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1、第四章 结构动载试验2018/8/144.1 概述 4.2 结构动载试验的仪器仪表 4.3 结构振动测试 4.4 结构抗震试验 4.5 结构疲劳试验结 构 动载试 验 动力荷载：加载对结构引起的动 力反应不可以忽略不计的荷载。 常见动力荷载 周期荷载（偏心质量块的转动）； 冲击荷载（爆炸、撞击）； 随机振动（脉动）； 地震力作用4.1 概述4.1.1 常见动力荷载4.1.1结构动载试验分类爆炸或冲击荷载试验结构抗震试验-地震模拟振动台试验结构疲劳试验结构振动试验低周反复荷载试验结构拟动力试验拟静力试验用低周往复循环加载的方法对结构构件进行静载试验，试验 中控制结构的变形值或荷载量，使结构构件载
2、正反两个方向反复 加载和卸载，模拟地震荷载对结构的受力过程。加载装置与加载方法 变位移 变力 变力变位移 试验观测项目与量测要求 力、位移、应变 弯矩和曲率 剪力和剪切应变 扭矩和扭转角Q低周反复荷载试验 每级控制荷载或控制变形的条 件下，一般重复三次。T拟静力试验 以弯剪变形为主的构件低周反复试验装置千斤顶 反力架 铰荷重传感器 位移传感器拟静力试验 试验数据的确定原则和方法 开裂荷载 屈服荷载和屈服变形 极限荷载 破损荷载和极限变形：0.85极限荷载 装置简单，试验加载速度慢，一次加 载最长不宜超过30分钟，缺点是不能 与地震记录挂钩，加载程序由研究者 根据经验和理论分析主观确定。拟动力试
3、验 联机试验，用计算机参与试验的执行和控制，模拟实际地震位 移时程曲线驱动和控制电液伺服加载器对结构施加荷载；同时 量测结构反应，得到结构的瞬时非线性变形和恢复力间的关系 ，再由计算机算出下一次加载后的变形，并将之转化为控制信 号，驱动加载器强迫结构按实际地震反应实现结构的变形和受 力。 使结构荷载和变形与地震作用下所经历的真实过程完全一致。结构运 动方程n时刻的地 震反应位 移值加载控 制系统结构或 模型量测结 构反力n+1时刻结构动载试验与静载试验区别n在动载试验中，施加在结构上的荷载随时 间连续变化n结构在动荷载作用下的反应与结构自身的 动力特性密切相关n动力条件下，结构的承载力和使用性
4、能的 要求发生变化n冲击和爆炸作用下，结构在很短的时间内 达到其极限承载能力。简谐振动振幅Y周期T（频率f、圆频率）相位Y0ytOY0TY 4.1.2 基本概念RETURNRETURN4.2结构动载试验的仪器仪表4.2.1 测振系统的组成测振传感器测量电路记录仪器速度传感器 加速度计 压力传感器 others积分放大器 微分放大器 滤波器 othersX-Y 函数记录仪 光线示波器 瞬态记录仪 others4.2.1 动测仪器的主要性能指 标 （1）线性范围保持仪器输入输 出量线性关系的输入量允许变化范围。输入量输出值输入量输出值失真失真4.2.1（2）频率响应特性仪器在不同频 率下灵敏度的变
5、化特性。频率相对灵敏度频响特性曲线4.2.1（3）相位偏移特性仪器输出值相 对输入值的相位差。频率输入-输出相位差相频特性曲线如图的相移特 性，具有不同频率 成分的复合振动将 在仪器输出时产生 相位失真，导致波 形畸变。4.2.1yt OyOt输出输入 相移特性造成 的影响4.2.1yt OyOt输出输入 因相移 特性，造成具 有不同频率成 分的复合振动 在输出时的波 形畸变。4.2.2 惯性式测振传感器的力学原理mkxmxs研究单自由度的 m-k 系统（教材p81图2-2 ） 设所测振动体的振 动为 xs = Xs sint 则m的运动微分方程 为4.2.2或其解为其中4.2.2为m-k 系
6、统的阻尼比和自振频率。其中 以及xm表示m相对于仪器外壳的振动，前一项为 瞬态解（自由振动）将很快衰减。后一项为 稳态解（强迫振动），其振幅将xm = Xm sin（t-）与xs = Xs sint比较 可知， m相对于仪器外壳振动与所测振动的相位差m 相对于仪器外壳振动与所测振 动的振动频率相同、振幅在一定 范围内成比例，但相差相位角 。4.2.24.2.2振幅比幅频特性曲线D增大教材p82图2-3Xm / Xs/ n1014.2.2/ n/213420相频特性曲线D增大4.2.2由图可见，当/ n 1 时，振幅比与D 基本无关，Xm / Xs1，相位差 。i.e. ， Xm Xs，但为反相振动。这个条件称为测振 传感器的位移响应条件。一般建筑物较小，所以按 此设计的测振传感器应当 （ 敬请诸君自行得出结论。提示： n 应如何设计？）从而，从设所测振动体的振动表达式xs = Xs sint，并记As为所测振动体的加速度，可得4.2.24.2.2上式就是加速度幅频特 性曲线D增大Xm n 2/ As/ n1014.2.2由图可见，当/ n 1.3 （避免共振 ）次数：按有关规定。4.4 结构疲劳试验3.7 疲劳试验的加载 步骤和观测 目前所进行的疲劳试验 以常幅加载为主。 由于疲劳问题的离散性 ，试验常要按数理统计的要 求进行试验的设计和数据处 理。
