结构实验加载设备.ppt

1、建筑结构试验,南京工程学院 2007.09.01,第二章 重点掌握的内容（习题）,1.试验加载设备应满足那些条件? 2.简述常用的静载加载的方法。,第二章 加载装置与试验设备,建筑结构试验的加载方法： 重力加载； 液压加载 机械力加载 气压加载 惯性力加载（动载） 电磁加载（静、动载） 人激振加载（动载） 环境随机振动激振加载（动载）,第二章 加载装置与试验设备,产生荷载的方法与加载设备 （1）静力试验 重力加载（直接加载或杠杆） 机械加载（绞车、滑轮组、弹簧、螺旋千斤顶） 液压加载（液压试验机） （2）动力加载 惯性力、 电磁系统（电液伺服加载系统和模拟振动台）,第二章 加载装置与试验设备,

2、2.1 重力加载 重力加载包括直接加载法和杠杆加载法 在建筑结构试验和检验中重物加载是最经常使用的加载方法之一，是使用容重较大的又容易获得的物质对结构或构件施加荷载的方法。 可形成均布荷载（堆载）和集中荷载（吊挂） 重物加载的优点是： 1.适于长时期的建筑结构试验，并能保持荷载值的稳定； 2.荷载重物容易获取，加载方法简单方便，经济可靠。 重物加载的缺点是： 需较大的劳动力，占据空间大，安全性差，试验组织难度大。,重力直接加载图示,2.1.1 重物直接加载,重力加载形成均布荷载,重力加载形成均布荷载,重力加载形成集中荷载,2.1.2 杠杆加载法,2. 2 机械式（力）加载,机械式加载方法就是利

3、用简单的机械设备对结构施加荷载，机械式加载对建筑结构可施加集中荷载。 机械式加载的优点是加载机械设备简单可靠，实现加载容易。,机械加载的事例：绞车，卷扬机，螺旋千斤顶，弹簧等,液压加载在建筑结构试验中是理想的加载方法之一，它不但可以对建筑结构物施加静荷载，也可施加动荷载。液压加载的原理清晰，加载设备操作简单方便、安全可靠，能产生较大的荷载，而且荷载容易控制准确稳定，并能实现多点同步加载，是目前建筑结构试验应用最广技术先进的加载方法之一。 优点：液压加载产生较大的荷载，试验操作安全方便，特别是大型结构构件，当试验要求荷载点数多、吨位大时更合适。,2.3 液压加载,液压加载装置的内容,液压加载器

4、液压加载系统 结构试验机 电液伺服液压系统 地震模拟振动台,2.3.1 液压加载器,液压加载器图示（千斤顶）,液压加载器图示（电动泵）,液压加载系统图示,组成： 液压加载器 液压控制台 反力架 台座,大型结构试验机图示,电液伺服液压系统图示,电液伺服加载器 控制系统 液压源 控制负荷、应变、位移,电液伺服加载器图示,电液伺服阀,地震模拟振动台图示,2.3.2 大型结构试验机,2.3.3 电液伺服液压系统,2.3.4 地震模拟振动台,2.4 惯性力加载,2.4.1 冲击力加载,2.4.2 离心力加载,2.4.3 直线位移惯性力加载,动力为电液伺服加载系统，作水平往复运动，施加激振力，使结构振动,

5、1压缩空气加载（均布） 气压加载是使用压缩空气或高压氮气建筑结构施加均布荷载。压缩空气和高压氮气是通过橡胶气囊给结构施加荷载的，为了提高气囊的试验压力荷载，结构的四周应砌筑支承边墙，使结构、支承边墙和地面将气囊包围在其中，达到增高气体荷载压力的目的。 2负压加载（均布） 气压加载的另一种方法是抽真空，形成大气压力差实现对结构的均布加载。 气压加载适用于对板壳等大面积的结构物施加均布荷载，其优点是加卸荷载方便可靠，荷载值稳定易控制。,2.5 气压加载,2.6 电磁加载法（电磁式激振器和电磁振动台）,2.6.1 电磁激振器,电磁激振器由磁系统（励磁线圈、铁芯、磁极板）、动圈、弹簧、顶杆等部件组成。

6、激振器工作时，在励磁线圈中通入稳定的直流电，使在铁芯与磁极板的空隙中形成强的磁场。同时，由低频信号发生器输出一交变电流，并经功率发大器放大后输入工作线圈，工作线圈即按交变电流谐振规律在磁场中运动并产生一电磁感应力，使顶杆推动试件振动,2.6.2 电磁振动台,电磁振动台的原理基本与电磁激振器一样，在构造上实际是利用电磁激振器来推动一个活动的台面而构成。,2.7 人激振加载法,2.8 环境随机振动激振法（脉动法）,脉动法： 由地面脉动激起的建筑物经常处于微小而不规则的振动中，即建筑物脉动，利用这些脉动现象来分析测试结构的动力特性。,特点： 微小的地震活动 车辆人流来往的扰动 振幅微小，频谱丰富，地

7、面脉动,综上所述，加载设备应满足的条件： （1）传力和作用点明确 （2）荷载值稳定 （3）加载设备的加载值大于最大试验值（4）加载设备的性能符合要求（5）及时标定,第二章 加载装置与试验设备,2-9试件支承装置 试件的支承装置是实现试验结构力边界条件及位移边界条件关键的试验装置之一，因此，在结构试验中只有正确地使用支承装置，才能确保结构试验的顺利进行。试件支承装置包括：支座和支墩。 1支座 。支座的工作状况是支座与试验结构表面接触支承着试验结构，支座的反力作用于试验结构，支座本身由支墩支承。 2支墩。支墩与地面接触，是支座的支承装置。试验室使用钢制或钢筋混凝土制的支墩，支墩可以自由移动。现场进

8、行结构试验时使用的支墩由砖块砌筑或由混凝土浇注而成，这些支墩往往是一次性使用，所以它们的结构是简易的。,2.9.1 支座,支座基本要求：,2.9.2 荷载支撑结构（反力架、荷载架）,同济大学10000kN大型多功能结构试验机系统 主要用于结构试验，试验对象共有7类试件型式：梁；柱；墙；平面框架、桁架；节点；板；材料本构 主要技术指标： 净试验空间：400015005000mm，试样输送空间：4000 1500mm。10000kN垂向加载部分：最大推力:10000kN，最大拉力：3000kN，作动器行程：300mm；3000kN横向加载部分：最大推力：3000kN，最大拉力：1500kN，作动器行程：400mm；1500kN辅助伺服垂向加载和1500kN辅助伺服水平加载部分：最大推力：1500kN，最大拉力：1000kN，作动器行程：300mm。,同济大学10000kN大型多功能结构试验机系统,国内动态伺服控制器的对比如下表所示：,主要功能和技术指标： 1）244系列作动缸：（1）1000kN的作动器2个，行程： 200mm，主要用于静力