第二章 土木工程试验测试仪器与设备
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5．能方便调节以满足加载分级、及荷载速率控制的要求， 并满足分级精度的要求。
2.1试验加载设备
常用的静力加载方法众多，主要有: • 重物加载 • 液压加载 • 机械器具加载 • 气压加载 • 拆除施工支架加载等。
2.1试验加载设备/重物加载
• 重物加载及其设备 可用于静载试验加载的重物很多，常用的 有：铁块（砝码）、混凝土块、砖、袋装 水泥、砂石料、水等 ,甚至废构件
反力装置：主要有反力墙、反力台座、门式刚架、 反力架和相应的各种组合类型。
(a)活动铰支座，(b)固定铰支座，(C)球铰支座
1-试件，2-上支座刀口，3-下支座刀口，4-支墩，5-杠杆
1-滚轴，2-钢球，3-试件，4-固定球铰 板的支座布置方式
1-受扭试验构件，2-垫板，3-转动支座盖板， 4-滚轴，5-弧形台座
第二章 土木工程试验测试仪器与设备
2.1试验加载设备 • 静载试验加载设备 • 动载试验加载设备 • 加载辅助设备
2.1试验加载设备
• 静载试验加载方法与设备
加载设备必须满足以下基本要求：
1．所用设备必须能够实现试验大纲要求的荷载布置，满 足对荷载等效的要求，包括荷载传递方式、边界条件、相关 截面内力的等效等；
2.1试验加载设备/重物加载
1-试件，2-侧向支撑，3-防水薄膜，4-水
用水施加均布荷载
2.1试验加载设备/重物加载
• 重力加载系统的优点是设备简单，取材方 便，荷载恒定，加载形式灵活。
• 重力加载的缺点是荷载量不能很大，操作 笨重而费工。此外，当采用重力加载方式 试验时，一旦结构达到极限承载能力，因 荷重不会随结构变形而自动卸载，容易使 结构产生过大变形而倒塌。
2.1试验加载设备/液压加载
• 液压加载系统
主要是由储油箱、高压油泵、液压加载器、测力
装置和阀门通过高压油管连接组成。
2.1试验加载设备/液压加载
大型结构试验机
结构长柱试验机 1-试验机架 2-液压加载器 3-液压操纵台
2.1试验加载设备/液压加载
电液伺服加载系统
主要分三部分：作动器、控制系统、液压系统。其中： 作动器为电液伺服，是电液伺服实验系统的动作执行 者。 控制器主要是对电液伺服作动器提供命令信号，指挥 电液伺服作动器完成期望的实验加载过程，可以是模拟的 也可以是数字的（电脑）。 液压系统为整个实验系统提供液压动力，包括液压(油) 源、分油器、液压管路(硬/软)和测量仪器等。
L
L
2.1试验加载设备/重物加载
5~15cm
≤Байду номын сангаас/6
L
图2.4.2 重物施加均布荷载
2.1试验加载设备/重物加载
（a）直接施加集中荷载 1试件，2支座，3重物，4加载托盘，5分配梁
2.1试验加载设备/重物加载
（b）利用杠杆加载
1试件，2支墩，3支座，4分配梁支座，5分配梁，6加载点， 7杠杆，8加载重物，9杠杆拉杆，10杠杆平衡重，11 钢销 (支点)
• 环境激励（脉动法）：利用环境振动对结 构产生的激励，可以用于结构动力特性测 试，包括固有频率、振型、阻尼比。
2.1试验加载设备/辅助设备
• 加载辅助设备 支座：按作用方式不同有滚动铰支座、固定铰支
座、球铰支座和刀口支座（固定铰支座的一种特定 形式）几种。
支墩：常用钢或钢筋混凝土制作，现场试验也可 以临时用砖砌成，高度应一致，并应方便观测和安 装量测仪表。支墩上部应有足够大的平整的支承面， 在制作时最好辅以钢板。
2．产生的荷载应当满足试验的准确度、精度的要求，并 能保持相对稳定性，即不会随时间、环境条件的变化、结构 的变形而产生变化，保证荷载值的相对误差不超过±5%；
3．加载设备必须具备足够的刚度、强度和稳定性能，保 证试验使用的安全可靠；
4．加载设备不能参与结构的工作，以致改变结构的受力 状态或使结构产生次内力；
受扭试验转动支座构造
(a) 单向刀口支座
(b) 双向刀口支座
(c)刀口支座
1-试件，2-刀口座，3-调整螺丝，4-刀口 柱和压杆试验的铰支座
几种典型的试验加载装置
抗弯大梁台座的荷载试验装置
箱式结构试验台座
2.1试验加载设备/液压加载
• 液压加载器(千斤顶 ):单向作用/双向作用 主要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。荷载值由油 压表示值和加载器活塞受压底面积求得，也 可由液压加载器与荷载承力架之间所置的测 力计直接测读；或用传感器将信号输给电子 仪表显示，也可由记录器直接记录。
用弹簧施加荷载 1-试件，2-荷载承力架 3分配梁，4-加载弹簧 5-仪表架，6-挠度计
2.1试验加载设备/液压加载
气压加载设备
2.1试验加载设备/液压加载
通过拆除施工支撑进行加载
2.1试验加载设备/动力加载
• 动力加载方法与设备 产生自由振动的加载方法 产生简谐激励的方法 模拟随机激励的方法 环境激励（脉动法）
2.1试验加载设备/动力加载
• 产生自由振动的加载方法：用于结构动力 特性测试，但一般只能测到低阶自振频率、 阻尼比。
1冲击加载：在很短的时间内完成加载和卸载， 在结构上产生一个脉冲激励，使结构产生 自由振动；可采用：重物撞击、爆炸产生、 小火箭反冲等等。
2突卸荷载、在很短的时间内完成卸载，同样 能使结构产生自由振动；可采用悬挂重物 突然脱落、千斤顶突卸油压等。
2.1试验加载设备/液压加载
美国MTS公司生产的作动器
1活塞杆端头，2进出油孔， 3活塞杆，4软垫，5活塞密封， 6活塞杆轴承，7高压密封， 8低压密封，9回流孔， 10线性可调差接变压器， 1 1密封管，12固定盘
2.1试验加载设备/液压加载
• 机械器具加载设备
常用机具：吊链、卷扬机、绞车、花篮螺丝、螺 旋千斤顶及弹簧
2.1试验加载设备/液压加载
• 液压加载设备 液压加载主要用于施加集中荷载，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，特别是对 于大型结构构件试验要求荷载点数多，吨位 大时更为合适。
缺点不太适合长时间稳定的持续荷载
2.1试验加载设备/液压加载
• 液压加载器(千斤顶 ) • 液压加载系统 • 大型结构试验机 • 电液伺服加载系统
2.1试验加载设备/动力加载
• 产生简谐激励的方法：通过扫频方式，使 结构产生共振，来检测结构动力特性，包 括：固有频率、阻尼比、振型等。
1通过旋转偏心轮的离心力产生简谐激励。
2.1试验加载设备/动力加载
2电磁激振器加载
2.1试验加载设备/动力加载
• 液压振动台：用于地震模拟试验、其它动 载试验的加载，可以施加简谐激励、随机 激励。
2.1试验加载设备
常用的静力加载方法众多，主要有: • 重物加载 • 液压加载 • 机械器具加载 • 气压加载 • 拆除施工支架加载等。
2.1试验加载设备/重物加载
• 重物加载及其设备 可用于静载试验加载的重物很多，常用的 有：铁块（砝码）、混凝土块、砖、袋装 水泥、砂石料、水等 ,甚至废构件
反力装置：主要有反力墙、反力台座、门式刚架、 反力架和相应的各种组合类型。
(a)活动铰支座，(b)固定铰支座，(C)球铰支座
1-试件，2-上支座刀口，3-下支座刀口，4-支墩，5-杠杆
1-滚轴，2-钢球，3-试件，4-固定球铰 板的支座布置方式
1-受扭试验构件，2-垫板，3-转动支座盖板， 4-滚轴，5-弧形台座
第二章 土木工程试验测试仪器与设备
2.1试验加载设备 • 静载试验加载设备 • 动载试验加载设备 • 加载辅助设备
2.1试验加载设备
• 静载试验加载方法与设备
加载设备必须满足以下基本要求：
1．所用设备必须能够实现试验大纲要求的荷载布置，满 足对荷载等效的要求，包括荷载传递方式、边界条件、相关 截面内力的等效等；
2.1试验加载设备/重物加载
1-试件，2-侧向支撑，3-防水薄膜，4-水
用水施加均布荷载
2.1试验加载设备/重物加载
• 重力加载系统的优点是设备简单，取材方 便，荷载恒定，加载形式灵活。
• 重力加载的缺点是荷载量不能很大，操作 笨重而费工。此外，当采用重力加载方式 试验时，一旦结构达到极限承载能力，因 荷重不会随结构变形而自动卸载，容易使 结构产生过大变形而倒塌。
2.1试验加载设备/液压加载
• 液压加载系统
主要是由储油箱、高压油泵、液压加载器、测力
装置和阀门通过高压油管连接组成。
2.1试验加载设备/液压加载
大型结构试验机
结构长柱试验机 1-试验机架 2-液压加载器 3-液压操纵台
2.1试验加载设备/液压加载
电液伺服加载系统
主要分三部分：作动器、控制系统、液压系统。其中： 作动器为电液伺服，是电液伺服实验系统的动作执行 者。 控制器主要是对电液伺服作动器提供命令信号，指挥 电液伺服作动器完成期望的实验加载过程，可以是模拟的 也可以是数字的（电脑）。 液压系统为整个实验系统提供液压动力，包括液压(油) 源、分油器、液压管路(硬/软)和测量仪器等。
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2.1试验加载设备/重物加载
5~15cm
≤Байду номын сангаас/6
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图2.4.2 重物施加均布荷载
2.1试验加载设备/重物加载
（a）直接施加集中荷载 1试件，2支座，3重物，4加载托盘，5分配梁
2.1试验加载设备/重物加载
（b）利用杠杆加载
1试件，2支墩，3支座，4分配梁支座，5分配梁，6加载点， 7杠杆，8加载重物，9杠杆拉杆，10杠杆平衡重，11 钢销 (支点)
• 环境激励（脉动法）：利用环境振动对结 构产生的激励，可以用于结构动力特性测 试，包括固有频率、振型、阻尼比。
2.1试验加载设备/辅助设备
• 加载辅助设备 支座：按作用方式不同有滚动铰支座、固定铰支
座、球铰支座和刀口支座（固定铰支座的一种特定 形式）几种。
支墩：常用钢或钢筋混凝土制作，现场试验也可 以临时用砖砌成，高度应一致，并应方便观测和安 装量测仪表。支墩上部应有足够大的平整的支承面， 在制作时最好辅以钢板。
2．产生的荷载应当满足试验的准确度、精度的要求，并 能保持相对稳定性，即不会随时间、环境条件的变化、结构 的变形而产生变化，保证荷载值的相对误差不超过±5%；
3．加载设备必须具备足够的刚度、强度和稳定性能，保 证试验使用的安全可靠；
4．加载设备不能参与结构的工作，以致改变结构的受力 状态或使结构产生次内力；
受扭试验转动支座构造
(a) 单向刀口支座
(b) 双向刀口支座
(c)刀口支座
1-试件，2-刀口座，3-调整螺丝，4-刀口 柱和压杆试验的铰支座
几种典型的试验加载装置
抗弯大梁台座的荷载试验装置
箱式结构试验台座
2.1试验加载设备/液压加载
• 液压加载器(千斤顶 ):单向作用/双向作用 主要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。荷载值由油 压表示值和加载器活塞受压底面积求得，也 可由液压加载器与荷载承力架之间所置的测 力计直接测读；或用传感器将信号输给电子 仪表显示，也可由记录器直接记录。
用弹簧施加荷载 1-试件，2-荷载承力架 3分配梁，4-加载弹簧 5-仪表架，6-挠度计
2.1试验加载设备/液压加载
气压加载设备
2.1试验加载设备/液压加载
通过拆除施工支撑进行加载
2.1试验加载设备/动力加载
• 动力加载方法与设备 产生自由振动的加载方法 产生简谐激励的方法 模拟随机激励的方法 环境激励（脉动法）
2.1试验加载设备/动力加载
• 产生自由振动的加载方法：用于结构动力 特性测试，但一般只能测到低阶自振频率、 阻尼比。
1冲击加载：在很短的时间内完成加载和卸载， 在结构上产生一个脉冲激励，使结构产生 自由振动；可采用：重物撞击、爆炸产生、 小火箭反冲等等。
2突卸荷载、在很短的时间内完成卸载，同样 能使结构产生自由振动；可采用悬挂重物 突然脱落、千斤顶突卸油压等。
2.1试验加载设备/液压加载
美国MTS公司生产的作动器
1活塞杆端头，2进出油孔， 3活塞杆，4软垫，5活塞密封， 6活塞杆轴承，7高压密封， 8低压密封，9回流孔， 10线性可调差接变压器， 1 1密封管，12固定盘
2.1试验加载设备/液压加载
• 机械器具加载设备
常用机具：吊链、卷扬机、绞车、花篮螺丝、螺 旋千斤顶及弹簧
2.1试验加载设备/液压加载
• 液压加载设备 液压加载主要用于施加集中荷载，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，特别是对 于大型结构构件试验要求荷载点数多，吨位 大时更为合适。
缺点不太适合长时间稳定的持续荷载
2.1试验加载设备/液压加载
• 液压加载器(千斤顶 ) • 液压加载系统 • 大型结构试验机 • 电液伺服加载系统
2.1试验加载设备/动力加载
• 产生简谐激励的方法：通过扫频方式，使 结构产生共振，来检测结构动力特性，包 括：固有频率、阻尼比、振型等。
1通过旋转偏心轮的离心力产生简谐激励。
2.1试验加载设备/动力加载
2电磁激振器加载
2.1试验加载设备/动力加载
• 液压振动台：用于地震模拟试验、其它动 载试验的加载，可以施加简谐激励、随机 激励。