中南大学结构试验课件第2章试验荷载及其设备

1、结构试验中南大学土木工程学院2012CentralSouthUniversity二、试验荷载及设备2.1 荷载概论2.2 常见加载方式与设备2.3 支撑设备和试验台座泗浦rwris,板CentralSouthUniversity金卷）会皆一.2.1荷载概论结构上的作用：结构的功能:承受结构上的作用，并保证结构安全、适用、耐久。工程结构产生各种效应的原因统称为结构上的作用,包括直接作用和间接作用。结构上作用的分类结构上的作用1直接作用./>_施加在结构结构自重上的作用1结构试验所关心的重点间接作用11温度变化、不均匀沉降1结构内部物理化学变化:小量:工'三.-nrFi.!：n-r-

2、：z,k1.祖二CentralSouthUniversity中2.1荷载概论结构上作用的分类直接作用：施加在结构上的集中力或分布力；主要指自重和各种载荷的作用。可以分为静载和动载间接作用：引起结构外加变形或约束变形的作用，例如温度的变化、混凝土的收缩或徐变、地基的变形、焊接变形等CentralSouthUniversity己2.1荷载概论静力荷载：不引起结构加速度或加速度可忽略工程结构的主要任务就是承担直接作用直接作用Y动力荷载：加速度不可忽略直接作用中通常起主导作用的是静载荷，但引起结构破坏的往往又是动力荷载。冷却塔在风荷载作用下的破坏桥梁的风毁FerrybridgePowerstation

3、,Nov.11,1965Tacomabridge»19402012.8.24哈尔滨阳明滩大桥,“结构试验”就是利用各种手段对结构实际工作状态进行模拟，测定结构的工作性能，确定结构变至、内力、承载能力等变化规律。静载试验VS动载试验CentralSouthUniversity2.1荷载概论询d1rM砌静载加载类型研究结构的强度、冈U度、稳定等问题的研究性试验和鉴定性试验。注意：须确定荷载类型、加载位置、加载图式等问题。将在第4章中详细讨论。动载研究结构动力特性或动力相应等问题的试验。注意：常见动载有地震、风、机械振动、爆炸等。将在第5章中详细讨论。CentralSouthUnivers

4、ity目2荷载概论常见静载试验:CentralSouthUniversity目2.1荷载概论常见静载试验:试比较两种试验的异同点:二=.*-5t£8lCf逑呈三星Contra!SouthUniversity=2荷载概论常见动载试验:反复荷载下承受较大剪力的梁柱节点试验ControlSouthUniversity32荷载概论常见动载试验:CentralSouthUniversity荷载概论常见动载试验:常见加载方式与设备2.2.1 重力加载法2.2.2 液压加载法2.2.3 其他加载法重点了解各加载方法的特点、适用情况、注意事项等。CentralSouthUniversity=2.2常

5、见加载方式与设备2.2.1重力加载法利用物体本身的重量施加在结构上作为载荷。特点：荷载稳定，不会因结构变形而减小，不影响结构的自由变形，适用：长期荷载和均布荷载试验。重物可以直接施加或者通过杠杆间接施加于试验结构或构件上。CentralSouthUniversity=2.2常见加载方式与设备2.2.1重力加载法实验室试验：常用标准铸铁法码、混凝土块、水箱、沙箱等现场试验：就地取材，常用砂、石、砖块等建筑材料，或是钢锭、铸铁、废构件等。CentralSouthUniversity2.2常见加载方式与设备2.2.1重力加载法用块状材料做均布加载装置=2.2常见加载方式与设备块状材料直接分垛堆放，垛

6、宽度（L/6,垛间距50-100mm;颗粒材料装袋或装无底箱。P23.CentralSouthuniversity2.2.1重力加载法用水做均布加载装置I一平板试件；2防水布；3水；4水池壁；5水位标尺多用于大面积的平板均布荷载试脸，如：楼面、平屋面等。常见加载方式与设备2.2.1重力加载法CentralSouthUniversityI一重物；2试件；3一支座；4一支墩；5荷载盘；6一支架A2.2常见加载方式与设备2.2.1重力加载法1.试件2.支座3.重物4.吊篮5.分配梁CentralSouthUniversity2.2常见加载方式与设备2.2.1重力加载法利用杠杆的重力加载2.2常见加载

7、方式与设备2.2.1 重力加载法注意事项(1)当采用铸铁祛码、砖块、袋装水泥等作均布荷载时应注意重物尺寸和堆放距离。以防止试件变形后引起拱作用而产生卸载影响。(2)当采用砂、石等松散颗粒材料作为均布荷载时，宜采用袋装堆放，以防止砂石材料摩擦角引起拱作用而产生卸载影响以及砂石重量随环境湿度不同而引起的含水率变化，造成荷载不稳定。“一常见加载方式与设备2.2.2 重力加载法注意事项(3)利用水作均布荷载试验，当结构产生较大变形时，要注意水荷载的不均匀所产生的影响。(4)采用杠杆加载方法时，杠杆应保证有足够的刚度，杠杆比一般不宜大于5。三个支点应在同一直线上，避免因结构变形杠杆倾斜而导致杠杆放大，比

8、例失真，保持荷载稳定、准确。(5)用重物加载进行破坏试验时，在加载试验结构的底部均应有保护措施，防止倒塌造成事故。ControlSouthUniversity32.2常见加载方式与设备2.2.2液压加载法是目前结构试脸中应用比较普遍和理想的加载方法。优点:利用油压使液压加载器(千斤顶)产生较大的荷载，操作安全方便。能产生较大的荷载，试验操作安全方便，加载速度快。特别是对于大型结构构件试验，当要求荷载点数多、吨位大时更为合适。尤其是电液伺服加载系统能模拟地震荷载、海浪波动等不同特性的动力荷载。ControlSouthUniversity2.2常见加载方式与设备2.2.2液压加载法手动液压加载器P

9、262先拧紧放油阀，掀动手动油泵的手柄，使储油缸中的油通过单向阀压入工作油缸，推动活塞上升。通常，最大出力可到5000kN,行程20cm.ControlSouthUniversity2.2常见加载方式与设备2.2.2液压加载法电动液压加载器：1、单向加载器 构造比较简单，由活塞和工作油缸两部分组成。而储油缸、油泵、阀门等另外单独配置。 活塞行程较大，可倒置安装。 可做多点加载，可用多个加载器组成同步加载系统，适应多点加载。CentralSouthUniversity02.2常见加载方式与设备2.2.2液压加载法电动液压加载器：2、双向加载器P26为满足结构抗震试验施加低周反复荷载的需要，可采用

10、双向作用的液压加载器。它的特点是在油缸的两端各有一个送油孔，设置油管接头，可通过油泵与换向阀交替进行供油，由活塞对结构产生拉压双向作用施加反复荷载。2.2常见加载方式与设备2.2.2液压加载法应用举例11.试件2演动校支座呈固定位支座4.支地5分第梁承动快文座6分比梁固定校支座7.篆板8,分配梁3根猱）0,液压加载器11.拉杆12.台原CentralSouthUniversity中2.2常见加载方式与设备2.2.2液压加载法应用举例22.2.2液压加载法应用举例3CentralSouthUniversityCentralSouthUniversity特点:响应快，灵敏度高、量测和控制精度好、出

11、力大、波形多、频带宽、可与计算机联机。投资大、维护费用高。2.2常见加载方式与设备1.冷却器2.电动机X高压油泵1.电液伺服阀5.液压加载器6.试验结构7.荷重传感器8.位移传感器9.应变传感器1。.荷载调节器11.位移调节器12.应变调节器13.记录及显示装置14.指令发生器13.伺服控制器16.试脸台座图2-15电液伺服加载系统工作原理H2.2常见加载方式与设备2.2.2液压加载法电动液压加载器：3、电液伺服加载系统P29伺服机构(servomechanism):系指经由闭回路.控制方式达到对一个机械系统位置、速度或加速度实现控制的系统。电液伺服液压加载系统是一种比较理想的试脸设备，它可以

12、较为精确地模拟所受的实际荷载(静荷载与动荷载)，如模拟地震、海浪等复杂荷载。University传感器二加载时，通过传感器（如荷载、位移、应变、加速度等传感器）量测某一物理量作为反馈信号，以电参量的方式实时与指令信号（试险要求控制达到的设定量）进行比较，从而自动修正电液伺服阀的工作状态，使液压加载器活塞的动作趋向于传感器量测的物理量并与指令信号相一致。因此，它可以精确模拟结构构件所承受的实际荷载。在结构抗震试验中的地震模拟振动台试脸、结构拟动力试验和结构伪静力试脸得到应用。CentralSouthUniversity=2.2常见加载方式与设备2.2.2液压加载法电动液压加载器：3、电液伺服加载系统P29ControlSouthUniversity2.2常见加载方式与设备2.2.3其他加载法（P32P39）冲击力加载法：1.初位移加载法；2.初速度加载法离心加载法