第三章结构静载试验(加载设备)汇总

4）加载装置本身要安全可靠，不仅要满足 强度要求，还必须按变形条件来控制加载装 置的设计，即尚必须满足刚度要求。防止对 试件产生卸荷作用而减轻了结构实际承担的 荷载； 5）加载设备要操作方便，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； 6）试验加载方法要力求采用现代化先进技 术，减轻体力劳动，提高试验质量。
主 要 内 容
重力加载法 ◆ 液压加载法 ◆ 惯性力加载法
◆ ◆ ◆
机械力加载法 气压加载法
◆ 电磁加载法 ◆ 人激振动加载法 ◆ 环境随机振动激振法
§3-1 重力加载法
3-1.1重力直接加载方法
利用物体本身的重量加于结构上作 为荷载。 优点：重物容易取得，并可重复使用； 缺点：用砂粒等加载时，若将材料直接 堆放于结构表面，将会造成材料本身的 起拱，对结构产生卸荷作用；
振动台控制系统
可由计算机将台面输出信号与系统本身 的传递函数（频率响应）求得下一次驱动 台面所需的补偿量和修正后的输入信号。 经过多次迭代，直至台面输出反应信号与 原始输入信号之间的误差小于预先给定的 量值，完成迭代补偿并得到满意的期望地 震波。
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测试和分析系统
除了对台面运动需进行位移、加速度的测 量外，还需测量模型的位移、加速度和应变。 位移：差动变压器式和电位计式的位移计；可 测量模型相对于台面的位移或相对于基础的位 移； 加速度：应变式加速度计、压电式加速度计。 振动台台面运动参数最基本的是位移、速 度和加速度以及使用频率。
用初位移加载法施加冲击力荷载
初速度加载法（突加荷载法）
反冲激振法（火箭激振）
1、一般装在建 筑物顶部；质 心的轴线上； 2、进行扭振试 验； 3、多振型测量 （布置多个） 反冲力：0.1～ 0.8kN，1～ 8kN 共8种。
1.2-2.1液压加载器
是液压加载设备中的一个主要部件。原 理是用高压油泵将具有一定压力的液压油压 入液压加载器的工作油缸，推动活塞，对结 构施加荷载。
手动千斤顶加载器
单向加载器
3-2.2液压加载系统
液压加载器系统主要是由储油箱、高 压油泵、液压加载器、测力装置和各类阀 门组成的操纵台通过高压油管连接而成。
重力直接施加均布荷载的方法
重力直接施加集中荷载的方法
水直接施加均布荷载的方法
3-1.2杠杆加载方法
杠杆加载也属于重力加载的一种。利用杠 杆原理 1、放大荷重；
2、结构有变形时，荷载可以保持恒定，对 持久试验尤为适合。
利用杠杆施加荷载的一些方法
§3-2 液压加载法
液压加载法是目前应用比较普遍和理想 的一种加载方法。其最大优点是利用油压使 液压加载器（千斤顶）产生较大的荷载，试 验操作安全方便。
3.4 惯性力加载法
在结构动力试验中，利用物体质量在 运动时产生的惯性力对结构施加动力荷 载。 3.4.1冲击力加载 特点是荷载作用时间极为短促，在 它的作用下使被加载结构产生自由振动 适于进行结构动力特性试验。
3.4.1.1初位移加载法
也称张拉突卸法。 优点：结构自振时荷载不附加在结构上 缺点：由于加载作用点的偏差而使结构 在另一平面内同时振动产生干扰。
液压加载系统
§3-2.3大型结构试验机
一种比较完善的液压加载系统。是结构试验 室内进行结构试验的一种专门设备，比较典型的 是结构长柱试验机。
在国内最大吨位5000kN，试件最大高度可达 3m；国外：日本大型结构构件万能试验机的最 大压缩荷载为30000kN，最大抗拉荷载为 10000kN，高度达22.5m，可进行15m构件受压 试验；
§3-2.5地震模拟振动台
60年代开始，模拟地震台就出现在 抗震试验中，其中日本最多；再现各种 地震波对结构进行动力试验的一种先进 试验设备。
其特点：
1、具有自动控制；2、数据采集及处理 系统； 3、闭环伺服液压控制技术。
振动台台体结构
振动台台体结构 台面具有一定尺寸的 平板结构（同济从美国引进4×4m，日本 原子能工作试验中心是15×15m，中国建 筑科学研究院6×6m，河北工程大学从英 国引进3×3m， 1987水电科学院从西德引 进5×5m）
第3章
结构试验的加 载设备
3.1 概述
静力试验：利用重物直接加载或通过杠杆作用 的间接加载的重力加载方法；液压加载器（千 斤顶）和液压试验机等的液压加载方法；利用 铰车、差动滑轮组、弹簧和螺旋千斤顶等机械 设备的机械加载法和用压缩空气或真空作用的 特殊加载方法等。 动力试验：利用惯性力或电磁系统激励；由自 动控制、液压和计算机系统结合而成的电液伺 服加载系统；人工爆炸和利用环境随机激振的 方法；
长柱试验机加载系统
§3-2.4电液伺服液压系统
电液伺服液压系统一种比较理想、更 为完善的试验设备。
电液伺服液压系统工作原理
电液伺服液压系统的闭环回路
电液伺服阀的工作原理
控制 系统阀的 输出流量 、位移、 喷嘴挡板 间隙等都 与输入电 流成比例 变化。
电液伺服阀的工作原理
电液伺服阀是电液伺服液压加载系统中 的心脏部分，它安装于液压加载器上，根 据指令发生器发出的信号经放大后输入伺 服阀，转换成大功率的液压信号，将来自 液压源的液压油输入加载器，使加载器按 输入信号的规律产生振动对结构施加荷载 ，同时由伺服阀及结构上量测的荷载、应 变、位移等信号通过伺服控制器作反馈控 制，以提高整个系统的灵敏度。
振动台液压驱动和动力系统
液压驱动系统是给振动台以推力，按 照振动台是单向（水平或垂直）、双向（ 水平—水平或水平—垂直）或三向（二向 水平—垂直）运动，各向加载器推力取决 于可动质量的大小和最大加速度的要求。 常用电液伺服系统来驱动。
振动台控制系统
两种控制方法：模拟控制；数字计算机控 制。
模拟控制方法：有位移反馈控制和加速度 信号输入控制两种。 数字计算机控制：采用计算机进行数字替 代的补偿技术。
选择试验荷载和加载方法时，应满足的 几项要求 1）选用的试验荷载的图式应与结构设计计 算的荷载图式所产生的内力值相一致或极为 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，特别是静力荷载要不随加载 时间，外界环境和结构的变形而变化； 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；