结构试验试验荷载与加载装置

土木工程试验罗维刚兰州理工大学土木工程学院2010年03月01日E-mail:SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.第3章土木工程试验荷载

进行结构试验时，应在试验结构上再现要求的荷载，即试验荷载。试验荷载绝大多数是模拟荷载，而产生这些模拟荷载的方法很多，一般都通过加载设备和试验装置产生，可用于结构试验的加载设备有重物气压、机械机具、液压、动力激振以及与它们相匹配的各种试验装置等。把试验荷载分成了静力荷载、动力荷载以及荷载反力设备3部分内容，主要对荷载的原理、方法、特点等方面进行介绍。

SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.一、荷载试验是结构试验的基本方法。

二、荷载的选用原则：1.试验用的荷载形式、大小、加载方式等都是根据试验的目的要求，以如何能更好地模拟原有荷载等因素来选择。2.在决定试验荷载时，还应该根据试验室的设备条件和现场所具备的试验条件的具体情况进行。3.1概述SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.三、荷载的分类：直接作用：自重、活、雪、灰、施工、风等；间接作用：温度、收缩、偏差、沉降、地震等；分布；集中；短期；长期；静；动；由模拟荷载实现3.1概述四、产生荷载的方法与加载设备有很多种类：

静力试验1.重物直接加载或通过杠杆作用间接加载的重力加载方法；2.液压加载器和液压试验机、电液伺服加载系统的液压加载；3.绞车、差动滑轮组、弹簧和螺旋千斤顶等机械加载方法；4.利用压缩空气或真空作用的特殊方法等等。SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.1概述SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.动力试验

1.惯性力或电磁系统激振;

2.比较先进的设备是由自动控制、液压装置与计算机相结合而组成的电液伺服加载系统和由此作为振源的地震模拟振动台加载设备等；

3.人工爆炸和利用环境随机激振（脉动法）的方法。3.1概述SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.五、选择试验荷载和加载方法时，应满足下列几点要求：⑴试验荷载的图式所产生的内力值完全一致或极为接近；⑵荷载值准确；荷载传力方式和作用点明确，产生的荷载数值要稳定；⑶荷载分级符合要求，同时必须满足试验量测的精度要求；⑷加载装置要有足够的安全性和可靠性，强度！满足刚度要求；⑸加载设备的操作要方便，便于加载和卸载，能控制加载速度；⑹采用现代化先进技术。3.1概述SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.六、试验鱼荷载邻和加行载方普法1．荷捐载图遵式的窝选择绳与设屯计荷载指在试猴验结革构构车件上反的布璃置形璃式（荷载苍的类舌型、分布瞧方式等）扣称为渡荷载嗽图式奇。2．试隆验荷怜载制耀度试验故荷载挣制度套指的译是试玻验进妥行期杨间荷鞭载与丘时间边的关购系。⑴荷湖载程阻序。智一般恐结构抵静力耗试验茂的加值载分墙为预迷载、届标准叠荷载胳（正过常使恒用荷拉载）型、破走坏荷畏载三习个阶餐段。舟加载坚分级属；卸让荷分蕉级和帽一次史性卸港荷两住种。⑵荷畏载大疲小。翼在试刘验的私不同庄阶段悲有不达同的掘试验蛋荷载课值。3.疲1概述SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.七、荷载榨系统荷载控制息装置荷载漂系统配重荷载遗架、今反力炕墙分配惕梁、胃支座承台产生愚荷载抽的设做备3.完1概述SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.重力歇荷载湿就是务利用来物体蒸本身球的重宁量将鸡物体鸦施加款于试者验结闻构上撑作为馅荷载灾的加泥载方女式。重物英可以液直接膀加在百试验用结构丽或构耳件上插，也旅可以柄通过岗杠杆贩间接作加在堪结构渗或构膛件上伟。（1）重替力直顺接加逢载方奔法图3.1.1重物堆放作均布荷载试验图图3.1.2重物堆放作集中荷载试验l－重物；2－试验板；3－支座；3－支墩1－试件；2－重物；3－支座；

3－支墩；5－吊篮3.佣2静力伐荷载一般呜重物磁荷载SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.（1）试烛验荷拒载可柴就地绸取材伶，可肝重复埋使用身，针良对试绍验结腔构或晃试件碗的变击形而钉言，左可保关持恒浇载，呆可分泥级加饺载，吨容易绕控制南；（2）但辽加载过过程愁中需桃要花趁费较似大的怎劳动星力，南占据碧较大戏的空嫩间，趟安全菌性差暮，试慈验组衰织难绝度大吗；（3）散创装或盯块体邮材料颜要注友意起拱助；（4）注轧意材闻料的里吸湿忧性。3.畅2静力掀荷载（2）杠鼓杆加找载方裁法优点：杠淘杆原亮理，角将荷剥载放大作用侦于结伤构上切。荷载仔可以室保持溉恒定盈，对议于持趟久荷丧载试滴验尤汇为适脚合，尤须其是照集中绪力。分类选：承秘压式图3.弃3利用损杠杆胜加载识图示拉杆鲁式3.坛2静力兴荷载SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.（a）（b）图3.1.5现场试验杠杆加载的支承方法（a）墙洞支承；（b）桩支承3.笋2静力战荷载SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.（1）卷咬扬机姓、绞毒车加秧载--按--可改短变作术用力盯的方谊向和粒拉力炸大小图3.竟4利用堪卷扬鉴机加熄载图躬示（2）螺物旋千票斤顶补加载--钢-加载砍值的骄大小丹可用竖测力末计测锈定。3.像2静力活荷载机械骨力荷松载SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.（3）螺包旋、铃弹簧究加载--携--弹簧拴加载墓法常紧用于尾构件蔽的持交久荷牺载试京验。1.设备肠简单它，容万易实攀现；2.通过阳索具阶加载薄时，干很容喷易改遥变荷石载作豪用方厚向；3.应工覆作在警线形嫁范围锄内；4.缺点马是荷纳载值写不大炎，荷脆载作白用点征产生岛变形耕时，杏会引资起荷献载值筐的改微变。3.倘2静力愤荷载SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.一、呜液压政加载科器（夹液压差千斤蒜顶）油箱谢（泵电）、搂阀门鲁、液消压加烧载装梅置、偷测力阿计；图3.锁5单、抚双向纤加载繁器图民示特点探：荷码载大杜，操涂作简糕单，艳可实给现低远周反究复荷话载。奔需反盖力设拖备，遗多点看同步创加载当卸载界比较国困难切。单炒向、和双向皂作用满的液示压加蚁载器.3.巾2静力笨荷载液压竖荷载SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.液压歇加载亡系统鸡主要绸是由细储油泡箱、细高压堆油泵顽、液棵压加鸽载器意、测镜力装汗置和家各类扣阀门超通过路高压沙油管它连接握组成筛的操或纵台改。二、巾液压旱加载组系统图3.侧5液压震加载敞系统煮图示特点肆：对蔑大吨屿位、籍大挠嫌度、去大跨域度的快结构敲更为亚适用掀，它赞不受改加荷钱点数祖的多伞少、宵加荷坡点的欲距离维和高婚度的冻限制甚，并瓣能适钳应均摘布和蜓非均满布、登对称夕和非压对称拿加荷可的需稿要。SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.尼2静力崖荷载三、适大型巧结构榴试验厕机大吨古位、顽高行答程30傻00那0k魔N（压拳）10吉00愉0k态N（拉）SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.贯2静力膀荷载四、桂电液袍伺服铲液压细系统图3.期6电液牧伺服应加载查系统倾图示电液进伺服窗加载挽系统熄采用动闭环般控制电液赠伺服货加载献器控制椒系统液压面源SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.闯2静力近荷载图3.7液压加载器构造示意图1－铰支基座;2－位移传感器;3－电液伺服阀;4－活塞杆;5－荷载传感器;6－螺旋垫圈;7－铰支接头1234567电液尾伺服膨作动妻器(加载职器)SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.扁2静力伯荷载液压窜源（狭油源球）控制士系统SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.锣2静力及荷载五、祥地震狠模拟灿振动雨台（sh缎ak盒in膀g值ta波bl低e）1－试伯验结拉构模屡型；2－控凯制室疲；3－振侵动台脱台面虎；4－电忌液伺京服助肺动器妻；5－振森动台荒基础杜；6－液能压动顺力系摸统123365振动板台台梢面与耐基础液压处驱动丙和动码力系颤统控制奥系统测试影和分柳析系岩统SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.鸣2静力旬荷载最大候日本:（15米☓20米）三向铁六自喷由度3.挪2静力贞荷载3.咽2静力颂荷载3.新2.喝4车辆桂静态爪荷载SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.图3.受7车道民荷载3.锹2静力衔荷载SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.图3.送8中-活载顺图式3.笋2静力谨荷载3.沸2.侮5气压迅荷载SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.利用锡气体摊压力拥对结菊构加播载有扑两种猜方式岭：一着种是比利用浮压缩锡空气坡加载剧；另赛一种猪是利浴用抽肌真空厘产生锄负压辜对结只构构雨件施汉加荷健载。由于纵气压迎加载统所产蛋生的朽是均游布荷假载，给对于蛋平板晴或壳限体试摊验尤匆为适缘瑞合。在磁覆场中危通电艇的导暗体要劲受到惩与磁季场方病向相态垂直怕的作渗用力役，电知磁加才载就晌是根务据这副个原坦理，细在强槐磁场(永久里磁铁晌或直昨流励昏磁线稳圈)中放淘入动略圈，州通入架交变伶电流托，则骄可使术固定服于动菌圈上蔽的顶扬杆等奏部件呀作反考复运桥动，谊对试造验对底象施颠加荷灭载。吵目前举常见比的电宰磁加旧载设丈备有转电磁泥式激悉振器览和电吨磁振绒动台态。一、喜电磁贴激振款器（雅略）等。二、电磁并式振名动台（略好）。SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.处3动力秩荷载3.略3.渔1电磁妥荷载1．初跟位移萝加载堂法（张考拉突锡卸法钥）使结挡构变炼形而造产生叨一个医人为弊的初典始强撇迫位掠移，热然后风突然鹅释放倦，使括结构屡在静晓力平豪衡位佣置附欢近作夫自由半振动。冲击鹅力加原载的骑特点厘是荷珠载作娇用时炕间极疲为短碗促，株在它消的作美用下备使被道加载但结构有产生膨自由垂振动队，适刃用于紫进行炎结构铅动力垂特性待的试套验。张拉智突卸姜法图影示（1）SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.迷3动力鸭荷载3.程3.凶2冲击酒加载张拉乘突卸嫩法图泄示（2）张拉厚突卸替法特侵点：结构匙自振亏时荷态载已麦经不耽再依诱附适欠用于卵刚度逃不大任的结筑构，宴用较栏小的炸力使工结构庄产生桃振动俱。注意辟：加县载时伯在一谅个平乎面内兰，避尽免在准另一掌个面番内产体生振谢动。2．初沙速度耕加载旋法（突药加荷沸载法桌）利用圣摆锤代或落习重的爱方法牺使结况构在缸瞬时内好冲击秆，产深生一量个初往速度。突加关荷载碑法图帐示3．反采冲激润振法也称宽火箭伪激振明。特点裕：不绸依附岛于结西构，困力比皇较小蔽。SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.崖3动力杨荷载离心米力加猎载图拢示直线裹位移绝惯性贴力加酷载图唇示SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.卸3动力济荷载3.军3.匹3离心巷力加声载3.岔3.吐4直线奋位移净惯性唐力加撑载人们巴可以馋利用典自身付在结帐构物椒上有漫规律构的活贤动，篇产生徒足够梢大的盗人力苏惯性幼力，奔就有而可能陷形成枝适合源作共历振试矮验的刊振幅桃。这拘对于改自振拖频率不比较晋低的鹿大型块结构休来说萄，完减全有压可能泥被激跟振到偶足可澡进行逆量测予的程守度。举例宜：一爬个体疲重约70远kg的人午使其时质量蛙中心壤作频德率为1H油z、双太振幅赏为15鹅cm的前怜后运届动时晨，将爽产生浙大约0.武2k猴N的惯伶性力逃。由还于在1％临镰界阻陪尼的稳情况雄下共嗽振时兵的动惧力放载大系昌数高百达50，这艇意味宪着作宗用于裁建筑义物上法的有飞效激库振力籍大约下为10粘kN。SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.验3动力迅荷载3.蜓3.誓5人力洲激振率加载建筑卧结构赞由于啄受外趟界的避干扰阁而经度常处界于不并规则揉的振房诚动中剥，其革振幅哈在10μm以下更，称塘之为昂脉动万。建筑闸物的导随机拘荷载丛与地恼面脉湖动、眠风或皮气压帐变化槽有关君，特庄别是例受城舟市车廊辆、躺机器甚设备烤等产粮生的躬扰动字和附弄近地鸭壳内倚部小嫂的裂蝇缝以碍及远俊处地积震传附来的突影响论尤为怜重要宿，其尝脉动现周期浮一般润为，挽并且辉任何储时候症都存练在着金环境木随即哑振动犬，从赤而引萄起建客筑物溉的响介应。博这种拆能够刊引起尽建筑较物脉睁动的园作用透或外摩界的外干扰皇叫做撑随机泥荷载礼。SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.垄3动力干荷载3.项3.外6随机致荷载3.款3.旁7爆炸艘荷载车辆漫以较陶高速忌度行翠驶过鹿桥梁宪时，抛由于明桥面就或轨颤面的徐不平晴整、鱼车轮普不圆端，以镰及发热动机扭的抖传动或椅机车席的偏妙心作停用等顽原因靠，会窄引起猴桥梁灰结构矛的振重动，魂这种城动力瞎效应桌通常味称为亭冲击尖作用域。SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.收3动力俊荷载3.滤3.叠7车辆暮动态棚荷载（1）跳堵车荷歪载；（2）刹依车荷病载；（3）跑闹车荷港载。结构幼试验里中的版支座牌是支会承结锋构，录正确黄传力院和模膜拟实绢际荷证载图乞式的隙设备远，通览常由余支墩明和铰顽支座痒组成臂。1.支墩多用值砖块尸临时穴砌成怎，支农墩上专部应施有足堪够大头的、才平整殿的支医承面语，最揉好在马砌筑羡时要拆铺设腰钢板请。支凉墩本布身的艰强度享必须邮要进厨行验转算，辟支承亡底面枣积要荒按地讽基耐抚力来鞠复核展，保报证试妈验时堡不致原发生思沉陷傍或过衡度变垫形。SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.恋4荷载原反力敌设备3.屠4.澡1支墩菠与支哀座滚动岗铰支闸座固定涉铰支殃座滚动冈铰支划座固定铰支座SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.缺4荷载泪反力存设备3.议4.抵1支墩抹与支红座支座码的基抖本要欲求逗：1.必须炕保证验结构街在支稻座处厌能自康由转猴动和都结构汉能正哲确地勿传递垦力；2.铰支哭座处犬的上耽下垫偏板要般有一丹定刚编度；3.滚轴陆强度拜的要含求；4.滚轴链的长惠度；缸滚轴弱的长轰度一垂般取试件振支承温处截后面宽姨度。图3.6.13受扭试验转动支座构造SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.踢4荷载拿反力变设备（a）侵（b）柱与盆压杆性试验氧的铰娱支座雾（a）单积向铰偶支座尚；（b）双啄向铰颠支座固定贵铰支两座SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.秘4荷载键反力麻设备分配葵梁是摆将一翁个集运中力北分解核成若充干个淹小的蜜集中睁力的疫装置密。分泊配梁滚不用腰多跨佛连续孔梁形舌式，清均为余单跨软简支忧形式叉。一赖般不惯宜大摇于3层。分配仅梁设垄置示顿意图SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.辉4荷载翅反力颂设备3.馅4.翠2分配缺梁1.竖向悼荷载粒架2.水平马荷载洽架3.反力鸽墙竖向疮、水精平荷末载架殿、反拌力墙图3.6.8组合式垂直荷载架SCHOOLOFCIVILENGNIEERING.LUT.3.蕉4荷载拘反力栋设备3.友4.烦3荷载阅架L形反罩力墙主墙限：高12向.5车m宽18精m厚2.丈5m基底寨总剪寇力40挺00库kN总承得弯矩37贩00扣0k染N.孙m副墙凑：高6.肿5m宽8.芽6m厚1.灯5m基底长总剪横力25然00吉kN总承虎弯矩12助00佣0k茎