第四章 拟静力实验.doc

第四章 拟静力试验 4.1概述 4.1.1含义 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? 恢复力模型（如图4-1）：相当于结构的物理方程； ? 抗震性能判定：强度、刚度、变形、延性、耗能等； ? 破坏机制研究：提供方法和依据。 图4-1 结构恢复力模型 4.1.3特点 拟静力试验的优点： 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。 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 4.2拟静力实验的加载装置及加载制度 4.2.1加载装置 ? 加载装置的作用是将加载设备施加的荷载分配到实验结构； ? 支座装置准确地模拟被试验结构或构件的实际受力条件或边界条件； ? 观测装置包括用于安装各种传感器的仪表架和观测平台； ? 安全装置用来防止试件破坏时发生的安全事故或损坏设备。 试验加载装置多采用反力墙或专用抗侧力构架。电液伺服结构试验系统装置，并用计算机进行试验控制和数据采集。 1）墙体结构试验装置（图4-2） 此装置时用来进行钢筋混凝土剪力墙或砌体剪力墙的低周反复荷载试验。 图4- 2）梁式构件试验装置 往复作用器施加反复荷载，试验梁的支座也要能够承受反复荷载。 图4- 3）框架结构中梁柱节点试验装置 此装置中，柱上下两端不能产生水平位移，但能自由转动，这样能模拟出反弯点的受力状况。 图4- 4）第二种框架结构中梁柱节点试验装置 此装置中，柱上端可以产生水平位移；当柱上端产生水平位移是，安装在柱上端的千斤顶施加竖向力对柱产生附加弯矩（即结构设计和分析中的二阶效应）。 图4- 5）柱式构件试验装置（又称悬臂柱式试验装置） 此装置中，柱的上端没有转动约束，柱上端弯矩为零，被认为是框架柱的反弯点。 图4- 1—试件；2—竖向荷载千斤顶；3—推拉千斤顶；4—仿重力荷载架； 5—分配梁；6—卧架；7—螺栓；8—反力架；9—铰；10—测力计 5）第二种柱式构件试验装置 此装置始终保持横梁保持水平状态，这样框架柱上端不发生转动，反弯点位于框架柱的中点。本装置常用于进行考虑剪切效应的框架柱反复荷载试验。 图4- 1—试件；2—竖向荷载千斤顶；3—分配梁；4—L型杠杆；5—平行联杆机构； 6—仿重力荷载架；7—推拉千斤顶；8—铰；9—反力墙；10—连结铰；11—测力计 4.2.2加载制度 1）位移控制加载 常以屈服位移或最大层间位移的某一百分比来控制加载?变幅加载（图4-）：常作为探索性试验研究用（我国规范规定同一级荷载下重复三次）。 ?等幅加载（图4-）：用于研究强度退化和刚度退化（规范规定不少于5次）。 ?变幅等幅混合加载（图4-）：研究内容广，常用于综合性研究。 图4- 变幅加载 图4- 等幅加载 图4-变幅等幅混合加载 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，按一定的力幅值进行循环加载。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。 3力--位移混合控制加载 这种加载制度是先以力控制加载，当试件达到屈服状态时改用位移控制，直至试件破坏。建筑抗震试验方法规程规定：试件屈服前，应采用荷载控制并分级加载，接近开裂和屈服荷载前宜减小级差加载；试件屈服后应采用变形控制，变形值应取屈服时试件的最大位移值，并以该位移的倍数为级差进行控制加载；施加反复荷载的次数应根据试验目的确定，屈服前每级可反复一次，屈服后宜反复三次。 双向反复加载制度 为了研究地震对结构构件的空间组合效应，克服采用在就够构件单方向（平面内）加载时不考虑另一方向（平面外）地震力同时作用对结构影响的局限性，可在x、y两个主轴方向（二维）同时施加低州反复荷载。 x、y轴双向同步加载 与单向反复加载相同，在低周反复荷载与构件截面主轴成α角的方向做斜向加载，使x、y两个主轴方向的分量同步作用。 x、y轴双向非同步加载 非同步加载是在构件截面的x、y两个主轴方向分别施加低周反复荷载。 4.2.2控制方法 拟静力实验的加载方式有单点加载和多点加载，目前绝大多数拟静力实验室针对梁、板、柱、墙片等构件，属于单点加载方式。像多层房屋或多层框架结构的拟静力实验属于多点加载，这类试件需要多个电液伺服作动器在多个自由度