内，个别可达1000HZ），推力较小（10kN以内），重量轻，控制方便，可按给定信号可产生各种波形的激振力。缺点：激振力不大，位移小。仅适合于小型结构及模型试验。2、电磁振动台：由信号发生器、振动自动控制仪、功率放大器、电磁激振器和台面组成。电磁激振台三、结构疲劳试验机主要用于对各种结构构件（如梁、行架等）进行单向负荷的压力及弯曲疲劳试验。在一定范围内产生周期性的单向脉动荷载，实现正弦波的动态疲劳试验。疲劳试验机由控制系统（脉动负荷的上下限、脉动频率和疲劳次数的设定与控制）、

5、液压脉动器（产生正弦脉动油压）和液压脉动加载器（施加脉动负荷）三部分组成。目前国内一般情况下只能做单向（拉或压）应力疲劳试验，如附有蓄力器系统，还可以进行拉压交变应力的疲劳试验。结构疲劳试验机结构疲劳试验机脉动器原理四、液压振动台加载地震模拟振动台是再现各种地震波对结构进行动力试验的一种先进试验设备，其特点是具有自动控制和数据采集及处理系统，采用了计算机和闭环伺服液压控制技术，并配合先进的振动测量仪器，可以在实验室内进行结构物的地震模拟试验，以求得地震反应对结构的影响。地震模拟振动台由台面、液压驱动系统、控制系统、测试和分析系统组成。地震模拟振动台组成三向地震模拟振

6、动台五、其他加载方法1、反冲激振器加载（火箭激振）它适用于现场结构试验，但小冲量的也可用于实验室。目前使用的反冲激振器的反冲力为0.1～0.8kN和1～8kN。2、人工爆炸加载--人工地震利用在地面或地下炸药爆炸的方法产生地面运动的瞬时动力效应，模拟某一烈度的天然地震对结构的影响，称之为“人工地震”。炸药量和离距爆心的距离：按要求模拟的地震烈度，考虑实际场地条件的特点，由要求的地面质点运动的最大速度，确定炸药量和爆心至试验结构的距离。一般来说，要使人工爆炸接近于天然地震波，要求炸药量大，试验对象离爆心距离远。3、人激振加载利用人在结构物上的有规律的活动，即人的身体作

7、与结构自振周期同步的前后运动，使其产生足够大的惯性力，对结构激振加载。适合于自振频率比较低的大型结构。例如：利用这种方法曾在一座15层的钢筋混凝土建筑上取得了振动记录。4、环境随机激振加载环境随机振动：由于受到海潮、风浪、气压变动和地球内部活动等自然原因或交通运输、工业生产以及其他各种人为活动等影响，大地在没有地震时也会出现微动（地面脉动），称为环境随机振动。利用它可以测量建筑物的动力特性，而不需要任何的激振设备，又不受结构型式和大小的限制。脉动反应：在地面脉动影响下，建筑物也会出现类似的微幅振动，称之为建筑物的脉动反应。通过量测仪器可以测得脉动反应的波形，波形