第二章++结构试验荷载模拟技术
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1）直接放在结构表面上形成均布荷载；
2）重物置于荷载盘上，通过吊盘形成集中荷载； 3）借助钢索和滑轮导向，对结构施加水平荷载； 4）大面积平板结构，可采用水作试验荷载。
间接重力加载法
利用杠杆将荷重放大后作用在结构上。
重力加载系统优缺点
优点：设备简单、取材方便、荷载恒定及加载形式灵活。 缺点：荷载量不能很大，操作笨重而费工。
四边支承板支座
受扭构件两端的支座
受压构件两端的支座
2）支敦
材料：钢材或钢筋混凝土，现场常用砖砌成。
基本要求：
(1)支敦和地基总变形量不宜超过试件挠度的1/10。 试验使用两个以上支敦时，各支敦应具有相同的刚度。
(2) 单向简支试件的两个铰支座的高差应符合设计 要求，其偏差不宜大于试件跨度的1/50。
2）结构长柱试验机 组成：液压操纵台、大吨 位液压加载器和试验机架。 3）卧式结构试验机 4）结构疲劳试验机 组成：脉动发生系统控 制系统和千斤顶工作系统。 脉动工作原理：飞轮带 动曲柄动作时，使脉动器上 下移动而产生脉动油压。
电液伺服液压加载系统
1）系统工作原理
组成：液压源、控制系统和执行系统。 系统可将荷载、应变和位移等物理量作为控制参数， 实行自动控制。
双向板在两个跨度方向的高差和偏差应满足上述要求。
(3)连续梁各中间支敦应采用可调式支敦，按支敦反 力的大小调节支敦高度。
反力装置
1）竖向反力装置
组成：垂直加荷架、千斤顶连接件和试验台 座等。
(1) 加荷架：包括立柱、横梁、大梁、地脚 锚栓等。 移动式：千斤顶可挂在横梁上，横梁可上下 移动，架子底部设置有四个滚轮，可自由行走。
支座反力
长度：
试件抗压强度设计值
厚度：
垫板钢材强 度设计值
滚轴中心至垫 板边缘距离
滚轴尺寸 长度：试件支承处截面宽度 直径：参照表2-1选用，且按下式进行验算。
滚轴材料弹 性模量 滚轴半径
简支构件和连续梁支座：
一端为固定铰支座，其它为滚动铰支座。安 装时各支座轴线应彼此平行并垂直于试件构件的 纵轴线，各支座间的距离取为构件的计算跨度。 四角支承板支座
组合式：
(2) 试验台座
基本要求: ① 具有足够的强度和整体刚度。 ② 动力试验台座还应有质量和耐疲劳强度。 ③ 静力台座和动力台座同时存在时，两者应分 离设置。 按结构构造不同分类:
① 槽式试验台座
③ 箱形试验台座
② 地锚式试验台座
④ 槽、锚式试验台座
⑤ 抗弯式试验台座
⑥ 空间桁架式试验台座
(3) 加载器连接件
静力试验时，只要使千斤顶与试件给加荷架之 间保持稳定即可。 抗震试验时，千斤顶与横梁之间需安装滚动辊 轴。
2）水平反力装置
组成：反力墙（架）与千斤顶水平连接件。
(1) 反力墙（反力架）
固定式反力墙：多采用钢筋混凝土或预应力 混凝土结构，和试验台座刚性连接。
移动式反力墙：一般采用钢结构，通过螺栓 与试验台座的槽轨锚固。
绞车、卷扬机和倒链葫芦：通过绳索远距离 对高耸结构等施加拉力。 花篮螺丝：加载值较小时使用。
弹簧和螺旋千斤顶：适用于施加长期荷载。 机械机具加载设备简单、索具加载时易改变 方向。但荷载值较小。
气压模拟加载
1）用空气压缩机 对气包充气，给试件 施加均匀荷载。
2）用真空泵抽出试 件与台座围成的封闭空 间的空气，形成大气压 力差对试件施加均匀荷 载。
液压加载器：单缸双油 腔结构，尾座内腔和活塞前 端分别装有位移和荷载传感 器，能自动记量和发出反馈 信号。
2）电液伺服阀的工作原理 电液伺服阀直接安装于液 压加载器上。当电液伺服闭环 回路中的电信号输入线圈时， 衔铁发生偏转，带动一挡板偏 移，两边喷嘴油流量失去平衡， 压力改变，高压油进入加载器 的油腔使活塞工作，滑阀的移 动带动反馈杆偏转，使另一挡 板反方向偏转，同时产生恢复 力，当偏转力和恢复力相等时， 滑阀停止移动。
优缺点 优点：加、卸载方便，荷载稳定，安全构件 破坏时能自动卸载，构件外表面便于观察与安装 仪表。 缺点：内表面无法直接观察。
2.5
支座与支敦
结构试验荷载支承装置
1）支座：按作用方式不同可分为滚动铰支座、 固定铰支座球铰支座和刀口支座。铰支座一般用钢 材制作。
铰支座的基本要求：
1）必须保证结构在支座处能自由转动。 2）必须保证结构在支座处力的传递。 支承垫板（上垫板可预埋）尺寸： 宽度： b≥构件支承处的宽度
(2) 加载器与反力墙连接件 连接方式：纵向滑轨式锚栓连接、螺孔式 锚栓连接、纵横向滑轨式锚栓连接。
其他装置
3）优缺点 优点：响应快、灵敏度高、量测与控制精度好，出力 大、波形多、频带宽、可与计算机联机等。 缺点：投资较大、维护费用高，使用受到一定限制。 4）应用
可以做静态、动态、低周疲劳和地震模拟振动台试验 及利用造波机用于海洋结构试验等。
2.4
机械机具加载
其他加载技术
机械加载机具：绞车、卷扬机、倒链、花篮 螺丝、螺旋千斤顶及弹簧等。
荷载模拟方法主要有重物直接加载法、液压加载法、机 械加载法、惯性力加载和电磁激振加载方法等。
加载设备基本要求
1）试验荷载的作用，应符合实际荷载作用的传递方式，能使被试 验结构、构件再现其实际工作状态的边界条件，使截面或部位产生的内 力与设计计算等效。 2）产生的荷载值应当明确，满足试验的准确度，除模拟动力作用 之外，荷载值应能保持相对稳定，不会随时间、环境条件的改变和结构 的变形而变化。 3）加载设备本身应有足够的承载力和刚度，并有足够的储备，保 证使用安全可靠。 4）加载设备不应参与结构工作，以致改变结构的受力状态或使结 构产生次应力。 5）应能方便调节和分级加(卸)载，易于控制加(卸)载速率，分级 值应能满足精度要求。
6）尽量采用先进技术，满足自动化的要求，减轻劳动强度，方便 加载，提高试验效率和质量。
二、重力模拟荷载
重力加载
利用物体本身的重量施加于结构作为荷载，又分为直 接重力加载和间接重力加载。
加载物体
1）实验室：标准铸铁砝码、混凝土立方试块、水等； 2）现场：砂、石、砖块等或钢锭、铸铁、废构件等。
直接重力加载法
三、液压模拟加载
组成
加荷千斤顶（加载器）、油泵控制台和荷载架等。
液压加载器
单 向 作 用 液 压 加 载 器 双向作用液压加载器
手 动 液 压 加 载 器
液压加载系统
试验机
千斤顶加载系统
1、千斤顶液压加载系统
1）手动液压加载系统 2）同步（异荷）液压加载系统
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、试验机加载系统
1）材料万能试验机
第二章 结构试验荷载模拟技术
一、概 述
作用于工程结构上的荷载
荷载又称为作用，可分为直接作用和间接作用。 结构自重 建筑物面的活荷载 直接作用 作用 机械设备的振动荷载 桥梁上的车辆振动荷载 地震等荷载等 温度变化
间接作用
混凝土收缩
支座沉降等
荷载模拟技术
通过一定的设备与仪器，以最接近真实的模拟荷载再 现各种荷载结构的作用。
2）重物置于荷载盘上，通过吊盘形成集中荷载； 3）借助钢索和滑轮导向，对结构施加水平荷载； 4）大面积平板结构，可采用水作试验荷载。
间接重力加载法
利用杠杆将荷重放大后作用在结构上。
重力加载系统优缺点
优点：设备简单、取材方便、荷载恒定及加载形式灵活。 缺点：荷载量不能很大，操作笨重而费工。
四边支承板支座
受扭构件两端的支座
受压构件两端的支座
2）支敦
材料：钢材或钢筋混凝土，现场常用砖砌成。
基本要求：
(1)支敦和地基总变形量不宜超过试件挠度的1/10。 试验使用两个以上支敦时，各支敦应具有相同的刚度。
(2) 单向简支试件的两个铰支座的高差应符合设计 要求，其偏差不宜大于试件跨度的1/50。
2）结构长柱试验机 组成：液压操纵台、大吨 位液压加载器和试验机架。 3）卧式结构试验机 4）结构疲劳试验机 组成：脉动发生系统控 制系统和千斤顶工作系统。 脉动工作原理：飞轮带 动曲柄动作时，使脉动器上 下移动而产生脉动油压。
电液伺服液压加载系统
1）系统工作原理
组成：液压源、控制系统和执行系统。 系统可将荷载、应变和位移等物理量作为控制参数， 实行自动控制。
双向板在两个跨度方向的高差和偏差应满足上述要求。
(3)连续梁各中间支敦应采用可调式支敦，按支敦反 力的大小调节支敦高度。
反力装置
1）竖向反力装置
组成：垂直加荷架、千斤顶连接件和试验台 座等。
(1) 加荷架：包括立柱、横梁、大梁、地脚 锚栓等。 移动式：千斤顶可挂在横梁上，横梁可上下 移动，架子底部设置有四个滚轮，可自由行走。
支座反力
长度：
试件抗压强度设计值
厚度：
垫板钢材强 度设计值
滚轴中心至垫 板边缘距离
滚轴尺寸 长度：试件支承处截面宽度 直径：参照表2-1选用，且按下式进行验算。
滚轴材料弹 性模量 滚轴半径
简支构件和连续梁支座：
一端为固定铰支座，其它为滚动铰支座。安 装时各支座轴线应彼此平行并垂直于试件构件的 纵轴线，各支座间的距离取为构件的计算跨度。 四角支承板支座
组合式：
(2) 试验台座
基本要求: ① 具有足够的强度和整体刚度。 ② 动力试验台座还应有质量和耐疲劳强度。 ③ 静力台座和动力台座同时存在时，两者应分 离设置。 按结构构造不同分类:
① 槽式试验台座
③ 箱形试验台座
② 地锚式试验台座
④ 槽、锚式试验台座
⑤ 抗弯式试验台座
⑥ 空间桁架式试验台座
(3) 加载器连接件
静力试验时，只要使千斤顶与试件给加荷架之 间保持稳定即可。 抗震试验时，千斤顶与横梁之间需安装滚动辊 轴。
2）水平反力装置
组成：反力墙（架）与千斤顶水平连接件。
(1) 反力墙（反力架）
固定式反力墙：多采用钢筋混凝土或预应力 混凝土结构，和试验台座刚性连接。
移动式反力墙：一般采用钢结构，通过螺栓 与试验台座的槽轨锚固。
绞车、卷扬机和倒链葫芦：通过绳索远距离 对高耸结构等施加拉力。 花篮螺丝：加载值较小时使用。
弹簧和螺旋千斤顶：适用于施加长期荷载。 机械机具加载设备简单、索具加载时易改变 方向。但荷载值较小。
气压模拟加载
1）用空气压缩机 对气包充气，给试件 施加均匀荷载。
2）用真空泵抽出试 件与台座围成的封闭空 间的空气，形成大气压 力差对试件施加均匀荷 载。
液压加载器：单缸双油 腔结构，尾座内腔和活塞前 端分别装有位移和荷载传感 器，能自动记量和发出反馈 信号。
2）电液伺服阀的工作原理 电液伺服阀直接安装于液 压加载器上。当电液伺服闭环 回路中的电信号输入线圈时， 衔铁发生偏转，带动一挡板偏 移，两边喷嘴油流量失去平衡， 压力改变，高压油进入加载器 的油腔使活塞工作，滑阀的移 动带动反馈杆偏转，使另一挡 板反方向偏转，同时产生恢复 力，当偏转力和恢复力相等时， 滑阀停止移动。
优缺点 优点：加、卸载方便，荷载稳定，安全构件 破坏时能自动卸载，构件外表面便于观察与安装 仪表。 缺点：内表面无法直接观察。
2.5
支座与支敦
结构试验荷载支承装置
1）支座：按作用方式不同可分为滚动铰支座、 固定铰支座球铰支座和刀口支座。铰支座一般用钢 材制作。
铰支座的基本要求：
1）必须保证结构在支座处能自由转动。 2）必须保证结构在支座处力的传递。 支承垫板（上垫板可预埋）尺寸： 宽度： b≥构件支承处的宽度
(2) 加载器与反力墙连接件 连接方式：纵向滑轨式锚栓连接、螺孔式 锚栓连接、纵横向滑轨式锚栓连接。
其他装置
3）优缺点 优点：响应快、灵敏度高、量测与控制精度好，出力 大、波形多、频带宽、可与计算机联机等。 缺点：投资较大、维护费用高，使用受到一定限制。 4）应用
可以做静态、动态、低周疲劳和地震模拟振动台试验 及利用造波机用于海洋结构试验等。
2.4
机械机具加载
其他加载技术
机械加载机具：绞车、卷扬机、倒链、花篮 螺丝、螺旋千斤顶及弹簧等。
荷载模拟方法主要有重物直接加载法、液压加载法、机 械加载法、惯性力加载和电磁激振加载方法等。
加载设备基本要求
1）试验荷载的作用，应符合实际荷载作用的传递方式，能使被试 验结构、构件再现其实际工作状态的边界条件，使截面或部位产生的内 力与设计计算等效。 2）产生的荷载值应当明确，满足试验的准确度，除模拟动力作用 之外，荷载值应能保持相对稳定，不会随时间、环境条件的改变和结构 的变形而变化。 3）加载设备本身应有足够的承载力和刚度，并有足够的储备，保 证使用安全可靠。 4）加载设备不应参与结构工作，以致改变结构的受力状态或使结 构产生次应力。 5）应能方便调节和分级加(卸)载，易于控制加(卸)载速率，分级 值应能满足精度要求。
6）尽量采用先进技术，满足自动化的要求，减轻劳动强度，方便 加载，提高试验效率和质量。
二、重力模拟荷载
重力加载
利用物体本身的重量施加于结构作为荷载，又分为直 接重力加载和间接重力加载。
加载物体
1）实验室：标准铸铁砝码、混凝土立方试块、水等； 2）现场：砂、石、砖块等或钢锭、铸铁、废构件等。
直接重力加载法
三、液压模拟加载
组成
加荷千斤顶（加载器）、油泵控制台和荷载架等。
液压加载器
单 向 作 用 液 压 加 载 器 双向作用液压加载器
手 动 液 压 加 载 器
液压加载系统
试验机
千斤顶加载系统
1、千斤顶液压加载系统
1）手动液压加载系统 2）同步（异荷）液压加载系统
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、试验机加载系统
1）材料万能试验机
第二章 结构试验荷载模拟技术
一、概 述
作用于工程结构上的荷载
荷载又称为作用，可分为直接作用和间接作用。 结构自重 建筑物面的活荷载 直接作用 作用 机械设备的振动荷载 桥梁上的车辆振动荷载 地震等荷载等 温度变化
间接作用
混凝土收缩
支座沉降等
荷载模拟技术
通过一定的设备与仪器，以最接近真实的模拟荷载再 现各种荷载结构的作用。