结构试验的加载设备

第二章结构试验的加载设备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。一、概述作用直接作用间接作用结构自重建筑物面的活荷载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混凝土收缩支座沉降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。加载设备分类按荷载性质分：静力试验设备、动力试验设备。按加载方法分：重力加载、普通液压加载、电液伺服加载、人工爆炸加载、惯性力加载、电磁系统激振、压缩空气或真空加载、机械力加载、地震模拟振动台等。

二、重力加载重力加载概念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

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。间接狱重力掉加载珠法利用口杠杆效将荷劲重放权大后狡作用纪在结仇构上床。重力茫加载叹系统龙优缺豪点优点盆：设遗备简盆单、外取材朵方便议、荷从载恒济定及纵加载跃形式扬灵活欲。缺点皇：荷骡载量沙不能蚕很大湾，操雁作笨驶重而肝费工陆。重力壮加载美的要侮求加载巨重物培的重梳量不却随时盗间变疼化。短砂、岗石、济砖等范应控戴制其欢含水属量，魔液体鞭加载催应有壶防水笨渗漏搅措施私。加载骡重物腔堆放悲时，炒应防肠止重投物起花拱产鹿生卸片荷作多用。耳砂、宗石等跑粒状答材料毒应采惹用容钥器分勿装，垒逐级前称量盒，规宇则堆筐放；范砖、盲砝码微等块显状材寒料应图整齐唇堆放久，并蛮留空魄隙（30饱~5后0m看m）.水作份为均拒布荷姑载时箭，不趴应含浴泥沙在。称量吸重物械的衡拦器，隶示值逐误差滥应小笨于±1款%。三、液压占加载液压蝴千斤馋顶的涛构成：由活圣塞、索油缸虾和密狸封装暮置构书成。液压千斤蕉顶的信工作留原理：用高压颂油泵抄将具霸有一寻定压扣力的辽液压男油压气入液察压加贱载器肤的工墙作油栋缸，旦使之骡推动田活塞包，对园结构喂施加兆荷载咳。F=吉P*鬼AF:对结司构施窃加的精荷载予值；P：液饱压油境压强础；A：活占塞工攀作面瘦积根据沟力的慈产生值方式浮不同良，也术可分蒜为单益作用购式和离双作矩用式膛。单苏作用傲式对乏结构妨施加然单向浮压力滨，用右于结弟构静储力试野验；段双作伤用式邀有两掌个油浊腔和柿两个区供油粉口，扯可用贸于低鸦周反毯复荷料载试柿验。画双作竞用式磁又分败为单歪出杆冈式和阻双出庭杆式白。双作项用双片出杆耍式液机压千逗斤顶：123141—进出油孔；2—活塞；3—活塞杆；4—位移传感器前工作油缸后工作油缸常用谊的液除压加代载设令备：手动业液压横加载歪器（缠千斤猪顶）勤、电仿动液痰压加舒载器求、结晴构试昆验机朴和电柏液伺牛服加烈载器。手动液压辜千斤姑顶：由手视动油闯泵、监液压辱千斤驱顶、眼油路料和压午力表夹组成剩。装置往轻便勺，适球合人颂工搬圾运，按便于并现场衬及高哪空作秋业，司但加踪蝶载能村力一佩般不煮超过绑10跪00燃KN。采用辟电力困驱动法油泵跟，加未载能研力高浑，可躲达10蹦00壳0K字N。电动慈液压额千斤爆顶：大型弯结构贪试验权机：由液组压操席作台阳、液兽压千衫斤顶年、试族验机将架、窜管路翅系统廉组成遥。比陶较典辞型的谱大型辽结构航试验片机是盟结构长柱座试验凡机，国面内普洪遍使化用的恢长柱渡试验辞机是50润00姓kN，试忌件最范大高讲度可帆达6m，用累以进骂行柱售、墙全板、涂砌体流、节善点和贺梁的邀受压杀与受街弯试槽验。试验纤机类型1）散材料抓万能僚试验怕机2）尺结构狭长柱疤试验致机组成始：液泽压操帐纵台彻、大暗吨位堡液压采加载恳器和涨试验芬机架奋。3）护卧式击结构跑试验冶机4）丙结构绒疲劳话试验兼机组成诵：脉相动发制生系要统、控制莲系统胜和千箩斤顶间工作仇系统蚁。电液溪伺服像液压咏加载贤系统1）魔系统择工作逢原理组成旦：液遗压源轻、控煤制系伶统和灾执行臭系统姻。系统现可将糖荷载桐、应瓜变和券位移怨等物难理量宏作为骂控制那参数昨，实孟行自简动控侍制。人计算慰机程而序或像指令模拟番控制悦器指令坟转换迟为电渣信号电液普伺服层阀电信债号转吊换为择液压艺信号电液往伺服耐作动器对试奇件施姻加力泪、位育移或膊应变试件实际的工作叨信号力、位移当等传刘感器烛测双量反庸馈调惜节器调差赢信号普通直液压细加载疾系统泥开环电液屡伺服级振动封台：用来英模拟登地震宜过程是或产踢生人超工地锡震波君。由泛台面馋和基聋础、纹高压柴油源超、管闪路系窝统、跃电液贱伺服卧作动琴器、脾模拟和控制棵系统倦、计颜算机损控制甩系统槐和数彻据采系集系连统组哭成。同济气大学谎实验青室地新震模潮拟振幅动台椒，台唯面尺倒寸4m虾X4厚m，最呜大试含件质家量25扒t。3）优旷缺点优点乡丰：能产套生较宫大的辈荷载呜，试诵验操映作安恋全方具便，嫁加载御速度懒快。岗特别乏是对灶于大扬型结怎构构增件试梨验，腾当要垮求荷镇载点戏数多理、吨板位大愧时更慌为合篮适。怜尤其肃是电架液伺岩服加爸载系胞统能亿模拟剪地震惹荷载息、海蹲浪波禾动等妻不同垫特性铃的动所力荷戒载。缺点犬：投淡资较勇大、恐维护割费用冈高，退使用僻受到息一定孙限制零。4）应潮用可以翁做静惯态、闻动态范、低浙周疲腔劳和弊地震哪模拟婚振动裕台试动验及皂利用钉造波撕机用杂于海甩洋结云构试斯验等宰。四、其他榆加载杆技术机械贡机具草加载机械称加载借机具栗：绞泄车、什卷扬桐机、鲜倒链躬、花嗽篮螺树丝、毫螺旋蚀千斤涂顶及拔弹簧汪等。葫芦股、卷骡扬机寺、倒链永葫芦境、绞车讨和花除篮螺思丝等赌主要逗用于诵远距彩离或卡高耸示结构研加载。联结歼滑轮娇组可慰以改铺变作收用力渴的方鸦向和现拉力姿大小甩。拉虾力大搁小通文常用椅拉力单测力饼计测望定。弹簧油和螺跑旋千孝斤顶刺：弹昨簧与新螺旋抓千斤评顶均龄适用些于施厨加长掌期荷缩慧载。喷螺旋腊千斤催顶由单涡轮恰蜗杆弓等组戴成，绘手动撇顶升啊采用壮类似武普通著手动系液压慨千斤尝顶。帆弹簧反加载境通过惧旋动么螺帽皂，靠黄弹簧学的弹贤力加耍压，槐用百缘瑞分表貌测其倒压缩绕变形期确定油其荷绢载。机械糖机具奴加载兄设备僻简单漫、索洽具加接载时欢易改朱变方旅向。考但荷裁载值营较小递。气压仇模拟矮加载2）凤用真枣空泵久抽出咏试件赶与台瓦座围跨成的仿封闭赌空间岸的空吃气，壶形成逃大气桐压力塞差对后试件欺施加低均匀杀荷载沸。负压1）犹用空肆气压反缩机席对气富包充田气，陪给试父件施赔加均轿匀荷音载。正压优缺岩点优点悔：加挺、卸询载方哨便，进荷载滥稳定委，构兵件破锯坏时定能自脖动卸裙载，横构件攀外表判面便在于观茧察与最安装供仪表津。缺点保：内辱表面例无法们直接祖观察煌。气压翠加载炕特别离适合送于曲食面结赢构加械载。与气压助加载牺需要敢一个煎对试款件无向约束蛙的密马封容禽器或攻气囊刷。惯性薯力加茶载法用于惜对结酬构施够加动践力荷绞载，妙激发吩结构报产生挺动力史反应街，用别来分和析结羽构的牢自振郊频率流、阻刘尼等旧动力灿特性乌参数持。有初塞位移进法、袄初速尝度法氏、反很冲击怪法和桂离心增力法僚。初位朝移法驼：通过滔钢丝钱绳对剪结构廉构件份施加粱拉力碑，使填结构道产生峰一初望始位剪移，鸟然后场突然含释放趴，使淘结构企产生俩自由命振动腐。初速泪度加聋载法：利用摩运动载重物纸对结错构施财加瞬辞间的棒水平娘或垂秤直冲战击，蛙使结赛构产拐生初捆速度鉴而获运得所湖需的汽冲击辅荷载蔬。也叫搏突然温加载唤法，部有摆烧锤法轧和落执锤法赢。摆谜锤法龄应防栗止摆夏锤和繁建筑罪物有威相近慨的自袍振频沫率。迷落锤迅法为白避免剪重物哗下落锐后的狮跳动信，可盒采取盐加砂才垫层喘的措否施。反冲宋击激扣振法遍：也叫详火箭浆激振俭，通欲过点百燃火绩药，该使高炸温高案压气奔体从胡喷管誓口喷巷出，瘦从而叉给结循构施束加反槽冲击带荷载循。离心迎力加玻载法贪：利用厌旋转汗质量屯产生慨的离呈心力首对结摘构施焰加简岛谐振绍动荷载闹。当一免对偏报心质扑量按血相反睡方向越运转方时，景离心夸力将拳产生顽一定赠方向兄的激租振力据。P=威mω2rm曾:偏心源块质网量ω：偏菠心块梯旋转悬角速伤度r：偏排心块辰旋转警半径。通过嘴调整般偏心踏转轮定的位浊置，榜可产竟生水亩平或尘垂直烛的激尸振力竖。多全台同超步激笋振器笼同时爽使用轧时，艰不但踪蝶可提雀高激全振力泥，还跌可扩娇大使都用范闲围。到扭振跌试验爽、水轻平振多动台资。电磁轿加载询法：优点听：频炸率范荣围宽脑、重努量轻日、控移制方雾便、弯可按龄给定乡丰信号信产生客多个座波形筛的激姿振力唇；缺点翁：激炭振力衰不大婚、适拌用于冷小型峡结构英试验宵。工作战原理刺：在锁磁场她中的爽通电究导体毁受到若与磁奋力线处方向娘垂直趣的作到用力骄。电慢磁激永振器倚就是笨根据谨这个叫原理鸡制成妈的。组成识：电磁奸激振赚器由饺励磁咸线圈敲、动用圈、任弹簧经、顶以杆等医组成，可进镰行静殃、动爆载试以验；人激杯振动霸加载薯法：利用稍人的哥身体芳重量驼做与挑结构论自振爪周期酱相近愁的往册复运皇动，爪可产徐生较缠大的持激振挣力，种从而味可能驶产生岂适合台完成辰振动苍试验纲的物释体振出动幅锈值,例如地荡秋给千。环境矩随机遣振动然激振谊法：也叫秧脉动雾法；险大气捞运动酿、河比水流浊动、吩机械稳振动换、汽淋车行迟驶等扯都会督产生仆激振棋力，案并使在结构坦产生预各种订振动誉，通也过精漂密仪甲器的滴记录廉和分回析，糊就可皱以测础定结护构的娃动力龄特性跨。五结构汁试验重荷载波支承扬装置支座吐与支花敦支座农：按牲作用加方式躬不同福可分然为滚照动铰隔支座撒、固革定铰锄支座、球铰往支座纵和刀销口支科座。朴铰支扩座一还般用育钢材时制作焦。（1）铰敏支座东：铰支撑座一婆般用如钢材氧制作猪，其努型式羞有滚梨轴式导和刀殖铰式苍两种稳。板梁庭式铰酸支座受压狗构件饮刀式遭铰支珍座对柱红或墙俩板的积试验蛛时，钢构件昌两端委均应怠采用算刀铰蜜支座逢。刀馋铰支岛座有愈单向膛铰和呆双向哪铰两楚种。系双向洽刀铰倾支座科适用尤于可皂能发扣生双姜向屈恨曲时匙使用弊。柱或隙墙板青偏心势受压线试验孤：可剂以通旦过调鸟节螺检丝来托调整糕刀口峰与试捷件几储何中肿线的衣距离坟，满华足不虽同偏纸心矩影的要震求。短柱忙轴压燥试验酬：如令结构我试验药机上收下压微板之场一已营有球彼铰，昌则短含柱两载端可德不设拳刀铰全支座磁。铰支俱座的眨基本援要求①保害证结认构在棉支座照处自吸由水平移略动（秧滚动炮铰支火座）搏和自由畜转动肢。②保垂证结淹构在宅支座译处力蚊的传克递。③保彻证结量构在狠支承和处局陈部受急压强盟度。④滚轴长协度（弓铰支燥座的绵长度倒）：一般述取等茄于试按件支预承处招截面盯宽度围；⑤垫纹板：惕上垫垫板宽赤度b与试塘件支兴撑宽度一致，长度L不小于R/bfc，厚度闷不小运于垫迎板宽叛度的1/描6，且袜可按牢下式失计算球：d=遇(2衫fca2/f唇)1/恶2(a为滚质轴中如心到碌垫板乌边缘财的距纳离)（2）固偏定支惠座对于持柱或晨框架津等构杰件，倘可用免螺栓盟直接渔固定药于试析验台渔座。灿对于召梁式俗构件导，在委实验归室内禾可利枣用试称验台尝座和惹拉杆朋锚定运装置服模拟贩固定芳端支芬座。柱、兰框架毁固定显支座梁式夏构件各固定肚端支弦座构济造支墩现场小试验惨的支朗墩：雹多用径砖块弯砌筑层或用钉混凝勒土浇陆注而蜓成，里支墩夜上部汁应有松足够成平整肾并应谎垫钢衰板。姨支墩笑本身觉应有廉足够宏的强任度和撤刚度司，支问承底兽面积丈要按百地耐惠力进毁行复悟核验躺算，畜保证米试验哭时各芹支墩遮不发粮生过酬度的用变形亏或不俗均匀喜沉降舞。在拒试验刃荷载券作用尺下，梯支墩呜和地昂基的颜总压殃缩变搞形不凭超过唯试件细挠度泄的1丝式／1狡0。实验离室试含验的繁支墩羡：用冒钢材思或钢腔筋混严凝土起制成服专用天支墩鲁，支池墩的冤高度匆一般山在4配00吓～6驼00届mm妖，以草满足贯仪表质安装惩、观番测和糕加卸慈荷载言的要轮求。双向脆板在度两个殊跨度埋方向狂的高厕差和鱼偏差自应满丘足上芬述要趁求。(3植)连续液梁各肺中间助支敦见应采愁用可嚼调式邀支敦伶，按舞支敦欠反力川的大声小调宴节支爆敦高效度。基本骑要求构：(1沿)支敦葛和地尼基总吃变形想量不绸宜超装过试内件挠政度的1/题10。试妈验使笛用两茧个以锣上支踢敦时卧，各鸣支敦豆应具躁有相者同的匙刚度探。(2插)单向紧简支摩试件慈的两采个铰拥支座挥的高戒差应导符合据设计驳要求桃，其砌偏差笔不宜顿大于浪试件抱跨度拐的1/潮50。荷载秒传递闹装置将加冈载设登备产踩生的离荷载收按试谋验荷搞载图现式的用要求缎传递组到试晴验的攀结构忌上，镇同时个满足刚荷载款放大蓝、分净配和到荷载励作用卵形式密转换岂的要景求。桥有杠龟杆、士分配朝梁和耕卧梁袋。1．杠阀杆利用鞭放大闭原理匹，将盐施加播的较款小荷亭载，舌经过数杠杆星的传酱递而宾获得鹊放大结几倍姿的作扭用力支，杠委杆比携例不蚂宜大叛于1：6。2．分炼配梁将单悲一杠缠杆或享液压丽加载歉器产卧生的变荷载葡分配榨成两西个或碧两个唉以上义的多药点集先中荷首载。精分配氏梁一为般均罗为单冻跨简律支梁购形式据，不杯能用伍多跨丈连续考梁的鹿形式秃。3.卧梁卧梁筒的作愿用：烈是将风若干宾个加碰载点繁的集顺中荷献载转颈换成谈均布里荷载请施加馒于试潮件的避端面肯，保恼证试淹件的蠢受载未截面筝获得蜡均匀动分布灵的应浆力状围态。怀为了毁保证劝荷载万的正拍确传塑递，序卧梁膀必须握有足磨够的脉强度保和刚迟度。宏如需盒降低图卧梁崇的刚泉度，万应适泊当增鸽加集阁中荷耍载的禁个数俘。卧晒梁安衡装时氧与试蠢件端嚼面之畏间应惊平整区辅设徒砂浆袭垫层氧，砂喝浆强祸度不肯应低欧于试贫件混工凝土导强度万等级寒的5仇0%垫。墙体涂轴向墙加载墨试验熔装置荷载纤支承幻玉装置1．竖充向荷俭载支肾承装欲置在实论验室勒内一惯般是够由横辨梁立挖柱组姓成的辅反力全架和劈燕试验护台座安组成反。反错力架系可以箭是用墨型钢稼制成党的门纺型支腊架，鲜横梁陈与柱破的连放接采公用精峡制螺旗栓或煌圆销各。强什度刚煤度都叨较大旬，能糟满足锐大型晓结构躁构件咳试验智的要乏求，侨支架鸟的高宇度和咳承载矿能力树可按恭试验池需要少设计久。另一心种是盖用大竭截面善圆钢衫制成膊的立幕柱，槐配以伙型钢反制成蜘的横诊梁，魄这时滴在圆累钢立跟柱两脖端车蓝成螺播纹，焦用螺露帽固抛定横屯梁并收与台矛座连临接固陷定。祥轻便初，但阿刚度网较小肿。2.水平茫反力购架或贤反力韵墙反力麦架：疏一般备是由脏钢结颠构制顾成的吵可移饱动桁股架式尸支架术，液曲压加易载器没固定肯于反柴力架岩的立饰柱上出。由秀于受丢强度何和刚颜度控碑制，尽它能硬承受态的荷遥载不臣大，渠一般兵适用巩于中历小型振试件足试验度使用。反力座墙:钢筋捕混凝径土结悦构或亭钢结克构制喊成。狱反力鲁墙与桥试验滑台座挤连成文整体吓，组奖成抗桑