结构试验-第五章 土木工程结构动载试验.ppt

5.3 结构动力特性的试验测定 [脉动法、环境随机振动法]____主谐量法 5.3 结构动力特性的试验测定 [脉动法、环境随机振动法]____频谱分析法、功率谱分析法 五、结构动载试验 研究振动的某个物理量（如幅值）与频率之间的关系称之为频谱分析。 它是将振动的时间域信号变换到频率域上进行分析。（傅立叶变换，FFT） 5.3 结构动力特性的试验测定 [脉动法、环境随机振动法]____频谱分析法、功率谱分析法 五、结构动载试验 通过振幅谱可以确定各阶主频率的大小，但是对应振动形态还不清楚。 可以将某一观测点做为参考信号，其他各点分别与它作互相关分析，求出各测点间的相位关系。 [脉动法、环境随机振动法]____频谱分析法、功率谱分析法 例子: 1、概述 2、振动测量系统 3、结构动力特性的试验测定 4、结构动力反应测定 5、结构疲劳实验 6、抗震、抗风简介 五、结构动载试验 5.4 结构动力反应测定 五、结构动载试验 在了解了结构动力特性的基础上，可以进一步研究结构在动荷载的作用下的动力反应 机械振动、车辆运动、风荷载、地振动等 动应变、动位移 动力系数等 5.4 结构动力反应测定 五、结构动载试验 动应变的测定：动态应变仪＋多通道采样系统 P146 5.4 结构动力反应测定 五、结构动载试验 动位移的测定： 可通过各个测点上的位移得到动荷载作用下的振动变位图。 注意： 该方法与确定振型的方法类似，但两者有本质上的区别。 有时为了全面了解结构在动荷载下的振动状态，需要测定结构的振动变位图。 结构振动变位图与结构的振型有些类似，但在本质上是有区别的。 前者是结构在动荷载作用下的变形曲线；而后者是结构自由振动状态下的振动形状，是结构的自振特性，它与外荷载无关。 5.4 结构动力反应测定 五、结构动载试验 动位移的测定： 5.4 结构动力反应测定 五、结构动载试验 动力系数： 实践证明，结构构件在移动荷载作用下产生的挠度比在同样大小的静荷载作用下的挠度要大，即同样荷载大小的情况下，动荷载效应大于静荷载效应。 在结构设计时应加大抗力，乘上一个大于1的系数（以确保在动荷载下结构的安全），该系数为动力系数。 有轨时测定方法：先使移动荷载以最慢的速度驶过结构，测得结构的最大挠度，然后使移动荷载按某种速度驶过，测得各种速度驶过结构的最大挠度，从中找出最大挠度的某一速度。 慢速驶过 快速驶过 5.4 结构动力反应测定 五、结构动载试验 动力系数： 无轨道时，由于两次行驶的线路不可能完全一样，故将移动荷载一次性高速通过，取振动挠度曲线之中线的最大值yj，振动挠度曲线最大值yd 5.4 结构动力反应测定 五、结构动载试验 动力系数： 1、概述 2、振动测量系统 3、结构动力特性的试验测定 4、结构动力反应测定 5、结构疲劳实验 6、抗震、抗风简介 五、结构动载试验 5.4 结构疲劳试验 五、结构动载试验 材料或结构在重复荷载的作用后，物理学性能将发生变化，其强度极限将低于相同静荷载作用下的极限值，这种现象称为疲劳。 生活中、工程中，疲劳破坏的例子随处可见。 坠入水中的车辆多达50多辆，已造成7人死亡，60多人受伤，其中20多人伤势严重的后果。 Minneapolis桥梁疲劳倒塌 /wiki/I-35W_Mississippi_River_bridge 当材料和结构受到多次重复变化的载荷作用后，应力值虽然始终没有超过材料的强度极限，甚至比弹性极限还低的情况下就可能发生破坏，这种在交变载荷重复作用下材料和结构的破坏现象称为疲劳。 疲劳现象：结构多次重复荷载作用下，由于结构某一部分局部损伤的递增和积累，导致裂纹的形成并逐步扩展，材料的极限强度降低，以致结构在低于极限静力荷载作用情况下被破坏。 5.4 结构疲劳试验 五、结构动载试验 静力破坏与疲劳破坏的区别 静力破坏是一次最大载荷作用下的破坏；疲劳破坏是多次反复载荷作用下的破坏，它不是短期内发生的，而是要经历一定的时间，甚至很长时间才发生破坏。 当静应力小于屈服极限或强度极限时，不会发生静力破坏；而交变应力在远小于静强度极限，甚至小于屈服极限的情况下，疲劳破坏就可能发生。 静力破坏通常有明显的塑性变形产生；疲劳破坏通常没有外在宏观的显著塑性变形迹象，哪怕是塑性良好的金属也这样，就像脆性破坏一样，事先不易觉察出来，这就表明疲劳破坏具有更大的危险性。 5.4 结构疲劳试验 五、结构动载试验 5.4 结构疲劳试验 五、结构动载试验 对于建筑结构而言，它即有材料疲劳的问题也有结构本身疲劳的问题。 结构疲劳试验的分类： 按受力状况不同：压力疲劳、弯曲疲劳、扭转疲劳 按试验信号类型：等幅疲劳、变幅疲劳 按环境条件不同：腐蚀环境下的疲劳、高温/低温下的疲劳