结构加载设备和试验装置

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第一节 概述
二、荷载的分类:
直接作用:自重、活荷、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
第一节 概述
三、产生荷载的方法与加载设备种类
动力试验荷载
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
第二节 重力加载法
一、重力加载的概念
重力加载:就是利用物体本身的重量将物体施加于试验结构 上作为荷载的加载方式。重物可以直接加在试验结构或构件上, 也可以通过杠杆间接加在结构或构件上。
二、重力直接加载
图 重物堆放作均布荷载试验图
l-重物;2-试验板;3-支座;4-支墩
第二节 重力加载法
二、重力直接加载
特点:不依附于结构,力比较小。
第八节 其它加载方法
2、人工爆炸加载
大量炸药爆炸时,在邻近区域引起的地面运动加速度,在大 小和其它方面的特征都可与天然地震时的地面运动相比拟,
因此,可利用地面或地下爆炸的方法产生地面运动的瞬时动 力效应,模拟某一烈度的天然地震对结构的影响。
人工爆炸产生地面运动的基本特点:地面加速度的峰值随炸
第五节 惯性力加载法
2、离心力加载
离心力加载是根据旋转质量产生的离心力对结构施加简谐振 动荷载。其特点:运动具有周期性,作用力的大小和频率按一定 规律变化,使结构产生强迫振动。
由偏心质量产生的离心力:P = m ω r
第七节 电磁加载法
在磁场中通电的导体要受到与磁场方向垂直的作用力,电磁 加载就是根据这个原理,在磁场中放入动圈,通以交流电,就 可使固定于动圈上的顶杆等部件作往复运动,对试验对象施加 荷载。
(3)跑车荷载。
第一节 概述
四、结构试验对加载设备的要求P9:
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、刚度满足要求;
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;
第2 章
结构试验的加载设备和试验装置
?
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。 合理地选择加载设备,正确进行加载方案设计,可以保 证结构试验的顺利完成,提高试验精度,节约试验经费。若 加载方案设计不当,加载设备选择不合理,往往会影响试验 工作顺利进行,或者达不到试验的目的,甚至导致试验失败, 严重时还会发生安全事故。
液压千斤顶
电动泵
第三节 液压加载法
一、液压加载器(俗称千斤顶)加载 类型:液压加载器是液压加载系统中的主要部件,由活塞
、油缸和密封装置等构成。分单向作用和双向作用千斤顶。
单作用式千斤 顶油缸只有一 个供油口,如 图 (a)所示。
双作用式千斤 顶有前后两个 工作油腔及两 个供油口,如 图 (b)所示。
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施加的荷载; 3. 人工爆炸和利用环境随机激振(脉动法)的方法。
第一节 概述
三、结构试验荷载的类别
动力试验 4.车辆动态荷载
车辆以较高速度行驶过桥梁时,由于桥面或轨面的不平整、 车轮不圆,以及发动机的抖动或机车的偏心作用等原因,会引 起桥梁结构的振动,这种动力效应通常称为冲击作用。 (1)跳车荷载; (2)刹车荷载;

控制系统
液压源(油源)
电液伺服作动器(加载器)
试验结构
液压源(油源)
控制系统及记录显示
第三节 液压加载法
•振动台台面与基础
•运动参数: 位移、速度、加速度 及使用频率
第三节 液压加载法
最大日本: (15米☓20米)三向六自由度
第四节 机械力加载法
机械力加载是利用简单的机械原理对结构试件加载,结构 试验中采用的有卷扬机加载法、吊链加载法、绞车加载法、 花篮螺丝加载法、机械千斤顶加载法及弹簧加载法等。 (1)卷扬机、绞车加载----可改变作用力的方向和拉力大小
⑹采用现代化先进技术。
第一节 概述 五、荷载图式与试验荷载制度
1.荷载图式 荷载在试验结构构件上的布置形式(荷载的类型、分布方 式等)称为荷载图式。 2.试验荷载制度 试验荷载制度指的是试验进行期间荷载与时间的关系。 ⑴荷载程序。一般结构静力试验的加载分为预载、标准荷 载(正常使用荷载)、破坏荷载三个阶段。加载分级;卸 荷分级和一次性卸荷两种。 ⑵荷载大小。在试验的不同阶段有不同的试验荷载值。
第二节 重力加载法
优缺点及注意事项: (1)试验荷载可就地取材,可重复使用,针对试验结 构或试件的变形而言,可保持恒载,可分级加载,容 易控制;
(2)但加载过程中需要花费较大的劳动力,占据较大 的空间,安全性差,试验组织难度大;
(3)散装或块体材料要注意起拱; (4)注意材料的吸湿性。
第三节 液压加载法
第三节 液压加载法
三、大型wk.baidu.com构试验机
结构疲劳试验机 主要用于对结构构件进 行单向负荷的压力及弯曲疲 劳试验。 在一定范围内产 生周期性的单向脉冲动荷载 ,实现正弦波的动态疲劳试 验。 试验机由液压脉冲器、控 制系统和液压加载器组成。 脉冲加载器有50、100、25 0、500和1000kN等规格。
特点:对大吨位、 大挠度、大跨度的 结构更为适用,它 不受加荷点数的多 少、加荷点的距离 和高度的限制,并 能适应均布和非均 布、对称和非对称 加荷的需要。
图 液压加载系统图示
第三节 液压加载法
三、大型结构试验机
大吨位、高行程
为在试验室里进行大型结构构件的试验,可以 将大吨位的液压千斤顶制作成专门的液压加载 系统。该系统由液压操作台、液压千斤项、试 验机架和管路系统组成,是集液压加载、反力 机构、控制与测量于一体的比较完善的专用加 载系统,如图所示的长柱结构试验机就是最典 型的实例。
注:当利用吊盘施加集中荷载时,每个荷载盘要分开,使结构所受荷载明确
第二节 重力加载法
二、重力直接加载
适用大面平板结构试验,对于水池、油库等结构水是理想的试验荷载, 既符合结构的实际使用条件。还可检验其抗裂抗渗性。
第二节 重力加载法
三、杠杆加载
优点:杠杆原理,将荷载放大作用于结构上。杠杆制作方便, 荷载值稳定不变,当结构有变形时,荷载可以保持恒定,对 于作持久荷载试验尤为合适,尤其是集中力。
四、电液伺服液压系统
第三节 液压加载法
四、电液伺服液压系统
•系统主要由电液伺服加载器、控制系 统、液压源等三大部分组成。 •电液伺服系统的工作原理是利用自动 控制和液压技术相结合的电液伺服闭环 系统控制试验加载。 •用于模拟地震、海浪等荷载对结构的 作用,进行抗震结构的静力或动力试验。
电液伺服作动器(加载器)
第五节 气压加载法
利用气体压力对结构加载有两种方式:一种是利用压缩空气
加载;另一种是利用抽真空产生负压对结构构件施加荷载。 由于气 压加载 所产生 的是均 布荷载, 对于平 板或壳 体试验 尤为适 合。
第五节 气压加载法
气压加载的特点和要求 气压加载的特点:能真实地模拟面积大、外形复杂结 构的均布受力状态;加卸载方便可靠;荷载值稳定易 控;需要采用气囊或将试件制作成密封结构,试件制 作工作量大;施加荷载值不能太大;构件内表面无法 直接观测;气温变化易引起荷载波动。 气压加载的要求:气囊或真空内腔需采用适当方法进 行密封处理,接缝以及构件与基础之间须密封;基础 、反力架等要有足够的强度;为防气温变化引起荷载 波动,应增加恒压控制装置,使气体压力保持在允许 的控制范围内。
第2 章
结构试验的加载设备和试验装置
第一节 概述
一、荷载选用原则
二、荷载的分类 三、产生荷载的方法与加载设备种类 四、结构试验对加载设备的要求 五、荷载图式与试验荷载制度 六、荷载系统
第2 章
结构试验的加载设备和试验装置 第一节 概述
一、荷载选用原则 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。
第七节 电磁加载法 2、电磁振动台
电磁振动台由信号发生器、振动自动控制仪、功率 放大器、电磁振动器和台面组成。
第八节 其它加载方法
1、反冲激振器加载
反冲击激振法是利用反冲击激振器对结构施加动荷 载,也称“火箭激振”。它适用于现场结构试验, 小型反冲击激振器也可用于试验室内构件试验。
原理:动量守恒定律
第三节 液压加载法
一、液压加载器加载
液压加载试验装置
特点:荷 载大,操 作简单, 可实现低 周反复荷 载。需反 力设备, 多点同步 加载卸载 比较困难。
第三节 液压加载法
一、液压加载器加载
液 压 加 载 器 标 定
第三节 液压加载法
二、液压加载系统加载
液压加载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通过高压油管连接组成的操纵台。
一、液压加载器(俗称千斤顶)加载
原理:液压加载的工作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,使 之推动活塞,对结构施加荷载。
F pA
式中 F—荷载值; p—液压油压强; A—活塞工作面积
第三节 液压加载法
一、液压加载器(俗称千斤顶)加载
静力试验液压加载用千斤顶可分为手动液压千斤顶和电动液 压千斤顶。 电动液压加载装置的构成与手动分体式加载装置类似,用电 动油泵取代手动油泵,由电动机提供能源,组成电动液压加 载装置。
1、电磁式激振器
组成:电磁式激振 器由磁系统(励磁 线圈、铁芯、磁极 板)、动圈(工作 线圈)、弹簧、顶 杆等部件组成。
第七节 电磁加载法
工作原理:在励磁线圈中通入稳定的直流电,使在铁芯与磁极板的 空隙中形成一个强大的磁场。与此同时,由低频信号发生器输出一 个交变电流,经功率放大器放大后输入工作线圈,这时工作线圈即 按交流的谐振规律在磁场中运动并产生一电磁感应力,使顶杆推动 试件产生振动。

利用卷扬机加载图示
(2)螺旋千斤顶加载---加载值的大小可用测力计测定。
第四节 机械力加载法
(3)螺旋、弹簧加载 ----弹簧加载法常用于构件的持久荷载试验。
第四节 机械力加载法
机械力加载法特点及注意事项:
1.设备简单,容易实现; 2.通过索具加载时,很容易改变荷载作用方向; 3. 工作应在线弹性范围内; 4.缺点是荷载值不大,荷载作用点产生变形时, 会引起荷载值的改变。
第五节 惯性力加载法
惯性力加载分为冲击力加载和离心力加载。
1、冲击力加载
冲击力加载的特点:荷载作用的时间极为短促,在它的作用 下被加载结构产生自由振动,适用于进行动力特性的试验。 初位移加载法(张拉突缷法):使结构变形而产生一个人为 的初始强迫位移,然后突然释放,使结构在静力平衡位置附 近作自由振动。
建筑 结构
试验
为了察看某事 的结果或某物 的性能而从事 某种活动。
第2 章
结构试验的加载设备和试验装置
学习目的和要求:P247
本章解决是如何把荷载加到试验对象上,即介绍结 构试验的加载设备和试验装置。 课程内容分9节来讲,即:概述、重力加载法、液 压加载法、机械力加载法、气压加载法、惯性力加 载法、电磁加载法、其它加载法及结构试验装置和 试验台座。
张拉突卸法特点:
结构自振时荷载已经不再依附在结构上,适用于刚度不大的结 构,用较小的力使结构产生振动。 注意:加载时在一个平面内,避免在另一个面内产生振动。
第五节 惯性力加载法
初速度加载法(突加荷载法) 利用摆锤或落重的方法使结构在瞬时内受到水平或 垂直的冲击,产生一个初速度,同时使结构获得所需 的冲击荷载。
脉冲频率:根据试验要求在100——500次/分范围内任意选择。
第三节 液压加载法
四、电液伺服液压系统
电液伺服阀工作原理: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对结构施 加荷载。 电液伺服阀根据输入电流的极性控制液压油的流向,根据输入电流的大小 控制液压油的流量,且其流量与输入电流基本成比例变化。
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