拟静力试验
拟静力试验资料
2延性系数
延性系数是试验结构构件塑性变形能力的一个指标，
按下式计算： u
y
其中 ——试验结构构件的延性系数 u ——在荷载下降段相当于破坏荷载的变
形； y ——相当于屈服荷载的变形.
3退化率 定义：反映试验结构构件抗力随反复加载次数增加而降低的指标。
强度退化
刚度退化
i
Qi j.min
（a）可以综合的研究构件的性能 尤其是大变形情况下的耗能能力， 等幅循环3~6次 （b）为模拟构件承受二次地震作 用，其中小循环加载用来模拟余震 作用
具体实验过程需要注意的问题 ①正式试验前，应先进行预加反复荷载试验2次；混凝土试件预加载值不超过开裂荷载计 算值30%；砌体结构试件不宜超过开裂荷载的20%。试验时应首先施加轴向荷载，并在施 加反复荷载时保持轴向荷载值稳定。 ②正式实验时的加载方法应根据试件的特点和实验目的的确定，宜先施加试件预计开裂 荷载的40%~60%，并重复2-3次，再逐步加到100%，接近开裂和屈服荷载前应减少极差进 行加载 ③实验工程中，应保持反复加载的连续性和均匀性，加载或卸载的速度宜一致。 ④当进行承载能力和破坏特征实验时，应加载到试件极限荷载下降段；对混凝土结构试 件下降值应控制到最大荷载的85%
5.2拟静力试验（pseudo-static testing）
剪切变形
5.2.1加载装置
梁柱节点
r
弯剪变形
5.2.2加载制度及加载方法
1单向反复加载制度 (1)变形荷载控制法
1）体现强度变形和耗能的性能
2）强度降低率和刚度退化规律
3）变幅等幅混合加载
（2）荷载控制加载法 （3）荷载—变形双控制加载法
1抗力与变形
5.2.4数据分析
拟静力试验的原理
拟静力试验的原理拟动力试验是一种通过对试验对象施加静力或动力载荷，以模拟实际工程中受力情况的试验方法。
拟静力试验的原理基于力学平衡、静力学和材料力学的基本原理。
以下将详细介绍拟静力试验的原理。
拟静力试验是指在试验中，试验对象的载荷状态基本维持静力平衡，而外施加载作用是渐进的，使试验对象以恒定速度载荷施加到目标值，并达到稳定载荷状态。
这种试验方法的目的是为了模拟实际工程中受力的情况，以便评估结构的工作性能和安全性。
拟静力试验常用于桥梁、建筑物、地基、材料和结构元件等领域的研究和设计中。
拟静力试验的原理可以从静力平衡、材料力学和试验方法三个方面来解释。
首先，拟静力试验的原理基于静力平衡的基本原理。
根据静力平衡原理，一个物体处于静力平衡状态时，受力的合力为零。
在拟静力试验中，试验对象的载荷状态尽量维持静力平衡，即试验对象受到的内外力之和为零。
这样可以保证试验对象在施加载荷过程中不会发生明显的变形和位移，从而使试验结果更接近实际工程中的受力状态。
其次，拟静力试验的原理基于材料力学的基本原理。
材料的力学性能是衡量其工作性能和安全性的重要指标。
拟静力试验通过施加静力或动力载荷到试验对象上，模拟实际工程中材料受力的情况，从而可以评估材料的力学性能。
在试验过程中，可以测量和记录试验对象的应力-应变关系、屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等力学性能指标，以便评估材料的质量和可靠性。
最后，拟静力试验的原理还涉及试验方法的选择和实施。
拟静力试验可以通过控制外部加载的方式实现。
常见的实施方法包括静定法和半静定法。
静定法是指试验对象在外施加载作用下整体产生运动，而内部受力状态保持不变的情况。
静定法的典型应用是悬索桥的试验研究。
半静定法是指试验对象在外施加载作用下发生一定程度的变形和位移，而内部受力状态在达到平衡后维持不变的情况。
半静定法的典型应用是建筑物和地基的试验研究。
综上所述，拟静力试验是一种模拟实际工程中受力情况的试验方法。
第四章 拟静力实验
第四章拟静力试验4.1概述4.1.1含义拟静力实验方法是目前研究结构或构件性能中应用广泛的一种实验方法。
采用一定的荷载控制或变形控制对试件进行低周反复加载，使试件从弹性阶段直至破坏的一种实验方法。
是使结构或结构构件在正反两个方向重复加载和卸载的过程，用以模拟地震时结构在往复振动中的受力特点和变形特点。
这种方法是用静力方法求得结构振动时的效果，因此称为拟静力试验，或伪静力试验。
4.1.2实验目的进行结构拟静力实验的主要目的主要为以下三部分♦恢复力模型（如图4-1）：通过实验所得的滞回曲线和曲线所包围的面积求得结构的等效阻尼比，衡量结构的耗能能力，同时还可得到骨架曲线，结构的初始刚度及刚度退化等参数，相当于结构的物理方程；♦抗震性能判定：从强度、刚度、变形、延性、耗能等方面判断和鉴定结构的抗震性能；♦破坏机制研究：通过实验研究结构构件的破坏机制，为改进现行结构抗震设计方法及改进结构设计的构造措施提供方法和依据。
图4-1 结构恢复力模型4.1.3拟静力实验特点拟静力试验的优点：该实验的加载速率很低，因此由于加载速率而引起的应力、应变速率对实验结果的影响可以忽略，更重要的是这种实验可以最大限度的的利用试件提供各种基本信息，例如：承载力、刚度、变形能力、耗能能力和损伤特征等，但不能模拟结构的地震反应过程。
拟静力实验方法可用于获取构件的数学模型，为结构的计算机分析提供构件模型，并通过地震模拟振动台实验对结构模型参数做进一步的修正。
可以在试验过程中随时停下来观察结构的开裂的破坏状态；便于检验校核试验数据和仪器的工作情况；并可按试验需要修正和改变加载历程。
存在的不足：试验的加载历程是事先由研究者主观确定的，与地震记录不发生关系；由于荷载是按力或位移对称反复施加，因此与任一次确定性的非线性地震反应相差很远，不能反映出应变速率对结构的影响；拟静力实验控制软件还比较欠缺，大多数还是人工控制或半自动控制，与设备的发展不相适应。
拟静力试验
1）墙体试验观测 观测项目：裂缝、开裂荷载、破坏荷载、墙体位移、应 变及荷载位移曲线。 2）框架节点试验观测 观测项目：荷载数值及支座反力；荷载——变形曲线。
测量墙体的 转动情况
六、试验观测
六、试验观测
变形：梁端和柱端
位移、塑性铰区曲率 或截面转角、节点核心 区剪切角。
应力：梁柱交界处纵
筋应力、梁柱塑性铰区 或核心区箍筋应力。
裂特性
变形能力、 耗能能力
抗震能力
强度、刚度 延性等
是否有足够 承载力
七、数据资料整理
• 恢复力曲线模型： • 1）定义：恢复力随着变
形变化的曲线。是进行抗 震分析的基础。 • 2）包括：骨架曲线、滞 回特性、刚度退化规律三 个组成部分。 • 3）有双线性模型、 克拉夫退化双线性模型、田 模型等
he
1 ABC面积 2 OBD面积
he 1 ABC图形面积 2 OBD三角形面积
七、数据资料整理
5）退化率
（1）刚度、强度退化率：低周反复加载时，每施加一周 荷载后强度或刚度降低的速率。
i
Pji，max
-1 Pji，max
（2）反映了结构是否经得起地震的反复作用
Pji i j
试验 or 实验？
试验
为了察看某事的结果或某物的性能而 从事某种活动。
实验
为了检验某种科学理论或假设而 进行某种操作或从事某种活动。
目录
• • • • • • • • 一、前言 二、拟静力试验的基本概念 三、试验设备及装备 四、加载制度 五、加载方法 六、试验观测 七、数据资料整理 八、总结
一、前言
三、试验设备及装备
• 图片
三、试验设备及装备
拟静力试验调研报告
理工大学国防工程学院攻读硕士学位研究生读书报告学号S201304116姓名潘璐学科、专业防灾减灾工程与防护工程研究方向指导教师方秦教授2014年4月16日1.拟静力试验应用综述拟静力试验(quasi-static test) 也称伪静力试验或低周反复加载试验，是结构抗震试验的一种，也是目前结构或构件性能研究中应用最广泛的试验方法。
这种试验方法是在20世纪60～70年代基于结构非线性地震反应分析的要求提的，其根本目的是对结构在荷载作用下的基本性能进行深入的研究，进而建立恢复力模型和承载力计算公式，探讨结构的破坏机制，并改进结构的抗震构造措施。
除拟静力试验，结构抗震实验还包括地震模拟振动台实验、拟动力实验。
地震模拟振动台实验最能真实再现结构地震动和结构反应,是目前研究结构抗震性能最准确的试验方法，主要用于检验结构抗震设计理论、方法和计算模型的正确与否。
但由于台面尺寸和承载力的限制,只能进行小比例模型的试验,且往往配重不足,导致地震作用破坏形态的失真。
拟动力试验与拟静力试验实验设备相同，但拟动力试验中已经通过数值方法考虑了惯性力和阻尼力的影响,试验结果比较能代表结构的真实地震反应。
与以上两种试验相比，虽然拟静力试验不能模拟结构的地震反应过程但其具有以下优点：（1）加载速率较低，由加载速率引起的应力、应变速率对实验结果的影响可以忽略；（2）试验过程可以随时停下来观察结构的开裂的破坏状态；便于检验校核试验数据和仪器的工作情况，并可按试验需要修正和改变加载历程；（3）可以最大限度的测试试件在荷载作用下的基本表现，如：●恢复力模型：通过实验所得的滞回曲线求得结构的等效阻尼比，衡量结构的耗能能力，同时还可得到骨架曲线，结构的初始刚度及刚度退化等参数。
●性能判定：判断试件的强度、刚度、变形、延性等。
●破坏机制：通过实验研究结构构件的破坏机制及抗震性能。
对大型结构来说，足尺试验是必须的，为克服大型结构在室内进行实验时的各种我们选取重要的结构构件进行拟静力试验，以获取用于计算机分析的数学模型。
钢结构拟静力试验
钢结构拟静力试验钢结构拟静力试验是一种常用的试验方法，用于评估钢结构在静力荷载作用下的性能和承载能力。
通过测试钢结构在不同荷载下的变形、应力和位移等参数，可以验证结构的设计是否满足安全要求，并为实际工程提供依据。
钢结构是一种具有高强度、刚性和稳定性的结构体系，广泛应用于建筑物、桥梁、塔架等工程领域。
在设计和施工过程中，钢结构的质量和性能关系到工程的安全和可靠性。
因此，钢结构的性能评估和试验是必不可少的环节。
钢结构拟静力试验通常包括以下几个步骤：首先，根据设计要求和试验目的，确定试验方案和试验样品。
然后，搭建试验平台和加载设备，确保试验过程的稳定性和安全性。
接下来，根据试验方案逐步加荷，记录和监测试验样品的变形、应力和位移等参数。
最后，根据试验数据进行分析和评估，得出结构的性能和承载能力。
在钢结构拟静力试验中，需要关注的参数包括结构的刚度、强度和稳定性。
刚度是指结构在受力后的变形程度，反映了结构的刚性和变形能力。
强度是指结构在承受荷载时的抗力能力，反映了结构的承载能力。
稳定性是指结构在受力后的稳定性和失稳特性，反映了结构的安全性和可靠性。
钢结构的拟静力试验可以通过传感器和数据采集系统实时监测和记录试验数据，以确保试验的准确性和可靠性。
试验数据的分析和评估可以采用数学模型和计算方法，得出结构的性能参数和安全评价结果。
钢结构拟静力试验的结果可以用于验证结构设计的合理性和可行性，指导实际工程的施工和安装，提高结构的安全性和可靠性。
同时，试验数据还可以用于改进结构设计和优化结构参数，提高结构的经济性和工程效益。
钢结构拟静力试验是一种重要的试验方法，可以评估钢结构在静力荷载下的性能和承载能力，为实际工程提供可靠的依据。
通过合理的试验方案和准确的数据分析，可以确保钢结构的安全性和可靠性，推动工程质量的提升。
拟静力试验的滞回曲线
拟静力试验的滞回曲线拟静力试验的滞回曲线是工程材料力学中常用的试验方法之一，它可以通过外加载荷与相应变形之间的关系曲线来反映材料的强度、韧性和塑性等力学特性。
滞回曲线是一个反映材料在加荷-卸荷过程中变形、应力、应变、能量等信息随时间变化的曲线。
下面将详细介绍拟静力试验滞回曲线的相关知识。
首先，在一次拟静力试验中，滞回曲线通常是通过于材料上施加往复应力来获取的。
在试验开始时，先对待测材料施加一个初加载荷，然后在保持该荷的情况下，对材料进行往复载荷施加。
产生的应变和应力被记录下来，形成一条滞回曲线。
初加载荷通常是轻微的，以保证试验材料处于线性弹性阶段。
往复载荷可以选用不同的幅值和频率，在每个应力循环过程中，材料都会经历应力–应变特性不同的状态，这样就可以了解材料在不同应力水平下的变形响应情况以及应力水平对材料力学性质的影响。
滞回曲线的形状通常被描述为一个 "八" 字形，如下图所示。
在这个 "八" 字形滞回曲线中，第一段 BB' 表示材料的线性弹性阶段。
在该阶段，应变与应力成比例关系。
然后，随着施加的载荷超过材料的竖向强度极限，材料就开始漏塑性，进入塑性阶段。
当卸载时，应力会由高水平向低水平过渡。
在 C 点，应力归零并达到最大压缩应变量。
然后，当应变继续下降时，施加负载荷，材料进入负周期。
同样，当卸载时材料有一定的漏塑性，所以在减小应变时，应力保持在一个负载荷水平，直到达到最大应变值的 D 点。
在 D 点，应变达到最小值，同时应力也达到最小值。
然后，当应变再次增加，上述过程重复一遍，形成一个八字形状的滞回曲线。
对于不同种类的材料，滞回曲线的形态各异。
比如，对于脆性材料，滞回曲线形态通常呈六边形，而其弯曲部分比较平直；而对于韧性材料，则滞回曲线通常是 "八" 字形。
滞回曲线的形态对于材料的应力水平极限、应变极限、强度、韧性等都有很大影响。
钢筋混凝土拟静力试验中应力传递效应的数值模拟
钢筋混凝土拟静力试验中应力传递效应的数值模拟一、引言钢筋混凝土结构是现代建筑中最为常见的一种结构形式。
在设计和施工过程中，为了保证结构的安全性和可靠性，需要对其进行各种试验研究。
其中，拟静力试验是一种常见的试验方式，可以模拟结构在受到各种荷载情况下的受力性能，对于评估结构的性能具有重要的意义。
在拟静力试验中，应力传递效应是一个重要的问题，本文将对其进行数值模拟研究。
二、应力传递效应简介应力传递效应是指在混凝土与钢筋之间的相互作用过程中，应力的传递方式和效果。
在钢筋混凝土结构中，混凝土和钢筋的力学性质不同，因此在受到外力作用时，混凝土和钢筋之间会发生一定的相互作用，而应力传递效应则是描述这种相互作用的一种方式。
应力传递效应的研究可以帮助人们更好地理解钢筋混凝土结构的受力性能，进而对结构的设计和施工提出更加合理和有效的建议。
同时，应力传递效应的研究也为钢筋混凝土的材料研究和改进提供了一定的依据。
三、数值模拟方法钢筋混凝土的应力传递效应是一个比较复杂的问题，需要运用数值模拟方法进行研究。
本文采用有限元方法进行数值模拟，具体流程包括以下几个步骤：1.建立模型：首先需要根据实际情况建立钢筋混凝土的三维模型，包括混凝土和钢筋的几何形状和材料性质等。
建立模型时需要注意选择合适的单元类型和网格密度，以保证模型的准确性和求解效率。
2.施加荷载：在模型中施加合适的荷载，模拟实际结构在受力情况下的应力传递效应。
需要根据实际情况选择合适的荷载类型和大小，以保证模拟的真实性和有效性。
3.求解模型：使用有限元软件对模型进行求解，得到各个节点的应力和变形等信息。
需要对求解结果进行分析和处理，以得到对应的应力传递效应数据。
四、应力传递效应的数值模拟研究根据上述数值模拟方法，可以对钢筋混凝土的应力传递效应进行研究。
下面将以一种简单的拟静力试验为例，进行具体的数值模拟研究。
1.建立模型本文采用ABAQUS有限元软件建立钢筋混凝土的三维模型，模型包括混凝土和钢筋两部分。
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模拟控制器
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液压源
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加载装置
常用的反力装置主要有反力墙、反力台 座、门式刚架、反力架和相应的各种组 合类型
加载反力装置应具有足够的刚度、承载 力和整体稳定性，能够满足试件的受力 状态和模拟试件的实际边界条件
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墙片试验装置
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梁式构件试验装置
钢筋混凝土柱的滞回曲线 和恢复力模型
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钢筋混凝土柱恢复力模型参数
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钢管混凝土柱的滞回曲线 和恢复力模型
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钢管混凝土柱恢复力模型参数
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思考题
何谓拟静力试验，它有什么特点？ 简述电液伺服加载系统的组成及各部分
的作用。 常用的试验加载反力装置有哪些，应满
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割线刚度
Ki
Fi Xi
Fi Xi
式中Fi－第i次峰点荷载值；
X i－第i次峰点位移值。
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延性系数
Xu
Xy
式中X
－试体的极限位移；
u
X
－试体的屈服位移。
y
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荷载降低系数
i
F
i j
F i1 j
式中Fji－位移延性系数为j时，第i次循环峰点荷载值；
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一、加载设备
机械式千斤顶或液压式千斤顶 电液伺服加载系统 主要包括电液伺服
作动器、模拟控制器、液压源、液压管 路和测量仪器等
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电液伺服作动器
电液伺服阀接到 一个命令信号后立 即将电压信号转换 成活塞杆的运动， 从而对试件进行推 和拉的加载试验。
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足什么要求？ 试验加载制度有哪几种方案，如何根据
研究目的不同选用加载制度？ 拟静力试验数据处理主要内容有哪些
（画图或用表达式说明）？
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第一节 结构抗震试验试件类型
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第一节 结构抗震试验试件类型
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第一节 结构抗震试验试件类型
一、梁式试件 二、柱式试件 三、节点及框架组合件试件 四、框架试件 五、剪力墙及墙体试件
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一、梁式试件
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二、柱式试件
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二、柱式试件
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Fji－1－位移延性系数为j时，第i－1次循环峰点荷载值。
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能量耗散系数
E S(ABCCDA) S(OBE+ODF)
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第五节 应用举例
确定钢筋混凝土柱和钢管混凝土柱的恢 复力模型
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钢筋混凝土柱和钢管混凝土柱试件
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试验装置
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一、加载制度的几种方案
1、主轴向单向受力的加载制度 （1）变位移加载 （2）变力加载 （3）变力－变位移加载制度
2、双向受力加载制度 （1）同步加载 （2）非同步加载
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变位移加载
变幅加载 等幅加载 混合加载
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变幅加载
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等幅加载
可以先后施加荷载 双向受力远比单向受力复杂
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单向加载
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一向恒载、一向加载
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先后加载
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交替加载
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8字形加载
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方形加载
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二、关于加载制度的讨论
1、研究目的与加载制度的关系 （1）建立恢复力模型 （2）建立强度计算公式及研究破坏机制 （3）改进和发展抗震构造措施
三、节点及框架组合件试件
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三、节点及框架组合件试件
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四、框架试件
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四、框架试件
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五、剪力墙及墙体试件
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五、剪力墙及墙体试件
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第二节 加载设备和装置
一、加载设备 二、加载的反力装置 三、试验数据的量测与采集
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顶部无转动的抗剪试验装置
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梁柱节点试验装置
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测P－Δ效应的节点试验装置
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力－位移的关系曲线
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电液伺服拟静力试验加载系统
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第三节 试验加载制度
一、加载制度的几种方案 二、关于加载制度的讨论
2、不同加载方案引起的耗能差异 3、周期性加载制度的局限性
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建立恢复力模型采用的加载制度
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建立强度计算公式及研究破坏机 制采用的加载制度
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改进和发展抗震构造措施－ 比较强度或变形能力时
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改进和发展抗震构造措施－ 比较强度和退化率时
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混合加载
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混合加载
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变力加载
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同步加载
当用一个加载器在与截面主轴成一定角度 作斜向加载时，两个主轴向的分量是同步 的
斜向加载的加载制度与单向受力加载相同
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非同步加载
非同步加载要用两个加载器分别在截面 两个主轴方向加力
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二、不同加载方案引起的耗能差异
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不 变 ，变 不幅 同加 加载 载时 方， 案假 的定 的骨 情架 况曲 。线
第四节 试验数据处理
一、骨架曲线 二、割线刚度 三、延性系数 四、荷载降低系数 五、能量耗散系数
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骨架曲线与荷载－变形滞回曲线