土木工程结构试验第五章

第五章工程结构抗震试验主讲教师：刘胜兵2023/5/72主要内容1概述2拟静力试验3拟动力试验4模拟地震振动台试验5人工地震模拟试验6天然地震试验2023/5/73

结构抗震试验的目的确定结构线性动力特性结构在弹性阶段变形比较小的情况下的自振周期、振型、能量耗散和阻尼值。研究结构的非线性性能结构进入非线性阶段的能量耗散、滞回特性、延性性能、破坏机理和破坏特征。概述2023/5/74拟静力试验拟动力试验地震模拟振动台试验人工地震试验天然地震试验常见的结构抗震试验2023/5/751、试验方法

该方法的加载速率很低，因此由于加载速率而引起的应力、应变的变化速率对于试验结果的影响很小，可以忽略不计。

是以一定的荷载或位移作为控制值对试件进行低周反复加载（正反两个方向重复加载和卸载），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，以获得结构非线性的荷载—变形特性。一、拟静力试验2023/5/762、试验设备与加载装置双向千斤顶；反力墙；试验台座；荷载架，等。一、拟静力试验2023/5/77《建筑抗震试验方法规程》(JGJ101-96)建议的几种试验加载装置(a)墙片试验装置(b)梁式构件试验装置一、拟静力试验2023/5/78钢框架梁柱节点试验(c)梁柱节点试验梁端加载装置一、拟静力试验2023/5/793、单向反复加载制度(1)位移控制加载

位移控制加载是在加载过程中以位移(包括线位移、角位移、曲率或应变等)作为控制值或以屈服位移的倍数作为控制值，按一定的位移增幅进行循环加载。一、拟静力试验2023/5/710(a)变幅加载(b)等幅加载(c)变幅等幅混合加载位移控制加载制度一、拟静力试验2023/5/711考虑地震影响的混合位移加载制度一、拟静力试验2023/5/712(2)力控制加载

力控制加载是在加载过程中以力作为控制值，按一定的力增幅进行循环加载。因为试件屈服后难以控制加载的力，所以这种加载制度较少单独使用。一、拟静力试验2023/5/713(3)力—位移混合控制加载梁柱节点通常采用的方案一、拟静力试验2023/5/7144、双向反复加载制度(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2023/5/7155、滞回曲线和骨架曲线(1)滞回曲线

加载一周得到的荷载—位移曲线称为滞回曲线（滞回环）。梭形、弓形、反S形、Z形一、拟静力试验2023/5/716梭形说明滞回曲线的形状非常饱满，反映出整个结构或构件的塑性变形能力很强，具有很好的抗震性能和耗能能力。例如受弯、偏压、压弯以及不发生剪切破坏的弯剪构件，具有良好塑性变形能力的钢框架结构或构件的P一△滞回曲线即呈梭形。

一、拟静力试验2023/5/717弓形具有“捏缩”效应，显示出滞回曲线受到了一定的滑移影响。滞回曲线的形状比较饱满，但饱满程度比梭形要低，反映出整个结构或构件的塑性变形能力比较强，能较好地吸收地震能量。例如剪跨比较大，剪力较小并配有一定箍筋的弯剪构件和压弯剪构件，一般的钢筋混凝土结构，其滞回曲线均属此类。一、拟静力试验2023/5/718反S形反映了更多的滑移影响，滞回曲线的形状不饱满，说明该结构或构件延性和吸收地震能量的能力较差。例如一般框架、梁柱节点和剪力墙等的滞回曲线均属此类。一、拟静力试验2023/5/719Z形反映出滞回曲线受到了大量的滑移影响，具有滑移性质。例如小剪跨而斜裂缝又可以充分发展的构件以及锚固钢筋有较大滑移的构件等，其滞回曲线均属此类。一、拟静力试验2023/5/720(2)骨架曲线

在变幅位移加载试验中，把每次滞回曲线的峰点都连接起来的包络线称骨架曲线。反映了构件受力与变形的各个不同阶段及特性

（强度、刚度、延性、耗能及抗倒塌能力等）。

骨架曲线与单次加载曲线一、拟静力试验2023难/4/2洲821(3)强度根据滞勿回曲线亭和骨架仿曲线可香以分析拿结构构那件的开裂荷烂载、屈服荷载、极限荷载和破坏荷载。一、拟掘静力试滋验2023奋/4/2仅822(4)延性延性系江数定义为构俗件极限位移与屈服位余移之比。位榜移为广义伪位移，包父括线位移捕、曲率、氏转角等。杀延性反应闻了结构抗骗震性能的紧好坏。一、拟堆静力试色验2023傻/4/2调8232023丝式/4/2稳824二、拟动摘力试验试验方法狱：是由计腔算机进拦行数值篮分析并垒控制加疤载，即计由给定地仙震加速劝度记录通骄过计算进机进行真非线性佣结构动枪力分析宗，将计套算得到朴的位移反应作彩为输入馒数据，注以控制县加载器末对试验效结构进劣行试验箩。这种管方法需虚要在试垦验前假生定结构摆的恢复待力特性魂模型（即滞回诸曲线模降型）。可边试验肆边求解，至分步得到矮实测的结贱构恢复力济模型。202汁3/4为/2825二、拟相动力试恒验拟动力宾试验的汇工作流瞧程：（1）在计竖算机系假统中输共入地震沿加速度楚时程曲破线。（2）将n时刻的施地震加抢速度值葡代入运麻动方程柴，解出n时刻地底震反应换位移Xn。（3）由计算素机控制电迫液伺服加啄载器，将Xn施加到结县构上。（4）量测此悠时结构的汽反力Fn，并代经入运动蔬方程，弓计算n+1时刻的位椅移Xn+1，量测掀结构反达力Fn+1。（5）重复上物述步骤，安连续进行则加载试验速，直至完戏成整个加逃载过程。2023帅/4/2睡826二、拟动葬力试验拟动力试裙验的设备赚：计算机马，电液税伺服加吼载器，捡传感器场，试验顺装置。优点：（1）适用恭于复杂色结构的芒非线性炊地震反糊应分析她，试验宁结果比卸较准确林。（2）可以钟缓慢地伸再现结暴构反应纳，便于活观测。（3）可进酷行真型复或大比铲例尺的谣结构在测确定性艺地震下显的试验爱研究。202钩3/4宋/2827二、拟动券力试验缺点：（1）不能狸实时再疗现真实倦地震反屯应，不怒能进行亡材料特庙性与时末间有关言的结构逼试验。（2）计算蔬机系统恩除进行霉运动方敬程的数障值积分耀外，还合需要准突确控制欺加载器坝，精度难方面很凶难实现垦。（3）试验近设备庞御大，分竟析系统逃复杂，谨试验费认用高。2023训/4/2粱828钢框架拟动力试验2023借/4/2撞829混凝土柱抗震性能试验二、拟动档力试验202道3/4货/2830三、模风拟地震翠振动台帮试验加载设给备：振动台；加载程衫序：一次加仙载和多叉次加载事；优点：很好地再姜现地震过莫程。缺点：设备昂厨贵，一软般做小丢比例模言型试验条。202萍3/4监/2831试验设备由组成：台面和基踩础高压油尘源和管秩路系统电液伺寒服加载乏器模拟控写制系统计算机控筹制系统数据采捏集系统三、模钉拟地震搁振动台栋试验202车3/4凡/28322023张/4/2善833四、人贩工地震械模拟试芬验1、拟静利力试验朝：设备简单侨，能进行想大尺寸构仪件或结构尽抗震的延魂性试验，牌但与实际划某一确定被地震地面悬运动产生您的地震力子有很大的絮差别，不宵能反映建若筑结构的弟动力特性滨。2、拟动力悬试验：结构的非克线性特性耳及恢复力裕与变形的隔关系必须遵在试验前竭假定，而零假定的计们算模型是愿否符合结虏构的实际括情况，还扁有待于试蝴验结果来际验证。各类抗震槐试验的局武限性：202免3/4衬/2834四、人桐工地震吩模拟试虽验3、振动熔台试验钉：能较好地极模拟地面必运动，但聪由于受台嚷面尺寸和煤载重量的买限制，不敏能做较大把结构的足永尺试验，福另外弹塑套性材料的东动态模拟承理论尚待驻研究解决椒。因此对璃于大型结卵构、管道动、桥梁、套坝体以及托核反应堆赔工程等大忙比例或足况尺模型试拜验，受到还一定限制厌，甚至无撕法进行。202健3/4催/2835四、人工纹地震模拟望试验爆破方法呀：在现场鞋安装炸字药并加踏以引爆秆，称为早直接爆输破法。由于地求面运动妇加速度悄峰值随蜂装药量格增加而孩增高；识地面运杏动加速茫度峰值箩离爆心叙距离越宅近则越肺高；地唉面运动狼持续时喝间离爆课心距离毛越远则罩越长。故一般要买求装药量督大，离爆放心距离又章远一点效磨果才好。为了投增强爆碌破效果泽，可采枣用密闭蹲爆破法委。202里3/4祖/2836四、人清工地震河模拟试材验人工爆破铸法存在的嘴问题：人工地震亚加速度幅梳值高、衰留减快、破物坏范围小积；人工地诵震的主频隶率高于天误然地震；设人工地震珠的主震持肤续时间短闸。可以采用片下列措施油解决频率维差异：1.缩小试验些对象的尺问寸，从而除提高自振敏频率。2.将试验对虏象建造在做覆盖层较剃厚的土层誓上，消耗迷高频成分登。3.增加爆心喂与试验对侦象的距离旋。2023轨/4/2汗837主要有三克类：在地震频雨繁地区或崖高烈度地筋震区结合烂房屋结构声加固，有奔目的地采溪取多种方贵案的加固措您施，当地馋震发生草时，可充以根据简震害分律析不同栏加固方雕案的效般果。强震观测。在高穗烈度区饺的某些佣房屋楼浆层安装部长期观偶测的测矮振仪器嗽，取得骗各种信叛息。建立专愤门的天绵然地震担试验场，在场地饥上建造房汁屋，运用各一切现代企化手段取捕得建筑物祝在地震下墙的各种反雁应。费用最为挤昂贵。五、天纸然地震惜试验谢谢观看/欢迎下免载BY甚FAI豆T