中南大学结构试验课件 第5章 动载试验
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建筑结构试验
建筑结构试验
重力加载法：
包括重力直接加载法和杠杆加载法。
直接加载法
应注意避免因荷重 块产生拱作用而改 变荷载分布。
杠杆加载法
结构变形后荷载不 改变，但无法自行 卸载。
建筑结构试验 重力加载法： 预应力钢－混凝土组合梁长期荷载试验
建筑结构试验
液压加载法：
目前结构试验中最常用的加载方法；
可适用于静、动载试验，吨位可大、可小；
♦ 优点：结构简单，容易产生较大振幅和激振力； ♦ 缺点：频率低，振幅调节难，只能产生简谐荷载。
直线位移惯性力加载法
♦ 激振力大，但频率较小（< 1HZ），且设备笨重。
建筑结构试验 惯性力加载法： 初位移加载法 初速度加载法
建筑结构试验
01
机械力加载法：
02
常用机具包括：吊链（葫芦）、卷扬机、花篮螺 丝、螺旋千斤顶、弹簧等； 适用于施加水平荷载；
建筑结构试验
01
人身体有规律的运动，在共振情况下可产生较大 的激振力（有阻尼自由振动）。
03
又称脉动法；
05
人激振动加载法：
02
环境随机振动激振法：
04
由地面脉动产生建筑物脉动，再对其进行模态参 数识别。
06
02
01
03
04
05
支座；
建筑结构试验
荷载支承机构；
现场试验荷载装置。
结构试验台座；
荷载支承设备和试验台座：
安装和移动设备困难。
建筑结构试验
结构试验台座：（试验台座）
抗侧力试验台座
♦ 作用：通过拉压千斤顶或电液伺服加载系统对试件
施加模拟地震作用的低周反复荷载，进行拟动力和 拟静力试验。
工程结构检测鉴定与加固第1章 工程结构检测鉴定与加固概论
工程结构的动力特性检测与长期健康监测
桥梁承载能力检测评定
本章小结
第一部分
工程结构鉴定与加固的目的意义及现状
地震
地震后的北川县城
浙江奉化楼房粉碎性坍塌
撞击
911撞击
火灾
中南大学火灾
风暴潮
风暴潮对结构的影响
桥梁检测
桥梁检查、检测
桥梁动、静载试验
桥梁索力测试
桥梁健康监测
桥梁检测
桥梁桩基检测
第1章
工程结构检测鉴定与加固概论
本章学习目的
(1)了解工程结构进行检测鉴定及加固的原因； (2)了解现行工程结构检测鉴定及加固的国家规范、 规程、标准的应用； (3)了解工程结构鉴定加固行业目前的研究现状及发 展前景。
本章PPT组成
工程结构鉴定与加固的目的意义及现状 工程结构鉴定与加固的一般程序
损伤调查 荷载调查 结构形式确认 几何尺寸、材料强度检测
维持现状
Y
结构评判 N
建模计算
Y
数据处理
N
维修及加固处理方案
工程结构检测鉴定基本流程
1 损伤调查
1) 调查内容
结构形式 混凝土结构 砌体结构 钢结构 木结构 桥梁结构 损伤调查内容 混凝土裂缝的形态、分布；构件的几何尺寸；钢筋锈蚀；结构变形与 位移；节点损伤调查 砌体结构的裂缝、块体和砂浆的粉化、腐蚀 钢材涂装与锈蚀、构(杆)件变形、裂缝、连接的变形及损伤等、防火 措施的有效性和完备性(对有防火要求的构件)
1 损伤调查
C类－－与使用或环境有关的损伤
混凝土墙面横向膨胀受 约束引起的八字裂缝
混凝土构件受冻胀作 用引起的饰面层凸起
其他损伤： 构件长期受高温作用使混凝土表面产 生网状裂缝； 长期受冻融循环作用，使混凝土起鳞 等现象； 保护层碳化出现的延筋裂缝或保护层 剥落； 酸、盐类化学介质的长期作用，致使 保护层剥落，钢筋锈蚀等。
《建筑结构试验》课件[1]
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建筑结构试验
结构试验的目的：
./ 生产性试验（又称鉴定性试验或检验性试验） ./ 科研性试验
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《建筑结构试验》课件[1]
生产性试验：
建筑结构试验
• ./ 特点：非探索性、有比较成熟的计算理论、针对实际结 构或
件
• ./ 应用场合：
• ♦检验结构设计和施工质量；
• ♦检验已有建筑物的可靠性，推断剩余寿命；
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《建筑结构试验》课件[1]
结构试验设计
建筑结构试验
试件设计
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加载方案
荷载设备
测试方案
数据采集和测 量仪器
《建筑结构试验》课件[1]
建筑结构试验
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课时安 第一章 结构试验排概论
第三章 结构试验的荷载设备
（2课时） （2课时）
第四章 结构试验的数据采集和测量仪器 （2课时）
./ 支座； ./ 荷载支承机构； ./ 结构试验台座； ./ 现场试验荷载装置。
建筑结构试验
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《建筑结构试验》课件[1]
建筑结构试验
支座：
./ 支墩：简易支座，钢或钢筋砼制作，现场试验多 为砖砌体；
./ 支座作用形式：滚动铰支座、固定铰支座、球铰 支座； ./ 对铰支座的基本要求（课本P58－59）
♦ 电液伺服液压系统；
♦ 地震模拟振动台。
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《建筑结构试验》课件[1]
液压加载器：
建筑结构试验
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液压千斤顶
电动泵
《建筑结构试验》课件[1]
液压加载系统：
建筑结构试验
./ 组成部分
♦ 液压加载器 ♦ 液压控制台 ♦ 反力架 ♦ 台座
mAAA杨晓明-建筑结构试验-第四章-结构动载试验
计算机系统除进行运动方程的数值积分外，还需 要准确控制加载器，精度方面很难实现；
试验设备庞大，分析系统复杂，试验费用高。
2019/5/25
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结构抗震试验——振动台试验
振动台试验：真实反映结构抗震性能 振动台技术参数：
台面尺寸（15m*15m）和最大负荷 台面自由度 频率范围、最大位移、速度、加速度
测试基本要求 （1）测试频率。土木结构<100Hz （2）信号滤波和衰减
低通、高通、带通、带阻 （3）绝对测量和相对测量
绝对加速度和绝对速度；相对位移 （4）测量仪器的分辨率
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6
动载试验仪器仪表
加速度传感器
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1.外壳 2.硬弹簧 3.质量块 4.压电晶体
7
动载试验仪器仪表
动力特性结构损伤 监测信号变化健康监测
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10
结构振动测试
某大桥动力测试
南
8×20米
人行道
西
1
2
3
4
5
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应变计
位移计
11
北
试验跨
东
分隔带
6
7
结构振动测试
全桥共用速度传感器3个，全部为竖向，分别布 置在试验跨L/4、L/2、3L/4桥面一侧。桥梁动挠 度测试的测点布置在试验桥跨的跨中。
模型的设计与制作
尺寸，材料，工艺
数据采集
参数（位移、加速度），高速
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结构抗震试验——振动台试验
振动台试验示例
小型结构1, 小型结构2 大型结构1, 大型结构2, 大型结构3, 大型结构4
杨晓明-建筑结构试验-第四章-结构动载试验
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疲劳试验
❖ 结构物或构件在重复荷载作用下，达到破坏时的 应力比其静力强度要低得多。这种现象称为疲劳。
❖ 试验目的：了解重复荷载作用下，结构的性能及 其变化规律。
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疲劳试验
受弯构件的疲劳破坏标志 （1）正截面疲劳破坏标志：纵向主筋疲劳断裂， 这是当配筋率正常或较底时可能发生的；受压区 混凝土疲劳破坏，这是当配筋率过高或倒T形截 面时可能发生的。 （2）斜截面疲劳破坏标志：与临界斜裂缝相交 的腹筋疲劳断裂，这是当腹筋配筋率正常或较低 时可能发生的；混凝土剪压疲劳破坏，这是当腹 筋配筋率很高时可能发生的；与临界斜裂缝相交 的主筋疲劳断裂，这是当纵向配筋率较底时可能 发生的。
（2）根据动力冲击系数的实测值来评价桥梁结构 的行车性能，动荷载跑车试验所实测冲击系数都 小于1.2，说明桥梁结构的行车性能尚好，桥面 铺装较为完好。
（3）实测桥梁结构阻尼比0.025，对数衰减率为 0.157，与同类桥梁相比，该桥梁结构耗散外部 能量较快，说明桥梁结构存在开裂情况。
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❖ 结构抗震性能研究的主要试验手段： 伪静力试验 拟动力试验 振动台试验
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19
结构抗震试验——伪静力试验
❖ 结构低周反复加载试验的主要研究内容： ♦ 恢复力模型：相当于结构的物理方程 ♦ 抗震性能判定：强度、刚度、变形、延性、耗能 ♦ 破坏机制研究：为抗震设计提供方法和依据
❖ 伪静力试验的特点：
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结构抗震试验——拟动力试验
❖ 拟动力试验，其实质就是按照某种确定性的地震 反应进行加载。
❖ 由于结构的恢复力模型未知，运动方程无法求解， 故采用“边试验、边求解”的方法分步得到实测 的结构恢复力模型，然后可完成整个试验加载过 程。
第5章静力试验
沈阳建筑大学
土木工程结构试验与检测
5.1 单调静力荷载试验（monotonic static load testing）
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，研究结构受力性能 的试验。
图5.1.1 静载试验加载程序
沈阳建筑大学
土木工程结构试验与 简支梁试验等效荷载加载图示
沈阳建筑大学
土木工程结构试验与检测
图5.3.1拟动力试验的基本原理
沈阳建筑大学
土木工程结构试验与检测
图5.3.2 数值计算与拟动力试验之间的比较
沈阳建筑大学
土木工程结构试验与检测
5.3.3 输入地震波的加速度时程曲线
5.3.4 7层钢筋混凝土结构的平面和剖面图
沈阳建筑大学
土木工程结构试验与检测
沈阳建筑大学
土木工程结构试验与检测
图5.4.1加速度放大系数曲线
图5.4.2 未加固砌体试件受压破坏
沈阳建筑大学
土木工程结构试验与检测
图5.4.3 混凝土偏心受压构件的破坏形态展开图
沈阳建筑大学
土木工程结构试验与检测
本章系统的介绍了结构静力试验中的单调静力荷 载试验、拟静力试验和拟动力试验。 载试验、拟静力试验和拟动力试验。重点阐述了拟静 力试验、拟动力试验的基本原理、 力试验、拟动力试验的基本原理、试验设备和试验步 骤。系统地介绍了如何进行数据的整理换算、统计分 系统地介绍了如何进行数据的整理换算、 析和归纳演绎。学习本章之后，应熟悉基本构件单调 析和归纳演绎。学习本章之后， 静力试验的各个环节，重点掌握试件的安装、 静力试验的各个环节，重点掌握试件的安装、加载方 法，试验项目和测点布置，以及确定开裂荷载、极限 试验项目和测点布置，以及确定开裂荷载、 承载力等指标的概念和方法， 承载力等指标的概念和方法，掌握静力试验量测数据 的整理和结构性能的公式、 的整理和结构性能的公式、图像和数学模型的表达方 法。
中南大学结构试验课件 第四章 结构静载试验
在等效荷载作用下跨中截面弯矩：
1 M FL 4
令
M M
q max
即
1 1 2 FL qL 4 8
1 F qL 2
若采用三分点二集中力加载
3 F qL 8 注：若计梁的自重，则需扣除自重的影响。
§4-2 加荷方案设计
4-2-4 加载程序设计
确定加荷时间与加荷量的过程称为加载程序设计 下图是一个典型的静力试验加载制度。
§4-4 量测数据整理
试验资料的整理和分析就是指“将试验 所得的原始数据系统化、经过计算绘成 图表和曲线或用数学表达式形象而直观 地反映出结构的工作性能及其变化规律 性”的全过程。 第一阶段：试验前资料整理 第二阶段：试验中的资料整理 第三阶段：试验后的资料整理
§4-4 量测数据整理
解：若左支座A沉降，右支座B不沉降，点D产生的位移为
Lx V VL L
L D
若左支座A不沉降，右支座B沉降，点D产生的位移为
V
点D的挠度
R D
x VR L
L R a D VD VD VD
x Lx VD VL VR L L
对于跨中点C，若其位移值为，则修正后挠度值 1 aC VC VL VR 2
• （2）截面应变分布规律
• 为求得梁截面上应力分布的规律和确定中和轴的位置，一 般沿截面高度布置测点（至少需5个），如图5-4、图5-5。
§4-3 观测方案设计
（3）剪切应力的测量
在荷载作用下的梁截面2-2上既有弯矩作用，又有剪力 作用，为平面应力状态。为求得梁截面上的最大主应 力及剪应力的分布规律，需要布置应变花，求得最大 主应力的大小及方向。
结构的强度与稳定性试验分解课件
结构的强度与稳定性 试验分解课件
目录
CONTENTS
• 结构强度与稳定性试验概述 • 结构强度试验 • 结构稳定性试验 • 试验方法与流程 • 试验案例分析 • 结论与展望
01 结构强度与稳定性试验概 述
结构强度与稳定性基本概念
结构强度
指结构在一定条件下抵抗外力破坏的 能力。
结构稳定性
指结构在各种外力作用下维持其原有 平衡状态的能力。
报告编写
根据试验结果和分析结果，编写详细 的试验报告，包括试验目的、方法、 结果和结论等。
05 试验案例分析
桥梁结构强度与稳定性试验
桥梁结构强度与稳定性试验的目的
验证桥梁结构的承载能力和稳定性，确保桥梁在使用过程中安全可靠 。
试验方法
通过施加荷载，观察桥梁的变形、位移和裂缝等情况，分析结构的强 度和稳定性。
04 试验方法与流程
试验准备阶段
确定试验目的
明确试验的目标，是为了评估结构的 强度、刚度、稳定性还是其他性能指 标。
选择合适的试验方法
根据试验目的，选择合适的试验方法 ，如静态加载、动态加载、振动台试 验等。
准备试验设备
根据试验方法，准备相应的试验设备 ，如加载设备、传感器、数据采集系 统等。
制作试样
动载强度试验
总结词
动载强度试验是通过施加动态载荷来测 试结构承受动态载荷能力的试验。
VS
ห้องสมุดไป่ตู้
详细描述
动载强度试验是在结构上施加动态载荷， 如振动、冲击或碰撞等，以测试结构的动 态特性和稳定性。这种试验通常在振动台 、冲击试验机或碰撞试验机上进行，通过 模拟实际环境中的动态载荷来评估结构的 性能和安全性。动载强度试验对于评估结 构的抗震、抗风和抗爆性能等具有重要意 义。
目录
CONTENTS
• 结构强度与稳定性试验概述 • 结构强度试验 • 结构稳定性试验 • 试验方法与流程 • 试验案例分析 • 结论与展望
01 结构强度与稳定性试验概 述
结构强度与稳定性基本概念
结构强度
指结构在一定条件下抵抗外力破坏的 能力。
结构稳定性
指结构在各种外力作用下维持其原有 平衡状态的能力。
报告编写
根据试验结果和分析结果，编写详细 的试验报告，包括试验目的、方法、 结果和结论等。
05 试验案例分析
桥梁结构强度与稳定性试验
桥梁结构强度与稳定性试验的目的
验证桥梁结构的承载能力和稳定性，确保桥梁在使用过程中安全可靠 。
试验方法
通过施加荷载，观察桥梁的变形、位移和裂缝等情况，分析结构的强 度和稳定性。
04 试验方法与流程
试验准备阶段
确定试验目的
明确试验的目标，是为了评估结构的 强度、刚度、稳定性还是其他性能指 标。
选择合适的试验方法
根据试验目的，选择合适的试验方法 ，如静态加载、动态加载、振动台试 验等。
准备试验设备
根据试验方法，准备相应的试验设备 ，如加载设备、传感器、数据采集系 统等。
制作试样
动载强度试验
总结词
动载强度试验是通过施加动态载荷来测 试结构承受动态载荷能力的试验。
VS
ห้องสมุดไป่ตู้
详细描述
动载强度试验是在结构上施加动态载荷， 如振动、冲击或碰撞等，以测试结构的动 态特性和稳定性。这种试验通常在振动台 、冲击试验机或碰撞试验机上进行，通过 模拟实际环境中的动态载荷来评估结构的 性能和安全性。动载强度试验对于评估结 构的抗震、抗风和抗爆性能等具有重要意 义。
杨晓明建筑结构试验第四章结构动载试验.ppt
3
概述
动载与静载试验区别: （1）荷载随时间连续变化 （2）结构反应与自身动力特性相关 （3）承载能力与使用性能要求发生变化 （4）冲击或爆炸，荷载时间很短
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4
主要内容
1 概述 2 动载试验仪器仪表 3 结构振动测试 4 结构抗震试验 5 结构疲劳试验
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5
动载试验仪器仪表
结构抗震性能研究的主要试验手段： 伪静力试验 拟动力试验 振动台试验
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19
结构抗震试验——伪静力试验
结构低周反复加载试验的主要研究内容： ♦ 恢复力模型：相当于结构的物理方程 ♦ 抗震性能判定：强度、刚度、变形、延性、耗能 ♦ 破坏机制研究：为抗震设计提供方法和依据
伪静力试验的特点：
试验装置及加载设备简单、观测方便，但加载制 度是人为确定的，与真实情况差异较大，且不能 考虑应变速度及阻尼的影响。试验值偏低，一般 情况下低周反复加载静力试验结果偏于安全。
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20
结构抗震试验——伪静力试验
常用的三种加载方法 ①控制位移加载法；常以屈服位移或最大层间位移
的某一百分比来控制加载 ②控制荷载加载法； ③控制荷载和位移混合加载法。
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结构抗震试验——拟动力试验
优点：
适用于复杂结构的非线性地震反应分析，试验结 果比较准确；
可以缓慢再现结构地震反应，便于观测；
可进行真型或大比例尺的结构在确定性地震下的 试验研究。
缺点：
不能实时再现真实地震反应，不能进行材料特性 与时间有关的结构试验；
结构实际反应所产生的惯性力用加载器的荷载来 代替，因此仅适用于离散质量分布的结构；
【2024版】桥梁荷载试验、技术状况评定(PPT-126页)
涪陵长江大桥中跨跨中最大挠度正载工况主梁挠度纵向分布
1
2
3
4
5
6
7
8 板号
mm 0.0
2.0
实测值 计算值
4.0
6.0
某20m预应力空心板跨中截面挠度横向分布
1.5 量测方法-主要参数测试方法
➢ 裂缝检测方法
✓ 裂缝对结构的影响 影响结构耐久性，裂缝过宽会导致钢筋锈蚀 削弱结构刚度和整体受力性能 桥梁设计和养护规范对裂缝宽度有严格限制
BJQN-4D型动挠度检测仪
索佳B1C+OM1精密光学水准仪
拓普康DL-111C电子水准仪
采用电子水准仪检测装配式 桥梁横向荷载分布
1.5 量测方法-主要参数测试方法
mm -30
0
30
下游实测值
60
上游实测值
90
下游计算值
120
上游计算值
150 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 m
1.5 量测方法-动力参数
1.5 量测方法
➢ 量测注意事项
✓ 熟悉正常响应数据的特征 ✓ 注意仪器的局限性 ✓ 注意不同结构对测试精度的不同要求 ✓ 注意不同测试方法的适用性 ✓ 注意环境因素的影响
1.5 量测方法
➢ 如何保证量测可靠性
✓ 测试方法合理 ✓ 检测仪器适用（精度、分辨率） ✓ 正确的仪器操作（包括参数设置） ✓ 环境条件适宜 ✓ 仪器抗干扰能力强 ✓ 尽量消除系统误差 ✓ 多次测量平均处理，减少随机误差 ✓ 布置校核测点 ✓ 重复试验验证
热烈欢迎 桥梁荷载试验、技术状况评定
各位领导和专家
交通部科教司 长沙理工大学
桥梁结构试验检测分类