1、 （1）熟悉結構動力試驗常用的荷載模擬技術；）熟悉結構動力試驗常用的荷載模擬技術；（2）熟悉動載試驗量測儀器的工作原理及技術指標；）熟悉動載試驗量測儀器的工作原理及技術指標；（3）掌握結構動力特性的各種測試方法；）掌握結構動力特性的各種測試方法；（4）掌握結構動力反應的各種測試方法；）掌握結構動力反應的各種測試方法；（5）了解地震模擬振動臺試驗、強震觀測和人工爆破模）了解地震模擬振動臺試驗、強震觀測和人工爆破模擬地震試驗等；擬地震試驗等；（6）了解結構疲勞試驗的方法。）了解結構疲勞試驗的方法。工程結構在動荷載下的振動影響問題：工程結構在動荷載下的振動影響問題： 1.實側工程結構物在實際動荷載下

2、的振動反應實側工程結構物在實際動荷載下的振動反應(振幅、頻振幅、頻率、加速度、動應力等率、加速度、動應力等)。通過量測得到的數據和資料，研究。通過量測得到的數據和資料，研究由于受振動影響的結構性能是否安全可靠、存在什么問題。由于受振動影響的結構性能是否安全可靠、存在什么問題。 2.采用各種類型的激振手段，對原型結構或模型結構進采用各種類型的激振手段，對原型結構或模型結構進行動力特性試驗。主要測定工程結構的自振頻率、阻尼系數行動力特性試驗。主要測定工程結構的自振頻率、阻尼系數和振型等，動力性能參數亦稱自振特性參數或振動模態參數。和振型等，動力性能參數亦稱自振特性參數或振動模態參數。這是研究結構的

3、抗震、抗風性能和能力的基本參數。這是研究結構的抗震、抗風性能和能力的基本參數。 3.工程結構或構件工程結構或構件(橋梁等橋梁等)的疲勞試驗。研究和實測移的疲勞試驗。研究和實測移動荷載及重復荷載作用下的結構疲勞強度。動荷載及重復荷載作用下的結構疲勞強度。6.1 概概 述述定義：定義： 工程結構的動力特性又稱結構的自振特性，是反映工程結構的動力特性又稱結構的自振特性，是反映結構本身所固有的動態參數，主要包括結構的自振頻率，結構本身所固有的動態參數，主要包括結構的自振頻率，阻尼系數和振型等一些基本參數。阻尼系數和振型等一些基本參數。 6.2工程結構動力特性的試驗測定工程結構動力特性的試驗測定 方法：

4、方法： 結構動力性能試驗的激振方法主要有人工激振結構動力性能試驗的激振方法主要有人工激振法和環境隨機激振法。人工激振法又可分為自由振動法法和環境隨機激振法。人工激振法又可分為自由振動法和強迫振動法和強迫振動法1.自由振動法自由振動法 在試驗中采用初位移或初速度的突卸或突加荷載的方法，在試驗中采用初位移或初速度的突卸或突加荷載的方法，使結構受一沖擊荷載作用而產生自由振動。試驗時一般將測使結構受一沖擊荷載作用而產生自由振動。試驗時一般將測振傳感器布置在結構可能產生最大振幅的部位，但要避開某振傳感器布置在結構可能產生最大振幅的部位，但要避開某些桿件可能產生的局部振動。些桿件可能產生的局部振動。 (a

5、)突卸荷載產生的自由振動；突卸荷載產生的自由振動；(b)撞擊荷載位置與拾震器布置較遠撞擊荷載位置與拾震器布置較遠時的振動記錄圖；時的振動記錄圖；(c)是吊車剎車時的制動力引起的廠是吊車剎車時的制動力引起的廠房自由振動圖形；房自由振動圖形；(d)是結構作整體激振時，其組成構是結構作整體激振時，其組成構件也作振動，它們之間頻率相差較大，件也作振動，它們之間頻率相差較大，從而形成兩種波形合成的自由振動圖。從而形成兩種波形合成的自由振動圖。各種類型的振動記錄各種類型的振動記錄 人工激振法人工激振法（1）振動頻率的測定）振動頻率的測定1fT（2）結構的阻尼特性測定）結構的阻尼特性測定1Tnnaealnn

6、n kaTa11lnnnaka平均2D阻尼特性用對數衰減率或阻尼比來表示：阻尼特性用對數衰減率或阻尼比來表示：對數衰減率為：對數衰減率為：在實際工程測量中，常采用平均對數衰減率，在實測振動圖中量取在實際工程測量中，常采用平均對數衰減率，在實測振動圖中量取k個波，其平均值為：個波，其平均值為：阻尼比：阻尼比：有阻尼的結構自由振動圖有阻尼的結構自由振動圖2.強迫振動法強迫振動法（1）結構的固有頻率）結構的固有頻率(第一頻率或基本頻率第一頻率或基本頻率)測定：測定： 利用激振器可以連續改變激振頻率的特點，使結構發生利用激振器可以連續改變激振頻率的特點，使結構發生第一次共振，第二次共振第一次共振，第二

7、次共振當結構產生共振時振幅出現最當結構產生共振時振幅出現最大值，這時候記錄下振動波形圖，在圖上可以找到最大振幅大值，這時候記錄下振動波形圖，在圖上可以找到最大振幅對應的頻率就是結構的第一自振頻率對應的頻率就是結構的第一自振頻率(即基本頻率即基本頻率)。然后，。然后，再在共振頻率附近進行穩定的激振試驗，仔細地測定結構的再在共振頻率附近進行穩定的激振試驗，仔細地測定結構的固有頻率和振型。固有頻率和振型。 共振時的振動圖形和共振曲線共振時的振動圖形和共振曲線（2）由共振曲線確定結構的阻尼系數和阻尼比）由共振曲線確定結構的阻尼系數和阻尼比212122D和 按照結構動力學原理，采用半功率法由共振曲線圖求

8、得結按照結構動力學原理，采用半功率法由共振曲線圖求得結構的阻尼系數和阻尼比。具體作法如下：構的阻尼系數和阻尼比。具體作法如下：共振曲線的縱坐標最大值的共振曲線的縱坐標最大值的0707倍處作一水平線與共振曲線相交于倍處作一水平線與共振曲線相交于A和和B兩點，則半功率點帶寬為：兩點，則半功率點帶寬為：阻尼系數：阻尼系數： 阻尼比：阻尼比： 共振曲線共振曲線結構的振型測量結構的振型測量測量結構振型是最常用的基本試驗方法是共振法。測量結構振型是最常用的基本試驗方法是共振法。 (a) (b) (c) (a) (b) (c)(a)-為測振傳感器的布置；為測振傳感器的布置；(b)-為共振時記錄下的振動波形圖

9、；為共振時記錄下的振動波形圖；(c)-為建筑物的振型曲線。為建筑物的振型曲線。 用共振法測量建筑物振型用共振法測量建筑物振型 環境隨機振動法又稱為脈動法，即利用脈動來測量和分環境隨機振動法又稱為脈動法，即利用脈動來測量和分析結構動力特性的方法。人們在試驗觀測中發現，建筑物由析結構動力特性的方法。人們在試驗觀測中發現，建筑物由于受外界環境的干擾而經常處于微小而不規則的振動之中，于受外界環境的干擾而經常處于微小而不規則的振動之中，其振幅一般在其振幅一般在0.01mm以下，這種環境隨機振動稱之為脈動。以下，這種環境隨機振動稱之為脈動。波形圖的分析通常采用以下幾種方法：波形圖的分析通常采用以下幾種方法

10、：1.主諧量法主諧量法2.頻譜分析法頻譜分析法3.功率譜分析法功率譜分析法環境隨機振動法環境隨機振動法1.尋找主振源的試驗測定方法尋找主振源的試驗測定方法 （1）逐臺開動法）逐臺開動法 當有多臺動力機械設備同時工作時，可以逐臺開動，實測結構在每當有多臺動力機械設備同時工作時，可以逐臺開動，實測結構在每個振源影響下的振動反應，從中找出影響最大的主振源。個振源影響下的振動反應，從中找出影響最大的主振源。 （2）實測波形識別法）實測波形識別法 根據不同振源將會引起規律不同的強迫振動這一特點，其實測振動波根據不同振源將會引起規律不同的強迫振動這一特點，其實測振動波形一定有明顯的不同特征，如下圖所示。因

11、此可采用波形識別法判定振源形一定有明顯的不同特征，如下圖所示。因此可采用波形識別法判定振源的性質，作為探測主振源的參考依據。的性質，作為探測主振源的參考依據。6.3工程結構的動力反應試驗測定工程結構的動力反應試驗測定 各種振源的振動記錄圖各種振源的振動記錄圖2.結構動態參數的量測結構動態參數的量測對結構動態參數的量測就是在現場實測結構的動力反應。對結構動態參數的量測就是在現場實測結構的動力反應。 3.工程結構動力系數的試驗測定工程結構動力系數的試驗測定 移動荷載作用于結構上所產生的動撓度，往往比靜荷載移動荷載作用于結構上所產生的動撓度，往往比靜荷載時產生的撓度大。動撓度和靜撓度的比值稱為動力系

12、數。時產生的撓度大。動撓度和靜撓度的比值稱為動力系數。 djyy動力系數測定動力系數測定 在工程結構中，有一些結構物或構件，如承受吊車荷載在工程結構中，有一些結構物或構件，如承受吊車荷載作用的吊車梁，直接承受懸掛吊車作用的屋架等，它們主要作用的吊車梁，直接承受懸掛吊車作用的屋架等，它們主要承受重復性的荷載作用。而這些結構物或構件在重復荷載作承受重復性的荷載作用。而這些結構物或構件在重復荷載作用下達到破壞時的強度比其靜力強度要低得多，這種現象稱用下達到破壞時的強度比其靜力強度要低得多，這種現象稱為疲勞。結構疲勞試驗的目的就是要了解在重復荷載作用下為疲勞。結構疲勞試驗的目的就是要了解在重復荷載作用

13、下結構的性能及其變化規律。結構的性能及其變化規律。 疲勞試驗一般均在專門的疲勞試驗機上進行，對構件疲勞試驗一般均在專門的疲勞試驗機上進行，對構件施加等幅勻速脈動荷載，借以模擬結構構件在使用階段不施加等幅勻速脈動荷載，借以模擬結構構件在使用階段不斷反復加載和卸載的受力狀態。斷反復加載和卸載的受力狀態。 6.4工程結構疲勞試驗工程結構疲勞試驗 疲勞試驗荷載簡圖疲勞試驗荷載簡圖1.疲勞試驗項目疲勞試驗項目 （1）對于鑒定性疲勞試驗）對于鑒定性疲勞試驗 抗裂性及開裂荷載；抗裂性及開裂荷載；裂縫寬度及其發展；裂縫寬度及其發展；最大撓度及其變化幅度；最大撓度及其變化幅度；疲勞強度。疲勞強度。（2）對于科研

14、性的疲勞試驗）對于科研性的疲勞試驗 各階段截面應力分布狀況，中和軸變化規律；各階段截面應力分布狀況，中和軸變化規律；抗裂性及開裂荷載；抗裂性及開裂荷載；裂縫寬度、長度、間距及其發展；裂縫寬度、長度、間距及其發展；最大撓度及其變化規律；最大撓度及其變化規律；疲勞強度的確定；疲勞強度的確定；破壞特征分析。破壞特征分析。2.疲勞試驗荷載疲勞試驗荷載（1）疲勞試驗荷載取值）疲勞試驗荷載取值 疲勞試驗的上限荷載疲勞試驗的上限荷載根據構件在最大標準荷載最不利組根據構件在最大標準荷載最不利組合下產生的彎矩計算而得，荷載下限根據疲勞試驗設備的要合下產生的彎矩計算而得，荷載下限根據疲勞試驗設備的要求而定。求而定

15、。 （2）疲勞試驗速度）疲勞試驗速度 荷載頻率不應使構件及荷載架發生共振，同時，應使構荷載頻率不應使構件及荷載架發生共振，同時，應使構件在試驗時與實際工作時的受力狀態一致件在試驗時與實際工作時的受力狀態一致 0.51.3或（3）疲勞試驗的控制次數）疲勞試驗的控制次數6102n6104n中級工作制吊車梁：中級工作制吊車梁：重級工作制吊車梁：重級工作制吊車梁：3.疲勞試驗的步驟疲勞試驗的步驟變更荷載上限變更荷載上限帶裂縫構件帶裂縫構件一般構件一般構件4. 疲勞試驗的觀測疲勞試驗的觀測（1）疲勞強度）疲勞強度 構件是以疲勞極限強度和疲勞極限荷載作為最大的疲勞承載能力，構件是以疲勞極限強度和疲勞極限荷

16、載作為最大的疲勞承載能力，構件達到疲勞破壞時的荷載上限值為疲勞極限荷載，構件達到疲勞破壞構件達到疲勞破壞時的荷載上限值為疲勞極限荷載，構件達到疲勞破壞時的應力最大值為疲勞極限強度。時的應力最大值為疲勞極限強度。 （2）疲勞試驗的應變測量）疲勞試驗的應變測量 一般采用電阻應變片測量動應變，測點布置依試驗具體要求而定。一般采用電阻應變片測量動應變，測點布置依試驗具體要求而定。 （3）疲勞試驗的裂縫測量）疲勞試驗的裂縫測量 目前測裂縫的方法還是利用光學儀器目測或利用應變傳感器電測裂縫等目前測裂縫的方法還是利用光學儀器目測或利用應變傳感器電測裂縫等 （4）疲勞試驗的撓度測量）疲勞試驗的撓度測量 疲勞試

17、驗中動撓度測量可采用接觸式測振儀、差動變壓器式位移計疲勞試驗中動撓度測量可采用接觸式測振儀、差動變壓器式位移計和電阻應變式位移傳感器等和電阻應變式位移傳感器等 。5.疲勞試驗試件的安裝疲勞試驗試件的安裝 嚴格對中。荷載架上的分布梁、脈沖千斤頂、試驗嚴格對中。荷載架上的分布梁、脈沖千斤頂、試驗構件、支座以及中間墊板都要對中，特別是千斤頂軸心一構件、支座以及中間墊板都要對中，特別是千斤頂軸心一定要同構件斷面縱軸在一條直線上。定要同構件斷面縱軸在一條直線上。 保持平穩。疲勞試驗的支座最好是可調的，即使構保持平穩。疲勞試驗的支座最好是可調的，即使構件不夠平直也能調整安裝水平，另外千斤頂與試件之間、件不

18、夠平直也能調整安裝水平，另外千斤頂與試件之間、支座與文墩之間、構件與支座之間都要確實找平，用砂漿支座與文墩之間、構件與支座之間都要確實找平，用砂漿找平時不宜鋪厚，因為厚砂漿層易壓酥。找平時不宜鋪厚，因為厚砂漿層易壓酥。 安全防護。疲勞破壞通常是脆性斷裂、事先沒有明安全防護。疲勞破壞通常是脆性斷裂、事先沒有明顯預兆。為防止發生事故，對人身安全、儀器安全均應很顯預兆。為防止發生事故，對人身安全、儀器安全均應很好注意。好注意。6.5試驗資料的整理與分析試驗資料的整理與分析1.合成波形的諧量分析合成波形的諧量分析 （1）典型合成波形的簡化分析法：）典型合成波形的簡化分析法：拍振波形分析拍振波形分析包絡線法包絡線法（2）復雜周期振動波形分解法）復雜周期振動波形分解法復雜周期振動波形的近似積分法復雜周期振動波形的近似積分法2.工程結構自振特性的數據處理方法工程結構自振特性的數據處理方法 （1）