土木防灾减灾#7 26/10/20
《土木防灾减灾》第七讲 · 土木工程防灾试验技术与考前要点串讲 2026-10-20 课程笔记 0 本讲定位 主体授课内容已基本结束,本讲两件事: ① 第8章 土木工程防灾试验技术(8.1 抗震试验/8.2 抗火试验/8.3 其他试验技术): 拟静力(低周往复)/地震模拟振动台/抗震虚拟仿真 材料高温试验/建筑构件抗火试验/抗火虚拟仿真 风洞试验、震(火)耦合试验 ② 考前串讲:题型、范围、样题与答题模板 考试要点再确认:10 月 29 日(周四)晚、开卷(课件打印件或教材二选一带入场)、选择题+判断题+案例分析+计算题(30/10/30/20%)。 1 拟静力试验(低周往复加载试验) 1.1 原理与优缺点 结构抗震试验按受荷特点分三类:模拟地震动力作用(振动台)、模拟地震反复作用(拟静力)、模拟地震动力与反复双重作用(拟动力)。拟静力(伪弹性/低周往复)用液压伺服作动器对足尺或缩尺构件施加低周反复荷载,记录从弹性、屈服、强化直至破坏的全过程,以此评价构件的抗震性能。 优点 缺点 加载速率慢,对设备能力要求低 不能复现真实地震的应变率效应与多分量耦合、累积损伤 加载历程可人为控制、随时调整(位移控制,按实时情况输入位移量) 本质上是对地震"周期性与典型受力特征"的模拟,动力特性反映有限 适用于各类结构构件 边界条件需靠构造装置模拟,失真风险 1.2 试验设备 反力加载装置:反力架、反力墙——提供支承反力与刚度;竖向荷载通过吊重或液压千斤顶加载装置(带荷载传感器)施加;水平力通过悬挂钢丝绳、水平液压千斤顶传力机构或电液伺服液压加载装置施加。 荷载与位移测量装置:力传感器(Load Cell)、位移计量测仪表(LVDT 位移变送器、百分表、位移计、应变计、挠度计、裂缝显微镜等)。 数据采集装置:采集应变、位移、力值等试验数据。 试件按实际尺寸缩尺制作,通过端部构造(刚性梁、铰、锚固)模拟真实边界条件;竖向恒载(重力荷载代表值)先行施加并保持恒定,再用水平低周往复加载模拟地震作用。 1.3 试验制度(加载控制方式) 水平加载三种控制方式: 力控制:按恒定加载速率(每级应力速率或每级荷载增量)分级施加,前弹性阶段用,可缩短试验时间; 位移控制:以屈服位移为基准分级递增,每级循环若干次,级间暂停观测裂缝、剥落等破坏现象,无明显发展再进入下一级——屈服后必须用位移控制,才能把试件推到极端破坏且不失稳失控; 混合控制:屈服前力控制、屈服后转位移控制(复杂构件常用),兼顾效率与观测精度。 【考点】“力控制看前段、位移控制看后段"的切换逻辑:屈服后荷载不再单调增长,只有控制位移才能稳定地收集破坏信息。 1.4 抗震性能分析指标 (1) 骨架曲线与特征点:逐循环的荷载—位移关系为滞回曲线,其外包络线即骨架曲线,可判断构件强度、刚度、延性与耗能能力的变化。骨架曲线上定四个特征点: 特征点 确定方法 用途 开裂点 骨架曲线上第一次明显转折 短期刚度、正常使用验算依据 屈服点 有明显屈服平台直接取;无平台时用弹塑性交叉法/能量等效法(算几何法):过原点作割线使屈服前后三角形面积相等(Fa=Fs),或以弯拐强度对应位移 Δy 定义屈服位移 Δy=0.5(ΔsA+ΔsC) 延性、耗能计算的基准 峰值点 荷载最大值 强度储备 极限点 承载力降至峰值 85% 左右、位移达极值或构造破坏 极限位移 Δu、变形能力 骨架曲线按破坏机制分三种形态:弯曲延性破坏(屈服后承载力继续增长)、剪切脆性破坏(屈服后承载力不再增长,滞回环捏拢)、弯剪破坏(介于两者之间)。 ...