结构拟静力与拟动力试验
一、拟静力试验
3. 加载制度与加载方法 单向反复加载制度
① 变形控制加载法 变幅加载 根据控制位 移值规律的 不同 等幅加载
主要用于研究构件的强度退化和 刚度退化规律。 这种加载制度每加载一周后，都会 增加位移的幅值，当对一个构件的 性能不太了解，作为探索性的研究 或者在确定恢复力模型的时候，多 用变幅加载来研究构件的强度、变 形和耗能的性能。
一、拟静力试验
3. 加载制度与加载方法 单向反复加载制度
♦ 单向反复加载制度有变形控制加载、荷载控制加载 以及荷载－变形双控制加载3种方法； ① 变形控制加载法 ♦目前在结构抗震恢复力特性试验中使用最为普遍和最 多的一种加载方法； ♦加载过程中以位移为控制值，以屈服位移的倍数作为 加载的控制值，这里位移的概念是广义的，它可以是 线位移，也可以是转角、曲率或应变等相应的参量。
一、拟静力试验
3. 加载制度与加载方法 单向反复加载制度
③荷载－变形双控制加载法
《混凝土结构试验方法标准》 中给出的加载方法和加载程序， 要求根据结构构件特点和试验 研究目的确定，并应符合相关 规定，见教材P79。
我国规范规定的加载制度
一、拟静力试验
3. 加载制度与加载方法 双向反复加载制度
♦为了研究地震作用对结构构件的空间组合效应，克服结构构
第六章 结构拟静力与拟动力试验
安徽工业大学建工学院
一、拟静力试验
1. 概述
拟静力试验，也称伪静力试验，低周反复荷载 试验，属于工程结构抗震试验；
基本原理：
用低周往复循环加载的方法对结构构件进行静力试验， 试验中控制结构的变形值或荷载量，使结构构件在正反两个 方向反复加载和卸载，用以模拟结构在地震作用下的受力过 程。
♦ 加载设备：推拉千斤顶或电液伺服作动器 ♦ 加载反力装置：包括竖向反力装置和水平向反力装置， 如反力 墙、反力台座、专用的水平反力架、钢结构竖向反力架等； ♦ 拟静力试验加载装置的设计应根据不同结构或试件研究的目的， 提供与实际结构受力情况尽可能一致的模拟边界条件，即尽可 能使试件满足试验的支承方式和受力条件的要求。
加载装置类型
①.以剪切变形为主的构件 试件上下对称，推拉千斤顶或作动器安装在试件的1/2高度上， 平行联杆机构的杠杆和L型杠杆均应有足够的刚度，连接铰应作 精密加工，尽可能减小间隙和摩阻力。
一、拟静力试验
2. 加载设备与加载反力装置 加载装置类型
②.以弯剪变形为主的构件
垂直荷载的施加宜采用仿重力荷载架，尽可能减小滚动摩擦 力对推力抵消作用。
件在采用单方向（平面内）加载时，不考虑另一方向（平面 外）地震作用对结构影响造成的局限性，可在 、 两个主轴方 向同时施加低周反复荷载；
（1）X、Y轴双向 同步加载 （2）X、Y 轴双向 非同步加载
一、拟静力试验
4. 量测方案
♦ 拟静力试验量测内容可根据试验研究的目的而定， 不同试验结构构件有不同的量测内容，以梁柱节点 为例，通常有以下量测项目； （1）荷载及变形 （2）塑性铰区段曲率或转角 （3）节点核心区剪切角 （4）梁柱纵筋应力 （5）核心区箍筋应力 （6）钢筋滑移
（7）裂缝
一、拟静力试验
5. 数据分析
荷载－位移曲线的各级第一 循环的峰点（卸载顶点）连 接起来的包络线作为骨架曲 线
♦ 低周反复加载试验的结果通常由荷载－变形滞回曲线以及相
关参数描述，它们是研究结构抗震性能的基础数据；
♦ 骨架曲线在研究非线性地震反应时，反映了每次循环的荷载
－变形曲线达到最大峰点的轨迹及试验构件的开裂荷载、极 限荷载和延性特征；
目的：
♦用静力方法研究地震作用下构件的受力和变形性能； ♦ 通过试验获得结构构件超过弹性极限后的荷载－变形工 作性能和破坏特征，用以比较和验证抗震构造措施的有 效性和确定结构的抗震极限承载能力的可靠性，进而为 建立数学模型进行结构抗震非验
2. 加载设备与加载反力装置
一、拟静力试验
2. 加载设备与加载反力装置 加载装置类型
③.梁柱节点 垂直水平力加于柱顶，梁 有纵向反复位移，但不可上 下移动。竖向荷载用千斤顶 在柱顶施加，属自平衡系统， 在反复水平力作用下其柱顶 上压力不随柱顶位移而改变， 从而能计入几何非线性的影 响。 为此，该装置可模拟实际框架结构节点的受力状态。但为了简 化，取相邻梁（或相邻柱）反弯点间距离为节点的梁长（柱高）， 这样节点试件的上下和左右杆端均可按铰接处理。
变幅等幅混合加载
将变幅、等幅两种加载制度结合起来运用，可以综合地研究构件的性能，其中包 括等幅加载法的强度和刚度变化，以及变幅加载时，特别是大变形增长情况下强 度和耗能能力的变化，采用这种加载制度时，等幅部分的循环次数应随研究对象 和要求的不同而异，一般可选3～6次。
一、拟静力试验
3. 加载制度与加载方法 单向反复加载制度
该加载制度在两种大幅值控制位移之间有几次小幅值 位移循环，这是为了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的作用。
一、拟静力试验
3. 加载制度与加载方法 单向反复加载制度
②荷载控制加载法 通过控制施加于结构或构件的作用力数值的变化来实 现低周反复加载的要求，与变形控制加载方法不同，变 形控制加载法可以直观的根据试验对象屈服位移的倍数 来研究结构的恢复特性。 ③荷载－变形双控制加载法 试验中先控制作用力后控制位移的加载方法，用荷载 控制法加载时，并不考虑实际位移是多少，由初始设定 的控制力值开始加载，逐级增加控制力，经过结构开裂 阶段后，一直加到试件屈服，再用位移控制加载，直到 结构破坏。
♦ 滞回环的形状随反复加载循环次数的增加而改变，对混凝
土结构来说，滞回环的形状可以反映钢筋的滑移或剪切变形 的扩展情况，其面积的缩小，标志着耗能能力的退化，因 此可根据滞回环的形状和面积来衡量和判断试验构件的耗 能能力和破坏机制； ♦ 进行结构抗震性能研究时，根据骨架曲线和滞回曲线，可从 结构的承载力、延性、退化以及能量耗散等方面进行综合分 析来评定结构的抗震性能。
结构抗震试验方法概述
布局抗震试验方法概述之袁州冬雪创作严健南京林业大学研究生院摘要：地震的多发性和破坏性，使得布局抗震试验研究越来越受到人类的广泛关注.今朝人类已经发了然很多布局抗震试验研究的方法，本文详细先容了今朝布局抗震试验常常使用的四种方法，分别是（1）拟静力试验方法；（2）多维拟静力试验方法；（3）地震摹拟振动台试验方法；（4）拟动力试验方法，并对其各自特点及存在的问题停止了概述.关键词:抗震试验；拟静力试验；振动台试验；拟动力试验；概述The Summary of the Dynamic Testing Method of Structures AbstractMore and more people pay more attention to the seismic research of structures which due to the multipleand devastating earthquake.Some dynamic test means were developed by human in the recent years. In this paper, four kinds of commonly used structure seismic test methods were describe, including ThePseudoStatic experimentmethod, Dimensional Quasi-Static test methods, seismic simulation shaking table experiment method, Pseudo-dynamic test method.Key wordsdynamic testing; the pseudo-static experiment;shakingtable experiment;pseudo-dynamic test;aseismatic design methods;summary0前言地震是危害人类生命财富平安最严重的突发式自然灾害之一.随着人类社会的发展和人们生活的高度城市化，地震势必对人们生命和生活设施及工业生产体系带来愈来愈严重的威胁.近十多年来国表里持续发生的大地震，如1994年美国洛杉矶的北岭(Northridge)6.7级地震，造成62人死亡，9000多人受伤，直接经济损失达300亿美元；1995年日本阪神(Kobe)7.2级地震，造成5466人丧生，3万多人受伤，几十万人无家可归，直接经济损失高达960亿美元；1999年8月17日的土耳其伊兹米特(Izmet) 7.4级地震，造成约17000死亡，45000人受伤，20多万人无家可归，经济损失约120亿美元，；1999年9月21日发生在我国台湾的7.6级集集地震，造成约2470人死亡，11305人受伤，直接经济损失约118亿元；2010年1月12日发生在加勒比岛国海地的7.0级地震，造成约22.25万人遇难，19.6万人受伤.[1]图0.1 土耳其伊兹米特级地震灾区震后图我国处在欧亚地震带和环太平洋地震带的包抄之中，汶川地震震害经历非常深刻，2008年5月12日发生在我国四川的8.0级汶川地震，造成69227人遇难，374643人受伤，1792人失踪，直接经济损失达8451亿元人平易近币；2010年4月14日发生在我国青海省玉树地区的7.1级地震，造成约2698人丧生，270人失踪.图0.2 汶川地震的灾区震后图地震造成的人员伤亡，经济损失，在很大程度上都是由布局的破坏引起的，为了防御和减轻地震灾害，呵护人平易近生命和财富平安，必须使建筑物具有足够的抗震才能及杰出的抗震性能.因此，为了防止、减少社会经济损失，有需要停止抗震实际分析和试验研究，为地震设防和抗震设计提供依据，提高各类建筑物的抗震才能.但是由于地震机理和布局抗震性能的复杂性，仅以实际的手段还不克不及完全的掌控布局在地震作用下的性能、反应过程和破坏机理，还需要通过布局试验摹拟地震作用研究布局抗震性能，研究布局在弹性阶段的自振周期、振型、能量耗散和阻尼值亦即布局的线性动力特性；也可以研究非线性阶段的能量耗散、滞回特性、延性性能、破坏机理亦即布局的非线性性能.1布局抗震试验方法今朝，布局抗震试验方法大体上分为四类，即拟静力试验、多维拟静力试验、地震摹拟振动台试验、拟动力试验.拟静力试验是今朝在布局工程应用最为广泛的试验方法，它可以最大限度的获得结试件的刚度、承载力、变形、和耗能才能和损伤特征等信息，但不克不及摹拟布局的地震反应过程；地震摹拟振动台试验是最能真实再现布局地震动和布局反应的试验方法，但由于台面尺寸和承载力的限制，只能停止小比例模子的试验，且往往配重缺乏，不克不及很好的知足相似条件，导致地震作用破坏形态的失真；拟动力试验吸取了拟静力试验和地震摹拟振动台试验两种试验方法的优点，可摹拟大型复杂布局的地震反应，在抗震试验方面得到广泛的应用.振动台试验在评估布局体系抗震性能方面是最为客观实际真实有效的，然而由于其高额的费用成本使得常常采取小比例尺振动台试验; 拟动力试验是一种保存了振动台试验的一些特点的试验方式.然而大多数的布局构件或组件的试验都是采取拟静力试验方式，亦即低周反复加载试验.［2］2拟静力试验2.1拟静力试验的简介和作用原理20 世纪 70年月初，美国学者将拟静力试验方法用于获取构件的数学模子，为布局的计算机分析提供构件模子，并通过地震摹拟振动台试验对布局模子参数作进一步的修正.拟静力试验( quasi-static testing) 又称低周反复加载试验或伪静力试验，它是采取一定的载荷节制或变形节制对试件停止低周反复加载，使试件从弹性阶段直至破坏的一种试验.拟静力试验实质上是用静力加载方式摹拟地震作用，其优点是在试验过程中可以随时停下来观测试件的开裂和破坏状态，并可根据试验需要改变加载过程.但是加载过程与实际地震作用过程无关，不克不及反应时应变数率的影响，即拟静力试验只能得到构件或布局在反复荷载下的恢复力滞回特性，不克不及得到布局地震反应全过程.拟静力试验的目标是对构件或布局在荷载作用下的基本表示停止深入的研究，进而建立一种靠得住的实际分析上的力学或数学模子.而在许多实际工程中，布局或构件的检验性试验也采取此法，目标在于检验现有方法的准确程度和存在缺乏.拟静力试验包含单调加载和循环加载试验，加载方式有单点加载和多点加载.从试件种类来看，钢布局、钢筋混凝土布局、砖石布局以及组合布局是研究最多的；从试件的类型来看，梁、板、柱、节点、墙、框架和整体布局等都是拟静力加载试验的主要对象.过去在试验室中，拟静力试验主要采取机械式千斤顶或液压式千斤顶停止加载.这类加载设备主要是手动加载，试验加载过程不容易节制，往往造成数据丈量不稳定、不准确，试验成果分析坚苦.2.2拟静力试验发展现状与振动台试验和拟动力试验相比，由于其相对较低的经济成本以及其显著的技术优势，拟静力试验方法已经成为并将继续成为布局工程抗震范畴的最受欢迎的试验技术之一.［3］通过该试验方法技术可以有效获得布局构件( 组件) 的强度、刚度、变形、耗能等重要靠得住信息，从而为建立诸如恢复力模子、抗剪强度计算公式和研究破坏机制等，以及为发展和改进新型的抗震构造措施提供强有力的技术包管.［4］今朝许多布局试验室主要采取电液伺服加载系统停止布局的拟静力加载试验.电液伺服作动器与试件和反力装置的毗连与固定方式应符合布局物实际的受力条件，所以反力装置和传力装置以及毗连与固定方式也都是在拟静力加载试验中必须重视的问题.今朝常常使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.国表里许多试验室都建有大型的、多维的反力墙和台座，最大的反力台座其长度达50m，反力墙高度达 23m，可以停止七层原型房屋布局的抗震试验研究.今朝，常常使用的拟静力加载试验规则有三种，即位移节制、力节制和力-位移混合节制加载.位移节制加载是以加载过程的位移作为节制量，依照一定的位移增幅停止循环加载.有时是由小到大变幅值的，有时幅值是恒定的，有时幅值是大小混合的；力节制加载方式是以每次循环的力幅值作为节制量停止加载，因为试件屈服后难以节制加载的力，所以这种加载方式较少单独使用；力-位移混合节制加载方法，即先以力节制停止加载，当试件达到屈服状态时改用位移节制. 5拟静力试验过程中的问题，一是试验过程中如何确定开裂荷载，今朝仍然是用人工方法检查，且逐级加载也难以准确地得到开裂荷载和屈服载荷而且今朝还没有一个确定屈服点的统一尺度；二是在试验过程中很难切确确定试件的屈服载荷，仍然是由人的经历断定，有些试件自己没有分明的屈服点，对于这样的试件，应当思索全过程用位移节制完成试验.别的，对于多维拟静力试验，加载规则也非常多，但是今朝还没有这方面的规范或规程.且节制形式的选择、特别是节制形式的转换条件很难确定多维拟静力试验分歧于一维拟静力试验.拟静力试验过程需要通过丈量仪器对试件的变更停止量测，拟静力加载试验中最关心的有试件的应力、应变、力和变形，因此力传感器、位移传感器和应变计是常常使用的量测传感器.将这些量测传感器合理地安插和组合，可以量测试件的力、位移、应变、矩和曲率等.过去常常使用的机械式和电子式的量测仪器正在被自动化和智能化的量测仪器所取代.拟静力试验发展现状虽然拟静力试验具有很广阔的应用前景及范畴，然而其独有的无法降服的技术优势或缺陷也是显而易见的.这些缺陷从某种程度上讲，也即是加载制度所存在的.1) 当地震作用下应变速率的影响不成忽略时，如果处理不当，拟静力试验方法会给出分歧适的甚至是错误的成果: ①当布局构件或布局体系的超强特性对于布局的反应相当重要和关键时;②当布局的破坏形式主要由应变率显著节制时，诸如冲击荷载下的布局构件; 而加载制度自然无法思索应变率的影响.2) 当布局的总体反应对布局的内力分布形式敏感或布局构件性能对弯剪比或弯压比敏感时，拟静力试验技术就只能给出有限甚至是缺乏的信息，这是由于其试验装置的简单性、模子试件的抱负简化所致.这一点今朝似乎其实不克不及在加载制度中予以思索.3) 当布局的延性和耗能才能很重要时，根据拟静力试验所获得的试验数据是否可以作为一种守旧的下限值不得而知.虽然很多的试验数据标明是可以的，但是对这些退化资料性能的过高估计或过低估计毕竟对布局整体的性能影响如何，并没有被有效研究过.4) 尺寸效应的思索.由于实验室的试验才能及场地大小等诸多因素的限制，通常都是采取缩尺比例模子试件，这对于构件或组件的毗连节点，可以具有不成忽略的重要影响.5) 近场远场地震特性的影响.尤其是软土地震波的持时效应在加载制度中的思索.6) 加载制度中的最大幅值的规定.大多数加载制度并没有给出最大幅值的规定，只是采取试验停止到试件承载力下降到最大值的85% 或80% 即停止竣事，这对于深入研究倒塌问题来讲却显得缺乏.有需要停止足够大的幅值循环以使试件承载力下降更多诸如70%，从而获得更为全面的加载制度.[6]3多维拟静力试验今朝，多维拟静力试验停止的比较少，一种原因是多维实际方面的研究工作停顿比较缓慢；另外一种原因是多维拟静力试验设备、设施较少，特别是多维拟静力试验比较复杂，试验节制与布局的几何模子、力学模子、物理特征、作动器的加载位置、传感器的丈量位置等均有紧密亲密关系，试验加载节制比较坚苦.［7］4地震摹拟振动台试验4.1 地震摹拟振动台试验原理及其适用性地震摹拟振动台试验 ( shaking table testing)可以很好的再现地震过程和停止人工地震波的试验，它可以真实的再现地震过程，是今朝研究布局抗震性能最准确的试验方法.主要用于检验布局抗震设计实际、方法和计算模子的正确与否，还可以用于研究布局动力特性、设备抗震性能以及检验布局抗震措施等内容.不过，地震摹拟振动台也有其局限性，一般振动台试验都是模子试验，比例较小，容易发生尺寸效应，难以摹拟布局构造.且由于台面尺寸和承载才能的限制，只能停止小比例模子的试验，往往配重缺乏，不克不及很好知足相似条件，特别是进入弹塑性阶段工作时，更是如此，导致地震作用形态失真.将试验对象放在一个足够刚性的台面上，通过动力加载设备使台面再现各种类型地震波，并使试验对象随之发生近似地震作用下的振动，这就是地震摹拟振动台试验的基来历根基理.以今朝普遍使用的电液伺服地震摹拟振动台为例，系统主要由液压源系统、激振器、伺服摹拟节制器、台面、计算机节制系统组成，如图4.1、4.2、4.3所示.其中伺服摹拟节制器是以电液伺服阀为核心的摹拟节制器，其性能的好坏对整个系统起着决议性作用，是整个节制系统的核心部分.液压源系统主要是提供动力，包含液压泵站、蓄能器组、冷却系统等，液压泵的流量是根据地震波的最大速度值来设计的，为了节俭动力，今朝都是设置大容量的蓄能器组来提供作系统设有冷却器.地震摹拟振动台台面是试验的平台，台面的基本要求是要有足够的刚度，承载才能要求足够大.今朝地震摹拟振动台的台面采取的材质可分为三大类，钢筋混凝土布局台面、钢焊布局台面、铝合金或镁铝合金铸造布局台面.由于钢焊布局台面具有重量轻，台面弯曲频率高等优点，所以大部分的地震摹拟振动台都采取钢焊布局台面. 8图4.1 地震摹拟振动台系统示意图图4.2 振动台基本构造图4.3 振动台受力示意图评价振动台的性能有许多技术指标，对于单水平向的地震摹拟振动台应着重思索如下几项: 加速度波形失真、加速度竖向分量、台面主振方向的加速度不平均度、横向加速度分量、布景噪声和地震波再现才能.地震波的再现才能是振动台的一项重要技术指标，但它在概念上比较笼统，没有详细的尺度，一般是通过台面再现的波形和期望的波形停止比较来断定的.液压驱动系统给振动台以宏大的推力，由电液伺服系统来驱动液压加载器，推动台面能在垂直轴或水平轴的 X和 Y 方向上发生相位受控的正弦运动或随机运动，实现地震摹拟和波形再现的要求.为了降服地震摹拟振动台的这些限制,振动台出现了2种发展趋势.一种趋势是建造超大型的地震摹拟振动台,即振动台的大型化.通过加大振动台的台面尺寸，提高振动台的承载才能，以停止大比例模子试验，甚至原型模子试验,降服模子尺寸效应的影响.振动台大型化的一个最典型的代表是日本迷信技术厅( STA)和国立防灾迷信技术研究所(N IED) 1998年开端建造的世界上最大的地震摹拟振动台(图).[8[9计划于2005年头建成，拥有停止三向六自由度试验的才能，振动台台面尺寸为15m ×20m，最大的载重量为1 200 t，更详细的情况可以登陆网站http: / /www. bosai. go. jp / sougou / sanjigen /3De / index. htm停止懂得.我国建筑迷信研究院新建成的6m×6m的三向六自由度地震摹拟振动台，为国内最大的地震摹拟振动台,也可以看做是大型化的一个例子图4.4 日本1200t原型试验振动台地震摹拟振动台试验技术尺度今朝地震摹拟振动台的数字节制基本都是采取数字迭代法.它是一种开环节制方法.数字迭代节制方法是每次驱动振动台之后，将台面再现成果与预期信号停止比较，根据二者的差别对驱动信号停止修正后再次驱动振动台，再比较台面再现成果与期望信号，直到台面再现成果知足要求为止.这个详细的过程分三个步调完成: 首先通过输入、输出信号建立系统的传递函数；其次由期望信号和传递函数重新计算输入信号；第三重新检验台面的再现情况.振动台试验中收集数据需要许多传感器和测试仪器，常常使用的传感器有加速度计 (测加速度响应 )、位移传感器 (测相对或相对位移 )、应变片 (测应变响应 ).数据的收集系统将反应的时间过程记录下来，颠末模数转换送到数字计算机存储，停止分析处理.振动台的数据处理比较容易停止，因为现在振动信号处理软件必较多，可以应用软件方便的求出试件响应的频谱、均值、方差等，然后根据成果分析画图. 10地震摹拟振动台试验的加载过程包含布局动力特性、地震动力反应试验和量测布局分歧工作阶段自振特性变更等试验内容.对于布局动力特性试验，在模子装置振动台前后都可采取自由振动法或脉动法停止试验量测.也可以用正弦波输入的持续扫频，通过共振法测得模子的动力特性.根据试验目标分歧，在选择和设计振动台台面输入加速度时程曲线后，试验的加载过程有一次加载和多次加载.一次加载，输入一个适当的地震记录，持续地记录位移、速度、加速度、应变等动力反应，并观察裂痕的形成和发展过程用以，研究布局在弹性、弹塑性和破坏阶段的各种性能.特点是可以持续摹拟布局在一次强烈地震中的整个表示和反应，但对试验过程中的量测和观察要求过高，破坏阶段的观测比较危险.因此，没有足够经历的情况下很少采取这种加载方法；多次加载，今朝，在地震摹拟振动台试验中，大多数的研究者均采取此种方法停止试验.一般情况为: 动力特性试验；振动台台面输入运动，使布局发生微裂痕；加大台面输入运动，使布局发生中等程度的开裂；加大台面输入加速度幅值，布局振动使其主要部位发生破坏，但布局还有一定的承载才能；继续加大台面运动，使布局变成机动体系，稍加荷载就会发生破坏倒塌.4.3地震摹拟振动台试验优点振动台模子试验是今朝所有试验方中最为直接的试验方法，在试验中能详细地懂得布局在大震作用下的抗震性能，对构件的破坏机理有直观的懂得.别的，振动台模子试验往往是评估新型布局、超限布局以及具有隔震、减震装置布局等抗震性能的重要手段.对于大跨桥梁、大跨建筑物及管道线还需要用振动台台阵来研究基于多点地震波输入下的抗震性能.振动台试验是今朝并可以在将来的一段时间内处理布局在地震作用下的非线性反应和倒塌机理比较有效的手段. 115 拟动力试验拟动力试验 ( pseudo- dynam ic testing) 又称计算机-加载器联机试验，是将计算机的计算和节制与布局有机的连系在一起的试验方法，即用试验方法和数值积分方法相连系的方式停止布局抗震试验.拟动力试验原理及其适用范围拟动力试验适用于混凝土布局、钢布局、砌体布局、组合布局的模子试体在静力试验台上，摹拟实施地震动力反应的抗震性能试验.拟动力试验的原理是:根据数值化的典型地震加速度记录时程曲线，取某一时刻的地震加速度值和试验中前一时刻加载后实测的布局恢复力，用逐步积分振动方程的动力反应分析方法计算出该时刻布局试体的地震反应位移，并对布局试体施加此位移，实现该时刻布局试体的地震反应；实测此时的布局恢复力，按地震过程取下一时刻的地震加速度值，停止该时刻布局试体地震反应位移计算，再将位移施加到布局试体上.如此逐时刻反复实现计算位移一施加位移一实测布局恢复力一再计算位移的循环过程，即摹拟了布局试体在地震中的实际动态反应过程如图5.1. 12图5.1 拟动力试验原理图拟动力试验的目标是希望可以真实的摹拟地震动对布局的作用，此法的关键是布局的恢复力特性不再来自数学模子，而是直接从被试验布局上实时测取.拟动力试验依照试验模子的自由度，分为单自由度、等效单自由度、有限自由度体系拟动力试验；拟动力试验研究的对象有构件、子布局体系和整体布局，对原布局或原布局模子停止的拟动力试验称为全布局拟动力试验，对部分布局或部分布局模子停止的拟动力试验称为子布局拟动力试验；拟动力试验方法主要包含: 多质点试验、等效单质点试验和子布局试验.由于仪表等待度的限制，采取多质点试验方法停止试验，则难度较大；至于子布局试验，今朝试验条件尚不成熟; 加载方式有单自由度体系、等效单自由度和多自由度体系; 采取数值积分方法有线性加速度法、中央差分法、隐式无条件稳定的方法.布局拟动力试验可以停止大规模、大比例模子，甚至是布局原型的抗震试验.同时，由于试验过程中加载是逐步停止的，这样可详细地观察布局的破坏过程.与振动台试验相比，拟动力试验的缺点是不克不及真实地反映出布局动力反应的时间效应，因为拟动力试验中所得到的速度和加速度是计算出来的，而不是实测的.按试验模子的自由度，将布局拟动力试验分为单自由度、等效单自由度和有限自由度体系拟动力试验.对原布局或原布局模子停止的拟动力试验称为全布局拟动力试验；对部分布局或部分布局模子停止的拟动力试验称为子布局拟动力试验.布局在地震作用下将发生破坏，但破坏往往只发生在布局的某些部位或构件上，其它部分仍处于完好或基本完好状态，所以将容易破坏的具有复杂非线性特性的这部分布局停止试验，而其余处于线弹性状态的布部分分用计算机停止计算摹拟，被试验的布部分分和计算机摹拟部分在一个整体布局动力方程中得到统一.用于试验的布部分分称为试验子布局，其余由计算机摹拟的布部分分称为计算子布局，整体布局由试验子布局和计算子布局两部分组成，它们共同形成整体布局的动力方程.由于试验子布局的恢复力呈复杂的非线性特征，实际上难以处理，因此直接由试验获得；而计算子布局处于线弹性范围，恢复力呈简单的线性特征，因此由计算机停止摹拟.按试验节制方法，又将布局拟动力试验分为位移节制拟动力试验和力节制拟动力试验.位移节制拟动力试验方法比较成熟，采取较多.对于刚度大、位移反应小的试验模子多采取力节制方法.在试验模子进入恢复力特性曲线的下降段之前，两种节制方。
建筑结构试验及检测问题整理
1．土木工程结构试验分哪几类？各类试验的目的是什么？A根据试验目的,可以分为研究性试验和检验性试验。
研究性试验具有研究、探索和开发的性质。
其目的在于验证结构设计的某一理论,或验证各种科学的判断、推理、假设及概念的正确性,或者是为了创造某种新型结构体系及其计算理论,而系统地进行的试验研究。
检验性试验对象一般是真实的结构或构件,其目的是通过试验来检验结构构件是否符合结构设计规范及施工验收规范的要求,并对检验结果作出技术结论。
B根据试验的荷载性质,可分为静力试验和动力试验两大类。
静力试验是结构试验中最常见的试验。
所谓"静力"一般是指试验过程中,结构本身运动的加速度效应〔惯性力效应可以忽略不计。
根据试验性质的不同,静力试验可分为单调静力荷载试验,拟静力试验和拟动力试验。
研究动荷载的特性、结构的动力特性以及结构在不同性质动荷载作用下的动力反应试验,如研究铁路或公路桥梁的振动特性、工业厂房中的吊车梁的疲劳强度与疲劳寿命、大跨结构和高耸结构在风荷载作用下的动力问题。
结构动力试验主要包括动荷载特性试验、结构的动力特性试验、结构动力反应试验、模拟地震振动台试验、风洞试验和结构疲劳试验等。
C根据试验对象的不同,可以分为实体试验和模型试验。
实体试验的试验对象一般是实际结构或构件。
模型是仿照原型〔真实结构并按照一定比例关系复制而成的试验代表物,它具有实际结构的全部或部分特征。
模型的设计制作及试验是根据相似理论,用适当的比例和相似材料制成与实际结构几何相似的试验对象,在模型上施加相似力系〔或称比例荷载,使模型受力后重演原型结构的实际工况,最后按照相似理论由模型试验结果推算实际结构的性能。
D结构试验按试验场合分为试验室试验和现场试验。
实验室试验是指在有专门设备的实验室内进行的试验。
现场试验是指在生产和施工现场进行的试验。
E根据结构或构件破坏与否,可以分为非破坏试验和破坏性试验。
非破坏试验有使用性能检验和承载力检验。
结构试验题库
结构试验：在试验对象(实际结构物、杆件、构件、子结构或其模型)上，以仪器设备为工具，用各种试验技术为手段，在施加各种作用(荷载、机械扰动力、模拟的地震作用、力、温度、变形……)的工况下，量测与试验对象工作性能有关的各种参数(应变、变形、振幅、频率……)和实际破坏形态，来评定试验对象的刚度、抗裂度、裂缝状态、强度、承载力、稳定和耗能能力等，确定工程结构对使用要求的符合程度，并用以检验和发展结构的计算理论工程结构试验的任务根据不同的试验目的，以实验方式测定结构在各种作用下的相关数据,由此反映结构成构件的工作性能、承载能力和相应的安全度，为结构的安全使用和设计理论的建立提供重要的依据工程结构试验的目的：生产鉴定或科学研究1生产鉴定性试验试验对象：实际结构或构件试验目的：检验产品是否符合结构设计规范及施工验收规范的要求，并对检验结果作出技术结论；该类试验包括a对结构设计和施工进行鉴定（重要或新型结构、新工艺方法施工）b判断改建和加固的工程结构的实际承载能力c 为工程事故鉴定提供技术根据；2科学研究性试验a目的: 验证结构设计计算的各种假定；通过制定各种设计规范，发展新的设计理论，改进设计计算方法；为发展和推广新结构、新材料及新工艺提供理论与实践的经验。
b内容: 1验证结构计算理论的假定；2为制定或修订设计规范提供依据；3为发展和推广新结构、新材料与新工艺提供实践经验根据试验目的不同可分：生产性试验和科研性试验。
试验荷载性质不同可分：静力（载荷）试验和动力（载荷）试验。
静力试验指：试验过程中，加荷导致结构本身运动的加速度效应(惯性力效应)可以忽略不计。
1静力试验又可分：单调静力荷载试验、拟静力试验和拟动力试验。
单调静力荷载试验是指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标，用于研究结构受力性能的试验。
2动力试验包括研究动荷载的特性、结构的动力特性及结构在不同性质动荷载作用下的动力反应试验。
动荷载的特性：包括作用力的大小、方向、频率及其作用规律等；动荷载的特性试验量测内容：动荷载自身参数和主振源的测定试验；通常采用直接测定法、间接测定法和比较测定法；结构的动力特性包括结构的自振频率、阻尼比、振型等参数。
土木工程结构试验与检测
研究性试验：验证结构设计的某一理论，或验证各种科学的判断、推理、假设及概念的正确性，或者为了创造某种新型结构体系及计算理论，而系统地进行的试验研究。
静力试验：所谓“静力”一般是指试验过程中，结构本身运动均加速度效应（惯性力效应）可以忽略不计。
单调静力荷载试验：试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标，研究结构受力性能的试验。
拟静力试验：也叫低周期反复荷载试验或伪静力试验。
利用加载系统对结构施加逐渐增大的反复作用荷载或交替变化的位移，使结构或构件受力的历程与结构在地震作用下的受力历程基本相似，属于结构抗震试验方法，但其加载速度远低于实际结构在地震作用下所经历的变形速度。
结构动力试验主要包括：①动荷载的特性试验方法：直接测定法、间接测定法、比较测定法。
②结构动力特性试验；③结构的动力反应试验；④模拟振动地震台试验；⑤风洞试验；⑥疲劳试验。
实体试验和模型试验；试验室试验和现场试验；非破坏性试验和破坏性试验。
结构检测：是为了评定结构工程的质量或鉴定既有结构的性能等所实施的检测工作。
研究性试验包括哪几个阶段？设计阶段→准备阶段→实施阶段→总结阶段。
试验阶段试验加载图式：试验荷载在试验结构构件上的布置（包括荷载类型和分布情况）称为加载图示。
试验装置：①试验装置应有足够的刚度，在最大的试验荷载作用下，应有足够承载力（包括疲劳强度）和稳定性。
②试验结构构件的跨度、支撑方式、支撑等条件和受力状态应符合设计计算简图，且在整个试验过程中保持不变。
③试验装置要满足构件的边界条件和受力变形的真实状态，且不应分担试验结构构件承受的试验荷载和不应阻碍结构构件变形的自由发展。
④应满足试件就位支撑、荷载设备安装、试验荷载传递和试验过程的正常工作要求。
加载制度：是指试验进行期间荷载与时间的关系。
测点的选择与布置：用仪器对结构或构件进行内力、变形等参数的量测时，测点的选择与布置应满足以下原则。
仪器选择与测读原则：①选择的仪器，必须能满足试验所需的精度与量程要求。
拟动力试验中几个问题的讨论
一
２ 拟动力试验模型设计 的相似关 系
拟动力试验的一个优点是可以制作大尺寸甚
般钢筋混凝 土结构拟动力试验几个重要的相似
系数 可 以按 表 １取值 。
基金项 目： 欧盟第五框架项 目（ ６ Ｉ一 Ｔ ２０ ０ ８７ 、 Ｇ Ｒ ） Ｃ 一 ０ ２— ０ ５ ） 国家科技部 国际合作重点项 目（０ ３ Ｆ０ ０ ８ 。 ２ ０ Ｄ Ｏ０ １ ）
（ 同济大学土木工程 防灾 国家重点实验室 ， 上海 ２ ０ ９ ） ００ ２
提 要 讨论 了结构拟动力试验 中常遇到的一些问题 ， 包括缩尺模 型相似 关 系设计、 试验 阻尼比的确 定、 附加质量和竖向荷栽施加方法、 初始条件处理 、 试验输入地震波和加载． ￣的选取等 ， 出了一 些对 ｘ －Ｌ － 给
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第 ２ 卷第 ５ ２ 期
２０ ０ ６年 ｌ Ｏ月
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拟动 力试 验 中几个 问题 的讨 论
范 力 赵 斌 吕西 林
Ａｂ ｔａ ｔ Ｓ ｍｅ ｐ ｏ ｌｍｓ ｉ ｓ ｕ ｏ ｙ ａ ｃ ｔｓｓ ｓｒ ｃ ｏ ｒｂｅ ｎ ｐ ｅ ｄ ｄ ｎ ｍｉ ｅｔ ，ｗｈｃ ｎ ｌｄ ｄ ｓｍｉｔ ｄ ｕ ｅ ｏ ｅｔｍｏ ｅ ｅｉｎ， ｉｈ ｉｃｕ ｅ ｉ ｌｕ ｅ ｒｌｓ ｆｒ ｔｓ ｉ ｄ ｌｄ ｓｇ
不会产生惯性力 ， 从这一点上来讲属于静力试验 。
但 从 试 验 的物 理本 质 上 看 ， 动 力 试 验 在 实 质 上 拟
结构拟动力试验原理与地震波的选取原则简述
其中x， ， ， 分别为位移，速度，加速度输入地震加速度；m、c、r分别为质量，阻尼，恢复力。需要对连续方程（1）进行数值 求解，首先要对方程进行离散化，假设时间步长为 ，则结构动力方程在某一时刻的离散时间为：
（2） 方程式（2）可以理解为：惯性力+阻尼力+恢复力=地震力
在拟动力结构实验中采用最多的方法就是中央差分法，此方法对速度和加速度都有两个基本假定，分别为
河北建筑工程学院 摘要：本文首先介绍了目前使用最多的研究结构抗震的试验方法，说明了各结构抗震方法的优缺点并着重介绍了拟动力试验方法的基 本原理及拟动力试验中的数值积分方法。拟动力方程的基本思想是结构动力方程的数值计算过程，加载过程是经过微分方程重复计算后得 到的位移值逐步加载并记录恢复力。在拟动力试验中地震波的选取也是至关重要的，本文简述了在地震波的选取中应该注意的问题和应该 遵循的原则，并阐述了人工拟合地震波的优点和方法。 关键词：拟动力试验；数值积分方法；地震波；人工合成地震波 引言 我国是一个地震多发的国家，有记载的从古至今我国发生过多起里氏震级8.0以上的地震，给人民的生命财产安全带来了巨大威胁，所 以我国对建筑物抗震的研究很有必要。目前研究抗震的试验方法主要有拟静力试验、拟动力试验、振动台试验，振动台试验较为先进，但 是受到振动台规模和价格的限制，在实际试验中应用较少。因结构拟静力试验和结构拟静力试验较易于实行，所用花费较为经济，可行性 强，所以在实际测试结构抗震性上用的较多的方法是结构拟静力试验和结构拟动力试验，在这两种方法中结构拟动力试验可以弥补结构拟 静力不能模拟结构的地震反应全过程的缺点，也可以模拟大型复杂结构的地震反应，因此结构拟动力试验在抗震试验中得到广泛应用。 1 结构拟动力试验基本原理 结构拟动力试验方法是由日本学者首次提出的，一开始称为杂交试验方法，基本原理是计算机与作动器联机求解结构动力方程，如此 能真实反映地震作用并且结构恢复力可直接从试件上测得，不用做任何假设。拟动力试验适用于钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构以及 混合结构。 拟动力方程基本思想是结构动力方程的数值计算过程，在地震作用下结构的运动微分方程为：
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。
配有高强钢筋高强混凝土结构拟动力试验
Abstract This paper presents an experimental research on a high-strength concrete frame structure reinforced with high-strength stirrups． The pseudo-dynamic and pseudo-static tests were performed for an 1 /2 scale frame model with two floors and two bays． The test is to develop the seismic behaviour of the frame with high-strength concrete and rebars． The specimen was subjected to 11 loading cases by using three kinds of acceleration records of ground motion with the adjusted amplitude，focusing on dynamic character changes during earthquakes，hysteretic behaviours and seismic responses． The experimental results show that this kind of frame structure can meet the requirement of the seismic performance． The results of the test may pave a new road for the application of the high strength concrete frame structure in seismic zones． Keywords high-strength rebars，high-strength concrete，frame structure，substructure，pseudo dynamic test
结构试验
1、根据不同试验目的，结构试验可分为生产性试验和科研性试验两大类2、生产性试验：①综合鉴定重要工程和建筑的设计与施工质量②对已建结构进行可靠性检验，以推断和估计结构的剩余寿命③工程改建和加固，通过试验判断具体结构的实际承载能力④处理受灾结构和工程质量事故，通过试验鉴定提供技术依据⑤鉴定预制构件的产品质量3、按试验对象的尺寸分类：①原型试验②模型试验4、按试验荷载的性质分类：①结构静力试验②结构动力试验5、按试验时间长短分类：①短期荷载试验②长期荷载试验6、按试验场所在地分类：①试验室结构试验②现场结构试验7、试验工作者在试验设计中经常采用一种解决多因素问题的试验设计方法——正交试验设计法8、所谓等效荷载是指在它的作用下，结构构件的控制截面和控制部位上能产生与原来荷载作用时相同的某一作用效应的荷载9、测点的选择与布置有一下几条原则：①在满足试验目的的前提下，测点宜少不宜多，②测点的位置必须要有代表性③为了保证量测数据的可靠性，应该布置一定数量的校核性测点④测点的布置对试验工作的进行应该是方便的、安全的10、试验加载设备应满足下列基本要求：①荷载值准确且符合实际荷载作用模式及传递模式，产生的内力或在要分析部位产生的内力与设计计算等效②荷载易于控制，能够按照设计要求的精度逐级加载和卸载③加载设备本身应具有足够的承载力、刚度，确保加载和卸载安全可靠④加载设备不应参与试验结构或构件的工作，不影响结构自由变形，不影响试验结构受力⑤试验加载方法力求采用先进技术，减少人为误差，提高工作效率11、使用砂、石等松散材料作为均布荷载时应注意重物的堆放方式，勿将材料连续堆放以免荷载材料本身的起拱作用造成结构卸载12、利用水作为重力加载用的荷载简单、方便而又经济。
加载可以利用进水管，卸载则可利用虹吸管原理，可以减少大量的加载劳动。
应注意水荷载的不均匀性对结构受力所产生的影响。
利用水作为均布荷载的缺点是全部承载面的被掩盖，不利布置测量仪表及裂缝观测。
拟动力试验方法的发展综述
拟动力试验方法的发展综述作者：郭浩来源：《科学与财富》2018年第16期摘要：拟动力试验方法是一种研究建筑结构抗震性能的有效方法。
考虑试验场地和费用等因素，子结构拟动力试验方法被提出，它是将建筑结构中的关键部位进行试验，其余部分通过有限元软件OpenSees进行数值分析，试验子结构和数值子结构通过OpenFresco平台建立连接，实现数据的传递，不仅可以提高效率，还能降低费用，因此，拟动力试验技术具有较好的研究价值和发展前景。
关键词：拟动力试验；有限元分析；试验子结构；数值子结构1 研究目的和意义随着我国经济及城市化的快速发展，越来越多的超高层建筑出现在各个地区。
伴随着大跨度、复杂的建筑结构的出现，对工程结构的抗震性能要求也越来越高。
我国是世界上多地震国家之一，历史上曾发生多次强烈地震，例如2010年的青海省玉树县的7.1级地震、2013年的四川省雅安市的7.0级地震、2014年新疆于田的7.3级地震，都造成巨大的经济损失和人员伤亡，因此提高建筑结构的抗震减振性能就显得尤为关键。
结构抗震试验为评判结构抗震性能、研究结构抗震机理发挥不可替代的作用，受到科学研究者的广大重视[1]。
当前抗震试验主要有拟静力试验、地震模拟振动台、拟动力试验三种方式。
拟动力试验综合拟静力和地震模拟振动台的优点，可以较好的模拟大型结构的地震反应。
但是出于实验设备和费用的考虑，子结构拟动力试验方法被提出，建筑物发生严重破坏通常是局部的构件，将建筑结构中最易被破坏的部分进行试验，其余部分进行计算机模拟，通过试验和模拟的结合让整体结构在动力方程中得到统一[2]。
本文将对拟动力试验方法的起源、发展及研究近况进行简要的介绍，分析拟动力试验方法中存在的问题；然后对拟动力试验方法的数值计算方法的稳定性和精确性进行讨论，最后对拟动力实验方法未来的发展情况做出简要的概述。
2 拟动力试验的研究概况2.1 拟动力试验的定义拟动力试验方法自1969年由日本学者M.Hakuno等[3]首次提出后，经过多年的发展，拟动力试验由早期的单自由度试验发展到后来的多自由度拟动力试验，以及近些年来比较关注的子结构拟动力试验。