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1、第三章第三章 工程结构动力试验工程结构动力试验3.1 概概 述述一、结构动力荷载的类型一、结构动力荷载的类型1）地震作用：对地震进行观测和预报，对建筑结构进行抗震）地震作用：对地震进行观测和预报，对建筑结构进行抗震试验研究。试验研究。2）设备振动：如锻锤、吊车制动力，多层工业厂房机器等。）设备振动：如锻锤、吊车制动力，多层工业厂房机器等。3）风振：风载在高层和高耸结构设计中控制作用，影响舒适）风振：风载在高层和高耸结构设计中控制作用，影响舒适度度4）环境振动：对精密机床、集成电路制造等设备将产生不良）环境振动：对精密机床、集成电路制造等设备将产生不良影响。为此，需对地脉动进行测试，根据振动能量
2、的分布影响。为此，需对地脉动进行测试，根据振动能量的分布确定防振、隔振或消能措施。确定防振、隔振或消能措施。5）爆炸振动：研究建筑物的抗爆问题，研究如何抵抗核爆炸）爆炸振动：研究建筑物的抗爆问题，研究如何抵抗核爆炸所产生的瞬时冲击荷载对结构的影响。所产生的瞬时冲击荷载对结构的影响。加载方法：惯性力、电磁激振、疲劳机和液压振加载方法：惯性力、电磁激振、疲劳机和液压振动台、爆炸冲击动台、爆炸冲击测定振源特性：测定振动的大小、方向、频率及测定振源特性：测定振动的大小、方向、频率及其规律。其规律。测定结构动力特性：结构自振频率、阻尼比和振测定结构动力特性：结构自振频率、阻尼比和振型。型。测定结构的动力
3、反应：位移（振幅）、速度、加测定结构的动力反应：位移（振幅）、速度、加速度、动应力、动力系数速度、动应力、动力系数二、二、 结构动载试验的内容结构动载试验的内容3.2 动载试验加载方法动载试验加载方法一、一、 惯性力加载法惯性力加载法 利用物体质量在运动时产生的惯性力对结构利用物体质量在运动时产生的惯性力对结构施加动力荷载。按产生惯性力的方法，可分为施加动力荷载。按产生惯性力的方法，可分为冲冲击力加载和离心力加载击力加载和离心力加载两种方法。两种方法。1 、冲击力加载、冲击力加载 特点：作用时间极短，在它的作用下，结构特点：作用时间极短，在它的作用下，结构将产生自由振动，适用于进行结构动力特性
4、的试将产生自由振动，适用于进行结构动力特性的试验。常用的方法有突然加载法和突然卸载法。验。常用的方法有突然加载法和突然卸载法。1）初位移加载法（）初位移加载法（张拉突卸法）张拉突卸法）在结构上拉一根钢丝绳，使结构产生一个初始强在结构上拉一根钢丝绳，使结构产生一个初始强迫位移，然后突然释放，让结构作自由振动。这迫位移，然后突然释放，让结构作自由振动。这种方法的优点是结构自振时荷载已不存在于结构，种方法的优点是结构自振时荷载已不存在于结构，没有附加质量的影响，但它仅适用于刚度不大的没有附加质量的影响，但它仅适用于刚度不大的结构。同时注意怎样牵拉和释放才能使结构仅在结构。同时注意怎样牵拉和释放才能使
5、结构仅在一个平面内产生振动。一个平面内产生振动。2）初速度加载法（突加荷载法）初速度加载法（突加荷载法）方法：利用方法：利用摆锤或落重摆锤或落重（落点处铺设（落点处铺设1OO2OO mm的砂垫层，小于结构自重的的砂垫层，小于结构自重的0.1%），作用力），作用力的总持续时间应小于结构的自振周期。的总持续时间应小于结构的自振周期。2、离心力加载、离心力加载离心力加载是根据旋转质量产生的离心力对结构施加离心力加载是根据旋转质量产生的离心力对结构施加简谐简谐振动荷载振动荷载。其特点是运动具有周期性，作用力的大小和频。其特点是运动具有周期性，作用力的大小和频率按一定规律变化，使结构产生率按一定规律变化
6、，使结构产生强迫振动强迫振动。二、电磁加载法二、电磁加载法1 1、电磁式激振器、电磁式激振器 根根据据电电磁磁感感应应原原理理，当当磁磁场场中中的的线线圈圈通通过过简简谐谐变变化化的的交交变变电电流流时时，顶顶杆杆作作用用于于结结构构的的激激振振力力也也按按同同样样规规律律变变化化，且且激激振振力力与与通通过过线线圈圈的的电电流流成正比成正比。 1-外壳 2a、2b-弹簧 3-动圈 4-铁芯 5-励磁线圈 5-顶杆 优点优点：激振频率范围较宽（一般：激振频率范围较宽（一般200Hz以内，个别以内，个别可达可达 1000HZ），推力较小（），推力较小（10kN以内），重量轻，以内），重量轻，控制
7、方便，可按给定信号可产生各种波形的激振力。控制方便，可按给定信号可产生各种波形的激振力。缺点：缺点：激振力不大，位移小。仅适合于小型结构及激振力不大，位移小。仅适合于小型结构及模型试验。模型试验。 2、电磁振动台：、电磁振动台：由信号发生器、振动自动控制仪、功由信号发生器、振动自动控制仪、功率放大器、电磁激振器和台面组成。率放大器、电磁激振器和台面组成。u电电 磁磁 激激 振振 台台三、结构疲劳试验机三、结构疲劳试验机主要用于对各种结构构件（如梁、行架等）进行单向负荷主要用于对各种结构构件（如梁、行架等）进行单向负荷的压力及弯曲疲劳试验。在一定范围内产生周期性的单向的压力及弯曲疲劳试验。在一定
8、范围内产生周期性的单向脉动荷载，实现正弦波的动态疲劳试验。脉动荷载，实现正弦波的动态疲劳试验。 疲劳试验机由疲劳试验机由控制系统控制系统（脉动负荷的上下限、脉动频率和（脉动负荷的上下限、脉动频率和疲劳次数的设定与控制）、疲劳次数的设定与控制）、液压脉动器液压脉动器（产生正弦脉动油（产生正弦脉动油压）和液压脉动加载器（施加脉动负荷）三部分组成。目压）和液压脉动加载器（施加脉动负荷）三部分组成。目前国内一般情况下只能做单向（拉或压）应力疲劳试验，前国内一般情况下只能做单向（拉或压）应力疲劳试验，如附有蓄力器系统，还可以进行拉压交变应力的疲劳试验。如附有蓄力器系统，还可以进行拉压交变应力的疲劳试验。
9、结构疲劳试验机结构疲劳试验机脉动器原理四、液压振动台加载四、液压振动台加载地震模拟振动台是地震模拟振动台是再现各种地震波再现各种地震波对结构进行动力对结构进行动力试验的一种先进试验设备，其特点是具有自动控制试验的一种先进试验设备，其特点是具有自动控制和数据采集及处理系统，采用了计算机和闭环伺服和数据采集及处理系统，采用了计算机和闭环伺服液压控制技术，并配合先进的振动测量仪器，可以液压控制技术，并配合先进的振动测量仪器，可以在实验室内进行结构物的地震模拟试验，以求得地在实验室内进行结构物的地震模拟试验，以求得地震反应对结构的影响。震反应对结构的影响。地震模拟振动台由台面、液压驱动系统、控制系统、
10、地震模拟振动台由台面、液压驱动系统、控制系统、测试和分析系统组成。测试和分析系统组成。地地震震模模拟拟振振动动台台组组成成三向地震模拟振动台五、其他加载方法五、其他加载方法1 1、反冲激振器加载（、反冲激振器加载（火箭激振）火箭激振）它适用于现场结构试验，但小冲量的也可用于实验室。目它适用于现场结构试验，但小冲量的也可用于实验室。目前使用的反冲激振器的反冲力为前使用的反冲激振器的反冲力为 0.10.8 kN 和和18kN。2 2、人工爆炸加载、人工爆炸加载-人工地震人工地震利用在地面或地下炸药爆炸的方法产生地面运动利用在地面或地下炸药爆炸的方法产生地面运动的瞬时动力效应，模拟某一烈度的天然地震
11、对结的瞬时动力效应，模拟某一烈度的天然地震对结构的影响，称之为构的影响，称之为“人工地震人工地震”。炸药量和离距爆心的距离炸药量和离距爆心的距离：按要求模拟的地震烈：按要求模拟的地震烈度，考虑实际场地条件的特点，由要求的地面质度，考虑实际场地条件的特点，由要求的地面质点运动的最大速度，确定炸药量和爆心至试验结点运动的最大速度，确定炸药量和爆心至试验结构的距离。一般来说，要使人工爆炸接近于天然构的距离。一般来说，要使人工爆炸接近于天然地震波，要求地震波，要求炸药量大炸药量大，试验对象试验对象离爆心距离远。离爆心距离远。3 3、人激振加载、人激振加载利用人在结构物上的有规律的活动，即人的身体利用人
12、在结构物上的有规律的活动，即人的身体作与结构自振周期同步的前后运动，使其产生足作与结构自振周期同步的前后运动，使其产生足够大的惯性力，对结构激振加载。适合于自振频够大的惯性力，对结构激振加载。适合于自振频率比较低的大型结构。率比较低的大型结构。例如例如：利用这种方法曾在：利用这种方法曾在一座一座15层的钢筋混凝土建筑上取得了振动记录。层的钢筋混凝土建筑上取得了振动记录。4、环境随机激振加载、环境随机激振加载环境随机振动：环境随机振动：由于受到海潮、风浪、气压变动由于受到海潮、风浪、气压变动和地球内部活动等自然原因或交通运输、工业生和地球内部活动等自然原因或交通运输、工业生产以及其他各种人为活动
13、等影响，大地在没有地产以及其他各种人为活动等影响，大地在没有地震时也会出现微动震时也会出现微动（地面脉动）（地面脉动），称为，称为环境随机环境随机振动振动。利用它可以测量建筑物的动力特性，而不。利用它可以测量建筑物的动力特性，而不需要任何的激振设备，又不受结构型式和大小的需要任何的激振设备，又不受结构型式和大小的限制。限制。脉动反应：脉动反应：在地面脉动影响下，建筑物也会出现在地面脉动影响下，建筑物也会出现类似的微幅振动，称之为建筑物的类似的微幅振动，称之为建筑物的脉动反应脉动反应。通。通过量测仪器可以测得脉动反应的波形，波形中近过量测仪器可以测得脉动反应的波形，波形中近似似“拍拍”振的区段振
14、的区段的振动频率就是结构的自振频的振动频率就是结构的自振频率。率。多层房屋脉动反应记录曲线单层工业厂房脉动反应记录曲线3.3 振动测量仪器振动测量仪器一、测振传感器原理一、测振传感器原理 质量质量弹簧弹簧阻尼系统。阻尼系统。把它固定在振动体上，通过测把它固定在振动体上，通过测量惯性质量相对于传感器外壳量惯性质量相对于传感器外壳的运动，来获得振动体的振动。的运动，来获得振动体的振动。二、幅频特性和相频特性二、幅频特性和相频特性1位移传感器： /n1(5) 时， Y0/X01,180。2）加速度传感器）加速度传感器振动测量时，根据振动振动测量时，根据振动频率和测振传感器自振频率和测振传感器自振频率
15、之间的关系，来选频率之间的关系，来选择合适的传感器。择合适的传感器。测量位移：应使测量位移：应使/n尽尽可能大，可取可能大，可取510。测加速度：应使测加速度：应使/n尽尽可能小，可取可能小，可取0.10.2 。加速度传感器的幅频特性曲线加速度传感器的幅频特性曲线三、磁电式速度传感器三、磁电式速度传感器根据电磁感应的原理制成：振动体振动时，线圈与磁钢之根据电磁感应的原理制成：振动体振动时，线圈与磁钢之间发生相对运动，根据电磁感应定律，感应电动势间发生相对运动，根据电磁感应定律，感应电动势E的大小为：的大小为： E=BLnv 即即E正比于正比于v。磁电式速度速度传感器特特 点：低频性能较好点：低
16、频性能较好0.5-100Hz；灵敏度高。既能；灵敏度高。既能测量非常微弱的振动，也能测量比较强的振动测量非常微弱的振动，也能测量比较强的振动主要技术指标有：主要技术指标有： 1）量）量 程程 2）灵敏度，）灵敏度，mV/(cm/s) 3）传感器固有频率。）传感器固有频率。 4）频率响应。（幅频特性曲线）频率响应。（幅频特性曲线）适调器：配接适调器：配接电压放大器电压放大器。四、压电式加速度传感器四、压电式加速度传感器原理：利用压电晶体受力后原理：利用压电晶体受力后在其表面产生电荷，外力去在其表面产生电荷，外力去掉后，晶体又重新回到不带掉后，晶体又重新回到不带电的状态（压电效应），且电的状态（压
17、电效应），且电荷与外力成正比。通过测电荷与外力成正比。通过测量压电晶体的电荷量来得到量压电晶体的电荷量来得到所测振动的加速度。所测振动的加速度。特点：稳定性高、频率范围特点：稳定性高、频率范围宽，耐冲击及能在很宽的温宽，耐冲击及能在很宽的温度范围内使用，但灵敏度较度范围内使用，但灵敏度较低。低。技术指标：技术指标： 1）灵敏度。有电荷灵敏度）灵敏度。有电荷灵敏度Sq（pCg）和电压灵敏）和电压灵敏 度度Sv(mVg）。传感器几何尺寸愈大，灵敏度愈）。传感器几何尺寸愈大，灵敏度愈高，但使用频率愈窄。反之：灵敏度也减小，使高，但使用频率愈窄。反之：灵敏度也减小，使用频率范围加宽。用频率范围加宽。2
18、）安装谐振频率）安装谐振频率f 。3）频率响应。取传感器安装谐振频率的）频率响应。取传感器安装谐振频率的1/51/10为为测量频率的上限，测量频率的下限可以很低。测量频率的上限，测量频率的下限可以很低。4）幅值范围。）幅值范围。适调器：有电压放大器和电荷放大器两种。适调器：有电压放大器和电荷放大器两种。五、记录仪五、记录仪一）数据采集仪一）数据采集仪 A/D转换器：核心是多路电子开关、转换器：核心是多路电子开关、A/D转换器和采转换器和采样保持器。（模拟量转换为数字量）样保持器。（模拟量转换为数字量）计算机：数据采集与分析软件（控制数据采集）计算机：数据采集与分析软件（控制数据采集）二）磁带记
19、录仪二）磁带记录仪 类似于录音机。类似于录音机。3.4 动参数的测量方法动参数的测量方法3.4.1 动力荷载特性的测定动力荷载特性的测定一、主振源的探测一、主振源的探测1、波形分析：、波形分析：分析实测振动波形，按照不同振源将会引起规分析实测振动波形，按照不同振源将会引起规律不同的强迫振动这一特点，可以间接判定振源的某些性律不同的强迫振动这一特点，可以间接判定振源的某些性质，作为探测主振源的参考依据。质，作为探测主振源的参考依据。冲击振源：振动图形是间隙性的阻尼振动，而且有明显尖冲击振源：振动图形是间隙性的阻尼振动，而且有明显尖峰和衰减的特点，类似于有阻尼自由衰减振动。峰和衰减的特点，类似于有
20、阻尼自由衰减振动。转速恒定的机器设备振源：转速恒定的机器设备振源：具有周期性的振动，波形具有周期性的振动，波形具有接近正弦规律。具有接近正弦规律。随机振动波形随机振动波形拍振：当两个频率接近的简谐拍振：当两个频率接近的简谐振源共同作用时，将会引起拍振振源共同作用时，将会引起拍振三个简谐振源引起的复杂三个简谐振源引起的复杂的合成振动波形的合成振动波形两个频率相差两倍的简谐两个频率相差两倍的简谐振源引起的合成振动图形振源引起的合成振动图形2、频率分析、频率分析：根据结构强迫振动的频率和作用力的：根据结构强迫振动的频率和作用力的频率相同的原则来确定主振源。对于简谐振动可以频率相同的原则来确定主振源。
21、对于简谐振动可以直接在振动记录图上量出振动频率，而对于复杂的直接在振动记录图上量出振动频率，而对于复杂的合成振动则需将振动信号进行频谱分析（合成振动则需将振动信号进行频谱分析（FFT变换）变换），幅值最大的频率就是主振源的频率。，幅值最大的频率就是主振源的频率。二、动力荷载特性测定二、动力荷载特性测定直接测定法：通过测定动荷载本身参数以确定其特性。直接测定法：通过测定动荷载本身参数以确定其特性。间接测定法：间接测定法： 1）把机器安装在钢梁上，机器静止，测定结把机器安装在钢梁上，机器静止，测定结构的静力和动力特性；构的静力和动力特性；2）开动机器，测定结构的振动情况，开动机器，测定结构的振动情
22、况，确定机器振动造成的振动荷载。确定机器振动造成的振动荷载。3）振源可以移动，适用于振源可以移动，适用于产品检验和标定。产品检验和标定。比较测定法：比较测定法： 1）先开振动源，测量结构振动波形；先开振动源，测量结构振动波形； 2）停停机后，开启激振设备，逐渐调整激振设备的频率和激振力等机后，开启激振设备，逐渐调整激振设备的频率和激振力等参数，使结构的振动波形与振动源产生的一样。此时激振设参数，使结构的振动波形与振动源产生的一样。此时激振设备的参数即为振动源的动荷载参数。备的参数即为振动源的动荷载参数。3.4.2 结构动力特性试验结构动力特性试验 一、结构动力特性一、结构动力特性 包括结构的自
23、振频率、阻尼比、振型等基本参数，也称振包括结构的自振频率、阻尼比、振型等基本参数，也称振动模态参数。这些特性由结构本身（质量、刚度等）决定，动模态参数。这些特性由结构本身（质量、刚度等）决定，与外荷载无关。与外荷载无关。二、测定方法二、测定方法 自由振动法、共振动法、脉动法自由振动法、共振动法、脉动法1自由振动法自由振动法自振频率和阻力比：采用初位移或初速度的突卸荷载或突加自振频率和阻力比：采用初位移或初速度的突卸荷载或突加荷载的方法，使结构产生自由振动，并记录振动波形。自振荷载的方法，使结构产生自由振动，并记录振动波形。自振频率和阻力比确定方法如下。频率和阻力比确定方法如下。振型测量振型测量
24、振型：指在结构某一固有频率下，结构振动形式即变形曲线，振型：指在结构某一固有频率下，结构振动形式即变形曲线，称为频率的振型。称为频率的振型。方法：可在结构的不同楼层布置传感器，根据传感器测得的方法：可在结构的不同楼层布置传感器，根据传感器测得的同一时刻不同楼层的振动幅值来确定结构的振型。（用自由同一时刻不同楼层的振动幅值来确定结构的振型。（用自由振动法测量结构的自振特性时，一般只能测得结构的一阶振振动法测量结构的自振特性时，一般只能测得结构的一阶振型。）型。）2、共振动法、共振动法 它利用专门的起振机（一般采用离心激振器）对结构施加它利用专门的起振机（一般采用离心激振器）对结构施加周期性的简谐
25、振动，使结构产生强迫振动，记录各个激振频率周期性的简谐振动，使结构产生强迫振动，记录各个激振频率及对应振幅，并作及对应振幅，并作A。利用干扰力频率与结构自振频率相等。利用干扰力频率与结构自振频率相等时，结构产生共振的原则确定结构自振频率，利用半功率法确时，结构产生共振的原则确定结构自振频率，利用半功率法确定结构的阻尼比。振型测量与自由振动相同。定结构的阻尼比。振型测量与自由振动相同。yYm0.707Ym3、脉动法、脉动法脉动法：利用被测建筑物周围不规则微弱干扰（如脉动法：利用被测建筑物周围不规则微弱干扰（如地面脉动、空气流动等）所产生的微弱振动作为激地面脉动、空气流动等）所产生的微弱振动作为激
26、励来测定建筑物自振特性的一种方法。该法的最大励来测定建筑物自振特性的一种方法。该法的最大优点是不用专门的激振设备。简便易行，且不受结优点是不用专门的激振设备。简便易行，且不受结构物大小的限制。构物大小的限制。 测试方法：采用测振传感器测量地面自由场的脉动测试方法：采用测振传感器测量地面自由场的脉动源和结构的脉动反应，将获得的波形进行频谱分析源和结构的脉动反应，将获得的波形进行频谱分析（FFT,时域向频率的转换），可得到结构的动力特时域向频率的转换），可得到结构的动力特性。性。频率确定：频谱曲线上的每一个峰值对应于结构的频率确定：频谱曲线上的每一个峰值对应于结构的一阶固有频率。一阶固有频率。阻力
27、确定：利用半功率法可得到结构的各阶阻尼比。阻力确定：利用半功率法可得到结构的各阶阻尼比。4.4.3 结构动力反应的测定结构动力反应的测定1、动态参数、动态参数：在测试部位布置适当的测振仪器，测定结构的：在测试部位布置适当的测振仪器，测定结构的振幅、频率（频率谱）、速度、加速度、动应变等。振幅、频率（频率谱）、速度、加速度、动应变等。2、振动形态：、振动形态：结构在动荷载作用下的振动变形图，测量和分结构在动荷载作用下的振动变形图，测量和分析方法与振型确定方法相同。析方法与振型确定方法相同。 注意振动变形与振型的区别：注意振动变形与振型的区别： u振型：结构按其固有频率振型：结构按其固有频率振动时
28、，由惯性力引起的弹振动时，由惯性力引起的弹性变形曲线，属于结构的动性变形曲线，属于结构的动力特性，与外荷载无关。力特性，与外荷载无关。u 振动变形图：结构在特振动变形图：结构在特定荷载下的变形曲线，一般定荷载下的变形曲线，一般不与结构的某一振型一致。不与结构的某一振型一致。u根据振动变形图，可以确根据振动变形图，可以确定结构的动内力。定结构的动内力。3、结构动力系数的、结构动力系数的承受移动荷载的结构如吊车梁、桥梁等，常常需要确定它的承受移动荷载的结构如吊车梁、桥梁等，常常需要确定它的动力系数，以判定结构的工作情况。动挠度与静挠度的比值动力系数，以判定结构的工作情况。动挠度与静挠度的比值称为动
29、力系数：称为动力系数：无轨时测定方法：先使移动荷载以最慢的速度驶过结构，测无轨时测定方法：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。度。慢速驶过慢速驶过快速驶过快速驶过无轨时测量方法无轨时测量方法无轨的：由于两次行驶的线路不可能完全一样，故将移动荷无轨的：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载一次性高速通过，取振动挠度曲线之中线的最大值Y
30、j，振，振动挠度曲线最大值动挠度曲线最大值Yd 3.4.4 结构疲劳试验结构疲劳试验一、疲劳试验的目的和内容一、疲劳试验的目的和内容1、疲劳现象：结构在等幅等频或变幅变频的、疲劳现象：结构在等幅等频或变幅变频的多次重复多次重复和反复荷和反复荷载作用下，由于结构某一部分载作用下，由于结构某一部分局部损伤的递增和积累局部损伤的递增和积累，导致，导致裂纹的形成并逐步扩展，材料的极限强度降低裂纹的形成并逐步扩展，材料的极限强度降低，以致结构在，以致结构在低于相同静力荷载作用情况下被破坏，这就是结构或材料的低于相同静力荷载作用情况下被破坏，这就是结构或材料的疲劳现象。如工业厂房中的吊车梁。疲劳现象。如工
31、业厂房中的吊车梁。2、疲劳试验目的：研究结构的结构性能及其变化规律，确定疲、疲劳试验目的：研究结构的结构性能及其变化规律，确定疲劳极限（疲劳破坏时的强度值）和疲劳寿命（荷载重复作用劳极限（疲劳破坏时的强度值）和疲劳寿命（荷载重复作用的次数）。的次数）。3、疲劳试验分类：、疲劳试验分类：等幅等频疲劳等幅等频疲劳、变幅变频疲劳和随机疲劳。、变幅变频疲劳和随机疲劳。4、疲劳试验内容：、疲劳试验内容：生产性疲劳试验：结构构件疲劳抗裂性能、裂缝宽度及发展生产性疲劳试验：结构构件疲劳抗裂性能、裂缝宽度及发展情况、结构构件最大挠度及变化幅度和疲劳极限强度等。中情况、结构构件最大挠度及变化幅度和疲劳极限强度等
32、。中级：级：2E6，重级，重级4E6。研究性疲劳试验：研究性疲劳试验： 1）测定结构构件的开裂荷载。）测定结构构件的开裂荷载。 2）量测裂缝宽度、间距、分布形态及随荷载重复次数的变化）量测裂缝宽度、间距、分布形态及随荷载重复次数的变化情况。情况。 3）量测结构构件挠度及其变化规律。）量测结构构件挠度及其变化规律。 4）测定破坏荷载、疲劳寿命（荷载重复作用次数）及破坏特）测定破坏荷载、疲劳寿命（荷载重复作用次数）及破坏特征。必要时，试验前尚需作钢筋和混凝土材料的疲劳试验。征。必要时，试验前尚需作钢筋和混凝土材料的疲劳试验。二、疲劳试验加载设计二、疲劳试验加载设计1、荷载大小取值、荷载大小取值荷载
33、上限值：按试件在荷载标准值的最不利组合产生的效应值荷载上限值：按试件在荷载标准值的最不利组合产生的效应值计算而得的。计算而得的。荷载下限值：根据疲劳试验机性能而定，但不应小于液压脉动荷载下限值：根据疲劳试验机性能而定，但不应小于液压脉动加载器最大动荷载的加载器最大动荷载的3。计算荷载值时，应考虑构件和加载器运动部件的惯性力影响。计算荷载值时，应考虑构件和加载器运动部件的惯性力影响。2、荷载频率选择、荷载频率选择试验荷载频率一般不大于试验荷载频率一般不大于 10HZ，并位于试件和加载装置自，并位于试件和加载装置自振频率的振频率的80130之外之外。（避免共振、减小动力效应）。（避免共振、减小动力
34、效应）3、试验加载程序、试验加载程序 等幅疲劳试验加载程序包括静载试验、疲劳试验和破坏等幅疲劳试验加载程序包括静载试验、疲劳试验和破坏试验三个阶段。试验三个阶段。 l）静载试验阶段）静载试验阶段 在预载后，先作两次或三次加载、卸载循环的静载试验在预载后，先作两次或三次加载、卸载循环的静载试验，每级荷载值取最大荷载的，每级荷载值取最大荷载的20，分五级加载。在加载过程，分五级加载。在加载过程中，当分级加载经过中，当分级加载经过Qmin时，应增设一个级次。对于允许出时，应增设一个级次。对于允许出现裂缝的试件，应在临近开裂阶段加密荷载分级。现裂缝的试件，应在临近开裂阶段加密荷载分级。 2）疲劳试验阶
35、段）疲劳试验阶段 荷载加至荷载加至Qmin时，调节加载频率，施加时，调节加载频率，施加Qmax，保持荷，保持荷载稳定，误差不大于士载稳定，误差不大于士3。对于混凝土构件，宜在重复加。对于混凝土构件，宜在重复加载一定次数时，测读动应变和动挠度；并停机进行一个循环载一定次数时，测读动应变和动挠度；并停机进行一个循环的静载试验，测读应变、挠度，观测裂缝。的静载试验，测读应变、挠度，观测裂缝。3）破坏试验阶段）破坏试验阶段 在试验加载次数达到要求后，采用静载或疲劳试验的方在试验加载次数达到要求后，采用静载或疲劳试验的方法，进行试件破坏试验。法，进行试件破坏试验。三、观测设计三、观测设计按荷载作用下的最
36、不利组合确定试件主要受力部位和内力控按荷载作用下的最不利组合确定试件主要受力部位和内力控制截面。制截面。 梁式试件：主要检测其正截面和斜截面的疲劳强度、抗裂性梁式试件：主要检测其正截面和斜截面的疲劳强度、抗裂性和挠度。和挠度。 屋架疲劳试验：主要量测其杆件内力、抗裂性和屋架挠度、屋架疲劳试验：主要量测其杆件内力、抗裂性和屋架挠度、承受悬挂吊车作用的节点和支座节点的疲劳性能。承受悬挂吊车作用的节点和支座节点的疲劳性能。 预应力构件：量测预应力锚具和受预应力作用影响的受力部预应力构件：量测预应力锚具和受预应力作用影响的受力部位的疲劳性能。位的疲劳性能。四、安全装置四、安全装置 疲劳试验是较长时间的动态试验（如中级吊车梁疲劳试验是较长时间的动态试验（如中级吊车梁2E6，按，按500次次/min计算需计算需70h），试验过程中振动较大，因此应设），试验过程中振动较大，因此应设置专门的安全保护措施。置专门的安全保护措施。
