建筑结构试验课件第三章结构试验的荷载设备

第二章试验荷载与加载2.1概述工程结构试验为模拟结构在实际受力工作状态下的结构反应，必须对试验对象施加荷载，结构荷载试验是结构试验的基本方法。工程试验用的荷载形式、大小、加载方式是根据试验目的要求，以便更好地模拟原有荷载等因素选择。第二章荷载与加载第二章试验荷载与加载教学内容2.1．重物加载2.2．机械式加载2.3．气压加载2.4．液压加载：包括液压加载的分类，液压系统，液压加载器荷载的标定。2.5．动荷加载方法：包括惯性力加载，激振器加载（机械式激振器，电磁式激振器），爆炸加载。2.6．加载辅助设备：荷载支承装置，荷载传递装置2.7．试件支承装置。第二章荷载与加载第二章试验荷载与加载重点：重物加载，液压加载的分类，液压系统，液压加载器荷载的标定，荷载支承装置，荷载传递装置，试件支承装置。难点：动荷加载方法第二章荷载与加载第二章试验荷载与加载1．熟练掌握重物加载，液压加载的分类，液压系统，液压器荷载的标定。2．熟练掌握荷载支承装置，荷载传递装置，试件支承装置。3．掌握机械式加载，气动加载，动荷加载第二章荷载与加载2.1概述结构试验中的加载方法：重力加载法；气压加载法；液压加载法；电磁加载法；惯性力加载法；人激振动加载法；机械力加载法；环境随机振动激振法。第二章荷载与加载2.1概述正确选用试验的荷载设备和加载方法要求：1、荷载图式与结构设计计算荷载图式所产生的内力值一致或接近；2、荷载传力方式和作用点明确；3、荷载分级分度值满足量测精度，加载设备有强度储备；4、加载装置安全可靠（强度、变形、刚度）；5、设备操作方便，便于加卸、控制；6、采用现代先进技术，减轻劳力，提高质量。第二章荷载与加载2.2重力加载包括重力直接加载法和杠杆加载法直接加载法应注意避免因荷重块产生拱作用而改变荷载分布。杠杆加载法结构变形后荷载不改变，但无法自行卸载。第二章荷载与加载2.2重力加载重力加载法第二章荷载与加载2.2重力加载杠杆加载法第二章荷载与加载2.3液压加载目前结构试验中最常用的加载方法；可适用于静、动载试验，吨位可大、可小；液压加载方法：♦液压加载系统和试验台座；♦结构试验机系统。第二章荷载与加载2.3液压加载液压加载装装置♦液压加加载器；♦液压加加载系统；；♦结构试试验机；♦电液伺伺服液压系系统；♦地震模模拟振动台台。第二章荷载载与加载2.3液压加载2.3.1液压加载器器千斤顶第二章荷载载与加载2.3液压加载2.3.1液压加载器器电动泵第二章荷载载与加载2.3液压加载2.3.1液压加载器器双向液压加加载器第二章荷载载与加载2.3液压加载2.3.2液压加载系系统组成部分♦液压加加载器♦液压控控制台♦反力架架♦台座适用于各类类结构的静静载试验（（包括拟静静力试验））第二章荷载载与加载2.3液压加载2.3.3大型结构试试验机1.测试空间:120x120x120cm2.1200吨主油压缸缸,铸钢本体3.行程:300mm4.闭回路电液液伺服油压压系统第二章荷载载与加载2.3液压加载2.3.3大型结构试试验机第二章荷载载与加载2.3液压加载2.3.3大型结构试试验机第二章荷载载与加载2.3液压加载2.3.4电液伺服液液压系统电液伺服加加载器控制系统液压源直接控制负负荷、应变变、位移。自动控控制。第二章荷载载与加载2.3液压加载2.3.4电液伺服液液压系统电液伺服加加载器第二章荷载载与加载2.3液压加载2.3.4电液伺服液液压系统电液伺服阀阀第二章荷载载与加载2.3液压加载2.3.5地震模拟振振动台第二章荷载载与加载2.3液压加载2.3.5地震模拟振振动台美国MTS公司三向六六自由度维模模拟地震振振动台，台面尺寸4m×4m，最大试件质质量25t。第二章荷载载与加载2.4惯性力加载载利用运动物物体质量的的惯性施加加动力荷载载2.4.1冲击力加载载法1、初位移加载载法第二章荷载载与加载2.4惯性力加载载2.4.1冲击力加载载法2、初速度加载载法第二章荷载载与加载2.4惯性力加载载♦3、反冲激振法法反冲激振法法就是爆炸炸加载。利用火药药或炸药使使之燃烧或或引起爆炸炸，产生冲冲击荷载作作用于试验验结构或建建筑物。炸炸药爆炸后后以应力波波或冲击波波的形式作作用于试验验结构或建建筑物，而而火药燃烧烧是通过火火箭激振加加载器以激激振力的形形式作用于于结构或建建筑物。火箭激振加加载也称为为反冲激振振器加载，，是利用火火箭发动机机的原理对对试验结构构施加荷载载的。第二章荷载载与加载2.4惯性力加载载2.4.2离心力加载载法♦优点：：结构简单单，容易产产生较大振振幅和激振振力；♦缺点：：频率低，，振幅调节节难，只能能产生简谐谐荷载。第二章荷载载与加载2.4惯性力加载载2.4.2直线位移惯惯性力加载载法♦激振力力大，但频频率较小（（<1HZ），且设备备笨重。第二章荷载载与加载2.5机械力加载载法常用机具包包括：吊链（葫葫芦）、卷卷扬机、花花篮螺丝、螺旋千千斤顶、弹弹簧等；适用于施加加水平荷载载；优点点：设备简简单，集中中力的方向向便于控制制；缺点点：荷载较较小，加卸卸载速度慢慢，荷载作作用点的变变形会引起起荷载值的的较大改变变。第二章荷载载与加载2.6气压加载法气压加载法法：利用压缩缩空气加加载，利利用抽真真空产生生负压加加载；适用于平平板、壳壳体等平平面结构构施加均均布荷载载；优优点：加加、卸载载方便，，荷载稳稳定、安安全，结结构破坏坏时能够够自动卸卸载；缺缺点：加加载面无无法观测测。第二章荷荷载与加加载2.7电磁力加加载法2.7.1电磁式激激振器磁系统（（励磁线线圈、铁铁心、磁磁极板））、动圈圈（工作作线圈））、弹簧簧、顶杆杆。第二章荷荷载与加加载2.7电磁力加加载法2.7.2电磁振动动台第二章荷荷载与加加载2.8人激振动动加载法法利用人自自身在结结构上的的有规律律的活动动与结构构自振周周期同步步运动，，产生惯惯性力，，形成共共振试验验的振幅幅。第二章荷荷载与加加载2.9环境随机机振动激激振法环境也称称为脉动动法。微小的地地震活动动、车辆辆人流来来往扰动动运动振幅幅极为微微小，频频谱丰富富，地面面脉动。。测定动力力特性由地面脉脉动产生生建筑物物脉动，，再对其其进行模模态参数数识别。。第二章荷荷载与加加载2.10荷载支承承设备和和试验台台座支座；荷载支承承机构；；结构试验验台座；；现场试验验荷载装装置。第二章荷荷载与加加载2.10荷载支承承设备和和试验台台座2.10.1支座支墩：简简易支座座，钢或或钢筋砼制作作，现场场试验多多为砖砌体；支座作用用形式：：滚动铰铰支座、固定定铰支座座、球铰铰支座。第二章荷荷载与加加载2.10荷载支承承设备和和试验台台座2.10.1支座对铰支座座的基本本要求（（课本P58－59）♦必须须保证结结构在支支座处能能自由转转动；♦必须须保证结结构在支支座处力力的传递递；♦构件件支座处处铰的上上下垫板板要有一一定刚度度；♦滚轴轴长度，，一般取取为试件件支承处处截面宽宽度；♦滚轴轴直径，，可按表表选用，，并进行行强度验验算。第二章荷荷载与加加载2.10荷载支承承设备和和试验台台座2.10.1支座第二章荷荷载与加加载2.10荷载支承承设备和和试验台台座2.10.2荷载支承承机构又称反力力架或荷荷载架；；试验室试试验♦反力力架（由由横梁立立柱组成成）；♦抗弯弯大梁或或空间桁桁架式台台座（适适用于中中小型构构件）、、试验台台座。现场试验验♦反力力支架（（包括平平衡重、、锚固桩桩头、现现浇地梁梁和箍架架等）。。第二章荷荷载与加加载2.10荷载支承承设备和和试验台台座2.10.2荷载支承承机构槽式试验验台座：：第二章荷荷载与加加载2.10荷载支承承设备和和试验台台座2.10.2荷载支承承机构竖向反力力架：立柱横梁第二章荷荷载与加加载2.10荷载支承承设备和和试验台台座2.10.2荷载支承承机构水平反力力架第二章荷荷载与加加载2.10荷载支承承设备和和试验台台座2.10.3试验台座座抗弯大梁梁式台座座和空间间桁架式式台座：：♦适用用于中小小型构件件试验，，跨度短短、荷载载小；♦特点点：自平平衡式，，对支座座和支承承条件无无要求。。第二章荷荷载与加加载2.10荷载支承承设备和和试验台台座2.10.3试验台座座抗弯大梁梁式台式支座座：第二章荷荷载与加加载2.10荷载支承承设备和和试验台台座2.10.3试验台座座板式试验验台座：：RC板或PC板（厚板板），由由结构自自重和刚刚度来平平衡所施施加的荷荷载。槽式试验验台座：：加载点可可沿台座座纵向移移动，但但由于地地脚螺丝丝较松，，不适用用于动力力荷载试试验。地脚螺丝丝式试验验台座：：可适用于于静力试试验和动动力试验验，但试试件就位位灵活性性差，螺螺丝受损损后修复复困难。。箱式试验验台座：：♦特点点：承载载力高、、刚度大大、台座座空间利利用率高高，但安装和移移动设备备困难。。第二章荷载与加加载2.10荷载支承设备和和试验台座2.10.3试验台座抗侧力试验台座座♦作用：通过过拉压千斤顶或或电液伺服加载载系统对试件施施加模拟地震作作用的低周反复复荷载，进行拟拟动力和拟静力力试验。♦试验台座采采用RC或PC的实体墙或箱形形墙，有L型、U型等。第二章荷载与加加载2.10荷载支承设备和和试验台座2.10.3试验台座槽式试验台座高出地面500mm第二章荷载与加加载2.10荷载支承设备和和试验台座2.10.3现场试验的荷载载装置关键问题：如何何提供支座反力力。解决方法：♦平衡重式♦压桩作为地地锚♦成对试