结构低周反复加载静力试验.ppt

第四节试验荷载方案设计

一、荷载设计的一般要求
选择试验荷载和加载方法应满足下列要求：
1、荷载图式应与结构设计计算荷载图式极为接近；
2、荷载传力方式和作用点明确，产生的荷载数值要稳定；
3、荷载分级的分度值要满足试验量测的精度要求，加载设
备要有足够的强度储备，而且还必须满足刚度要求；
4、加载设备要求操作方便，便于加载和卸载，并能控制加
载速度，又能适应同步加载或先后加载的不同要求。

二、单调加载静力试验
1、荷载图式的选择与设计
加载图式：试验荷载在试验结构构件上的布置形式（包
括荷载类型和分布情况）。

加载图式设计要求：
（1）加载图式应与理论计算简图一致；
（2）可采用与计算简图等效的荷载图式，即等效荷载。
例如：常用几个集中荷载代替均布荷载，但集中荷载的
数量和位置应尽可能使结构所产生的内力值与均
布荷载所产生的内力值符合。

2、试验荷载制度
试验荷载制度是试验进行期间荷载与时间的关系。正确
制定试验的加载制度和加载程序，才能正确了解结构的承载
能力和变形性质，才能将试验结果相互进行比较。
荷载制度包括：加载卸载程序、加载卸载的大小。
静力试验的加载程序：预载、标准荷载（正常使用荷载）、
破坏荷载三阶段。
预载试验：分三级进行，每级不超过标准荷载值的20%，然
后再分级卸载，2~3级卸完。

标准荷载试验：每级加载值宜取标准荷载的20%，一般分为
五级加到标准荷载。
破坏试验：在标准荷载后，每级荷载不宜大于标准荷载的
10%；当荷载加到计算破坏荷载的90%后，为了
求得精确的破坏荷载值，每级应取不大于标准荷
载的5%。

三、结构低周反复加载静力试验
试验目的：研究结构在地震荷载作用下的恢复力特性，确定
结构构件恢复力的计算模型。
1、单向反复加载制度
（1）控制位移加载法
（2）控制作用力加载法
（3）控制作用力和控制位移的混合加载法
2、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，克服结构
构件采用单方向加载时不考虑另一方向地震力同时作用对
结构影响的局限性，可在X、Y两个主轴方向同时施加低
周反复荷载。反复加载同样可以是控制位移、控制作用力
和两者混合控制的加载制度。

四、结构动力特性测试试验
结构动力特性是反映结构本身所固有的动力性能，主
要包括结构的自振频率、阻尼系数和振型等，它们与外荷
载无关。
测量结构动力特性参数是结构动力试验的基本内容，
在研究建筑结构或其他工程结构的抗震、抗风或抵御其它
动荷载的性能和能力时，都必须要进行结构动力特性试验。结构动力特性试验方法主要有：（1）人工激振法
（2）环境随机振动法
1、人工激振法测量结构自振频率
（1）自由振动法
在试验中采用初位移或初速度的突卸或突加载的方法，
使结构受一冲击荷载作用而产生自由振动。
试验时将测振传感器布置在结构可能产生最大振幅的部
位，通过测量仪器的记录，可以得到结构的有阻尼自由振动
曲线，在曲线上量取振动波型的周期，由此求得结构的自振
频率。
（2）强迫振动法（共振法）
一般采用惯性式机械离心激振器对结构施加周期性的
简谐振动，当干扰力的频率与结构的自振频率相等时，结构
产生共振。
利用激振器可以连续改变激振频率的特点，试验中结构
产生共振时振幅出现极大值时激振器的频率即是结构的自振
频率。
2、人工激振法测量结构阻尼
（1）自由振动法确定阻尼
（2）按强迫振动的共振曲线确定结构的阻尼
（3）由动力系数求阻尼比
3、振型测量
测定结构振型时必须对结构施加一激振力，并使结构按某
一阶固有频率振动，当测得结构这时各点位移值并连成变形
曲线，即可得到对应于该频率下的结构振型。

五、结构抗震动力加载试验
（1）周期性的动力加载试验
试验方法有：偏心激振器、电液伺服加载器、单向周期振动
台等。
（2）非周期性动力加载试验
试验方法主要有：模拟地震振动台试验、人工地震（人工爆
破）试验、天然地震试验六、试验加载装置设计
1、强度要求
2、刚度要求
3、真实要求
4、简便要求

七、试验设备准备计划
试验荷载方案完成后，需进行制定试验设备准备计划，
说明设备的型号、数量、来源以及准备方式。
第五节试验观测方案设计

测试方案通常包括的内容有：
（1）按整个试验目的要求，确定试验测试的项目；
（2）按确定的量测项目要求，选择测点位置；
（3）综合整体因素选择测试仪器和测定方法。

一、观测项目的确定
在确定试验的观测项目时，首先应该考虑反映结构工作
状况的整体变形，如梁的挠度。而在条件许可的情况下，根
据试验目的，也经常需要测定一些局部变形，如应变、裂缝
和钢筋滑移等。
总的来说，破坏性试验本身能够充分地说明问题，观测
项目和测点可以少些，而非破坏性试验的观测项目和测点布
置，则必须满足分析和推断结构工作状况的最低需要