第五章工程结构动载试验.pptx

第五章;5.1 概 述;土木工程中需要研究和解决的动力问题包括以下几个方面：;结构工程事故;结构振动的动荷载是随时间而改变的；;动荷载产生的动力效应，有时远远大于相应的静力效应；但有时可能小于相应的静力效应。;结构在动荷载的作用下的反应与结构本身动力特性有密切关系；;结构动载试验的基本内容; 2）振动台模型试验。 地震对结构的作用是由于地面运动引起的一种惯性力。通过振动台对结构输入正弦波或实测地震波，可以较准确地模拟结构的地震反应。;4、结构构件的疲劳试验 确定结构构件在多次重复荷载作用下的疲劳强度。;5.2 动载试验荷载模拟技术; 优点：用较小的荷载可以产生较大的振幅。 缺点：加上的重物随结构一起振动，对结构产生一定影响；重物落下时的撞击也会引起结构的局部破坏。; 突卸荷载法（初始位移法）;2、离心力加载 离心力加载是根据旋转质量产生离心力的原理对结构施加简谐振动。;3、曲柄连杆式机械振动台;4、落锤式冲击试验机 ;5.2.2 电磁加载 通电导体在磁场中，会受到与磁场方向相垂直的作用力。根据这一原理，在磁场中放入动圈，通以交变电流，则可以使固定于动圈上的顶杆等部件往复运动，产生动载。目前常见的电磁加载设备为电磁式激振器与振动台。; 电磁式振动台是利用电磁式激振器来推动一个活动台面构成的。但由于振动台的激振器输入励磁线圈和活动线圈的电流都比较大，工作时间长了易发热，故附有冷却系统。;5.2.3 液压振动台 液压振动台有单向运动、双向运动和三向运动等几种，振动台多采用电液伺服系统推动。在各种结构模型（或足尺）动力试验中，模拟地震振动台是最理想的结构抗震设备。; 模拟地震振动台系统包括：台面及基础、泵源及油压分配系统、加振器、模控、数据采集和处理系统；此外还有与模控及数据采集系统相接的计算机。;5.3 动载试验量测设备;5.3.1 测振传感器的力学原理;其中：阻尼比;1）当 ， 时;2）当 ， 时;5.3.2 测振传感器; 磁电式速度传感器??特点是灵敏度高、性能稳定、输出阻抗低、频率响应范围有一定宽度，通过对质量弹簧系统参数的不同设计，可以使传感器既能量测非常微弱的振动，也能量测较强的振动，是工程振动测量中最常用的拾振仪器。; 建筑工程中常需10Hz以下甚至1Hz以下的低频振动，这时常采用摆式测振传感器，这种类型的传感器将质量弹簧系统设计成转动的形式，因而可以获得更低的仪器固有频率。 根据所测振动是垂直方向还是水平方向，摆式传感器有垂直摆、倒立摆和水平摆等。输出电压也与振动速度成正比。; 磁电式传感器的主要技术指标有： （1）固有频率：传感器质量弹簧系统本身的固有频率是传感器的一个重要参数。 （2）灵敏度：传感器的拾振方向感受到一个单位振动速度时，传感器的输出电压。 （3）频率响应：灵敏度随所测频率不同有所变化，这个变化的规律就是传感器的频率响应。对于阻尼值固定的传感器，频率响应曲线只有一条。如传感器阻尼可选择和调整，则阻尼不同，传感器频率响应曲线也不同。 （4）阻尼系数：磁电式测振传感器质量弹簧系统的阻尼比，通常磁电式测振传感器的阻尼比设计为0.5～0.7。;2、压电式加速度传感器 压电式拾振器是利用压电晶体材料具有的压电效应制成。当压电晶片电轴方向受到外力而产生压缩或拉伸变形时，内部会产生极化现象，同时在其相应的两个表面上出现异号电荷，形成电场。当外力去掉后，又重新回到不带电状态。这种将机械能转换为电能的现象，称为“正压电效应”。压电晶体受外力产生的荷载为：; 压电式加速传感器具有动态范围大、频率范围宽、重量轻、体积小等特点。其主要技术指标有：灵敏度、安装谐振频率、频率响应、横向灵敏度比和幅值范围等。;5.3.3 记录设备; X－Y函数记录仪;5.4 结构动力特性试验;5.4.1 自由振动法;5.4.2 简谐强迫振动法;;5.4.3 脉动法;1、主谐量法;图 主谐量和频谱分析法分析脉动记录曲线;;2、频谱分析法;2、频谱分析法;3、功率谱分析法;3、功率谱分析法;例: 用应变测试，测试压缩上铜管的工作状态。 在现场做振动测试时, 看到时域曲线以为是有噪声干扰，后来将曲线放大及FFT变换后，应该是振动测试曲线反应机器