第二章__結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的加載設(shè)備

1、第二章第二章結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的加載設(shè)備結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的加載設(shè)備 作用于工程結(jié)構(gòu)上的荷載作用于工程結(jié)構(gòu)上的荷載 荷載又稱為作用，可分為直接作用和間接作用。荷載又稱為作用，可分為直接作用和間接作用。一、概一、概 述述作用作用直接作用直接作用間接作用間接作用結(jié)構(gòu)自重結(jié)構(gòu)自重建筑物面的活荷載建筑物面的活荷載機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)荷載機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)荷載橋梁上的車(chē)輛振動(dòng)荷載橋梁上的車(chē)輛振動(dòng)荷載地震等荷載等地震等荷載等溫度變化溫度變化混凝土收縮混凝土收縮支座沉降等支座沉降等 加載設(shè)備基本要求加載設(shè)備基本要求 1 1）試驗(yàn)荷載的作用，應(yīng)符合實(shí)際荷載作用的）試驗(yàn)荷載的作用，應(yīng)符合實(shí)際荷載作用的傳遞方式傳遞方式，能使被試驗(yàn)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件再

2、現(xiàn)其實(shí)際工作狀態(tài)的能使被試驗(yàn)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件再現(xiàn)其實(shí)際工作狀態(tài)的邊界條件邊界條件，使，使截面或部位產(chǎn)生的內(nèi)力與設(shè)計(jì)計(jì)算等效。截面或部位產(chǎn)生的內(nèi)力與設(shè)計(jì)計(jì)算等效。 2 2）產(chǎn)生的荷載值應(yīng)當(dāng)明確，滿足試驗(yàn)的準(zhǔn)確度，除模）產(chǎn)生的荷載值應(yīng)當(dāng)明確，滿足試驗(yàn)的準(zhǔn)確度，除模擬動(dòng)力作用之外，荷載值應(yīng)能保持相對(duì)穩(wěn)定，不會(huì)隨時(shí)間、擬動(dòng)力作用之外，荷載值應(yīng)能保持相對(duì)穩(wěn)定，不會(huì)隨時(shí)間、環(huán)境條件的改變和結(jié)構(gòu)的變形而變化。環(huán)境條件的改變和結(jié)構(gòu)的變形而變化。 3 3）加載設(shè)備本身應(yīng)有足夠的承載力和剛度，并）加載設(shè)備本身應(yīng)有足夠的承載力和剛度，并有足夠的儲(chǔ)備，保證使用安全可靠。有足夠的儲(chǔ)備，保證使用安全可靠。 4 4）加載設(shè)備不應(yīng)

3、參與結(jié)構(gòu)工作，以致改變結(jié)構(gòu)的）加載設(shè)備不應(yīng)參與結(jié)構(gòu)工作，以致改變結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)或使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次應(yīng)力。受力狀態(tài)或使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次應(yīng)力。 5 5）應(yīng)能方便調(diào)節(jié)和分級(jí)加）應(yīng)能方便調(diào)節(jié)和分級(jí)加( (卸卸) )載，易于控制加載，易于控制加( (卸卸) )載速率，分級(jí)值應(yīng)能滿足精度要求。載速率，分級(jí)值應(yīng)能滿足精度要求。 6 6）盡量采用先進(jìn)技術(shù)，滿足自動(dòng)化的要求，減輕）盡量采用先進(jìn)技術(shù)，滿足自動(dòng)化的要求，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，方便加載，提高試驗(yàn)效率和質(zhì)量。勞動(dòng)強(qiáng)度，方便加載，提高試驗(yàn)效率和質(zhì)量。加載設(shè)備分類(lèi)加載設(shè)備分類(lèi) 按荷載性質(zhì)分：靜力試驗(yàn)設(shè)備、動(dòng)力試驗(yàn)設(shè)備。按荷載性質(zhì)分：靜力試驗(yàn)設(shè)備、動(dòng)力試驗(yàn)設(shè)備。 按加載方法分：

4、重力加載、普通液壓加載、電液伺服按加載方法分：重力加載、普通液壓加載、電液伺服加載、人工爆炸加載、慣性力加載、電磁系統(tǒng)激振、加載、人工爆炸加載、慣性力加載、電磁系統(tǒng)激振、壓縮空氣或真空加載、機(jī)械力加載、地震模擬振動(dòng)臺(tái)壓縮空氣或真空加載、機(jī)械力加載、地震模擬振動(dòng)臺(tái)等。等。 二、二、重力加載重力加載重力重力加載概念加載概念 利用物體本身的重量施加于結(jié)構(gòu)作為荷載，又分為直利用物體本身的重量施加于結(jié)構(gòu)作為荷載，又分為直接重力加載和間接重力加載。接重力加載和間接重力加載。加載物體加載物體 1 1）實(shí)驗(yàn)室：標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵砝碼、混凝土立方試塊、水等；）實(shí)驗(yàn)室：標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵砝碼、混凝土立方試塊、水等； 2 2）現(xiàn)場(chǎng)：砂

5、、石、磚塊等或鋼錠、鑄鐵、廢構(gòu)件等。）現(xiàn)場(chǎng)：砂、石、磚塊等或鋼錠、鑄鐵、廢構(gòu)件等。直接重力加載法直接重力加載法 1 1）直接放在結(jié)構(gòu)表面上形成均布荷載；）直接放在結(jié)構(gòu)表面上形成均布荷載； 2 2）重物置于荷載盤(pán)上，通過(guò)吊盤(pán)形成集中荷載；）重物置于荷載盤(pán)上，通過(guò)吊盤(pán)形成集中荷載； 3 3）借助鋼索和滑輪導(dǎo)向，對(duì)結(jié)構(gòu)施加水平荷載；）借助鋼索和滑輪導(dǎo)向，對(duì)結(jié)構(gòu)施加水平荷載； 4 4）大面積平板結(jié)構(gòu)，可采用水作試驗(yàn)荷載。）大面積平板結(jié)構(gòu)，可采用水作試驗(yàn)荷載。間接重力加載法間接重力加載法 利用杠桿將荷重放大后作用在結(jié)構(gòu)上。利用杠桿將荷重放大后作用在結(jié)構(gòu)上。重力加載系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)重力加載系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備

6、簡(jiǎn)單、取材方便、荷載恒定及加載形式靈活。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、取材方便、荷載恒定及加載形式靈活。 缺點(diǎn)：荷載量不能很大，操作笨重而費(fèi)工。缺點(diǎn)：荷載量不能很大，操作笨重而費(fèi)工。重力加載的要求重力加載的要求 加載重物的重量不隨時(shí)間變化。砂、石、磚等應(yīng)控制加載重物的重量不隨時(shí)間變化。砂、石、磚等應(yīng)控制其含水量，液體加載應(yīng)有防水滲漏措施。其含水量，液體加載應(yīng)有防水滲漏措施。 加載重物堆放時(shí)，應(yīng)防止重物起拱產(chǎn)生卸荷作用。砂、加載重物堆放時(shí)，應(yīng)防止重物起拱產(chǎn)生卸荷作用。砂、石等粒狀材料應(yīng)采用容器分裝，逐級(jí)稱量，規(guī)則堆放；石等粒狀材料應(yīng)采用容器分裝，逐級(jí)稱量，規(guī)則堆放；磚、砝碼等塊狀材料應(yīng)整齊堆放，并留空隙磚、砝

7、碼等塊狀材料應(yīng)整齊堆放，并留空隙（3050mm3050mm）. . 水作為均布荷載時(shí)，不應(yīng)含泥沙。水作為均布荷載時(shí)，不應(yīng)含泥沙。 稱量重物的衡器，示值誤差應(yīng)小于稱量重物的衡器，示值誤差應(yīng)小于1%1%。三、三、液壓加載液壓加載l 液壓千斤頂?shù)臉?gòu)成液壓千斤頂?shù)臉?gòu)成： 由活塞、油缸和密封裝置構(gòu)成。由活塞、油缸和密封裝置構(gòu)成。l液壓液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟砬Ы镯數(shù)墓ぷ髟恚?用用高壓油泵將具有一定壓力的液壓油壓入液壓加載器的高壓油泵將具有一定壓力的液壓油壓入液壓加載器的工作油缸，使之推動(dòng)活塞，對(duì)結(jié)構(gòu)施加荷載。工作油缸，使之推動(dòng)活塞，對(duì)結(jié)構(gòu)施加荷載。 F=P*A F:對(duì)結(jié)構(gòu)施加的荷載值；對(duì)結(jié)構(gòu)施加的荷載值；

8、 P：液壓油壓強(qiáng)；：液壓油壓強(qiáng)； A：活塞工作面積：活塞工作面積 根據(jù)力的產(chǎn)生方式不同，也可分為單作用式和雙作用根據(jù)力的產(chǎn)生方式不同，也可分為單作用式和雙作用式。單作用式對(duì)結(jié)構(gòu)施加單向壓力，用于結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)；式。單作用式對(duì)結(jié)構(gòu)施加單向壓力，用于結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)；雙作用式有兩個(gè)油腔和兩個(gè)供油口，可用于低周反復(fù)荷載雙作用式有兩個(gè)油腔和兩個(gè)供油口，可用于低周反復(fù)荷載試驗(yàn)。雙作用式又分為單出桿式和雙出桿式。試驗(yàn)。雙作用式又分為單出桿式和雙出桿式。 雙作用雙出桿式液壓千斤頂雙作用雙出桿式液壓千斤頂：123141進(jìn)出油孔；進(jìn)出油孔；2活塞；活塞；3活塞桿；活塞桿；4位移傳感器位移傳感器前工作油缸前工作油缸后工

9、作油缸后工作油缸l常用的液壓加載設(shè)備：常用的液壓加載設(shè)備： 手動(dòng)液壓加載器（千斤頂）、電動(dòng)液壓加載器、結(jié)構(gòu)試手動(dòng)液壓加載器（千斤頂）、電動(dòng)液壓加載器、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)和電液伺服加載器驗(yàn)機(jī)和電液伺服加載器。l手動(dòng)手動(dòng)液壓千斤頂液壓千斤頂： 由手動(dòng)油泵、液壓千斤頂、油路和壓力表組成。由手動(dòng)油泵、液壓千斤頂、油路和壓力表組成。 裝置輕便，適合人工搬運(yùn)，便于現(xiàn)場(chǎng)及高空作業(yè)，但裝置輕便，適合人工搬運(yùn)，便于現(xiàn)場(chǎng)及高空作業(yè)，但加載能力一般不超過(guò)加載能力一般不超過(guò)1000KN。 采用電力驅(qū)動(dòng)油泵，加載能力高，可達(dá)采用電力驅(qū)動(dòng)油泵，加載能力高，可達(dá)10000KN。l電動(dòng)液壓千斤頂電動(dòng)液壓千斤頂：l大型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)大型結(jié)

10、構(gòu)試驗(yàn)機(jī)： 由液壓操作臺(tái)、液壓千由液壓操作臺(tái)、液壓千斤頂、試驗(yàn)機(jī)架、管路系統(tǒng)斤頂、試驗(yàn)機(jī)架、管路系統(tǒng)組成。比較典型的大型結(jié)構(gòu)組成。比較典型的大型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)是結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)是結(jié)構(gòu)長(zhǎng)柱試驗(yàn)機(jī)長(zhǎng)柱試驗(yàn)機(jī)，國(guó)內(nèi)普遍使用的長(zhǎng)柱試驗(yàn)機(jī)國(guó)內(nèi)普遍使用的長(zhǎng)柱試驗(yàn)機(jī)是是5000kN，試件最大高度，試件最大高度可達(dá)可達(dá)6m，用以進(jìn)行柱、墻板、，用以進(jìn)行柱、墻板、砌體、節(jié)點(diǎn)和梁的受壓與受砌體、節(jié)點(diǎn)和梁的受壓與受彎試驗(yàn)。彎試驗(yàn)。試驗(yàn)機(jī)類(lèi)型試驗(yàn)機(jī)類(lèi)型 1 1）材料萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)）材料萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī) 2 2）結(jié)構(gòu)長(zhǎng)柱試驗(yàn)機(jī)）結(jié)構(gòu)長(zhǎng)柱試驗(yàn)機(jī) 組成：液壓操縱臺(tái)、大噸組成：液壓操縱臺(tái)、大噸位液壓加載器和試驗(yàn)機(jī)架。位液壓加載器和試驗(yàn)機(jī)架。 3

11、 3）臥式結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)）臥式結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī) 4 4）結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)機(jī)）結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)機(jī) 組成：脈動(dòng)發(fā)生系統(tǒng)、組成：脈動(dòng)發(fā)生系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和千斤頂工作系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)和千斤頂工作系統(tǒng)。 l電液伺服液壓加載系統(tǒng)電液伺服液壓加載系統(tǒng) 1 1）系統(tǒng)工作原理）系統(tǒng)工作原理 組成：液壓源、控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)。組成：液壓源、控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)。 系統(tǒng)可將荷載、應(yīng)變和位移等物理量作為控制參數(shù)，系統(tǒng)可將荷載、應(yīng)變和位移等物理量作為控制參數(shù)，實(shí)行自動(dòng)控制。實(shí)行自動(dòng)控制。 人計(jì)算機(jī)程序或指令模擬控制器 指令轉(zhuǎn)換為電信號(hào)電液伺服閥 電信號(hào)轉(zhuǎn)換為液壓信號(hào)電液伺服作動(dòng)器 對(duì)試件施加力、位移或應(yīng)變?cè)嚰?實(shí)際工作信號(hào)力、位移等傳感器 測(cè)

12、量反饋調(diào)節(jié)器調(diào)差信號(hào)普通液壓加載系統(tǒng) 開(kāi)環(huán)電液伺服振動(dòng)臺(tái)： 用來(lái)模擬地震過(guò)程或產(chǎn)生人工地震波。由臺(tái)面和基礎(chǔ)、用來(lái)模擬地震過(guò)程或產(chǎn)生人工地震波。由臺(tái)面和基礎(chǔ)、高壓油源、管路系統(tǒng)、電液伺服作動(dòng)器、模擬控制系統(tǒng)、計(jì)高壓油源、管路系統(tǒng)、電液伺服作動(dòng)器、模擬控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。算機(jī)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。同濟(jì)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室地同濟(jì)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室地震模擬振動(dòng)臺(tái)，臺(tái)震模擬振動(dòng)臺(tái)，臺(tái)面尺寸面尺寸4mX4m4mX4m，最大，最大試件質(zhì)量試件質(zhì)量25t25t。 3 3）優(yōu)缺點(diǎn)）優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生較大的荷載，試驗(yàn)操作安全方便，加載能產(chǎn)生較大的荷載，試驗(yàn)操作安全方便，加載速度快。特別是對(duì)于大

13、型結(jié)構(gòu)構(gòu)件試驗(yàn)，當(dāng)要求荷載點(diǎn)數(shù)速度快。特別是對(duì)于大型結(jié)構(gòu)構(gòu)件試驗(yàn)，當(dāng)要求荷載點(diǎn)數(shù)多、噸位大時(shí)更為合適。尤其是電液伺服加載系統(tǒng)能模擬多、噸位大時(shí)更為合適。尤其是電液伺服加載系統(tǒng)能模擬地震荷載、海浪波動(dòng)等不同特性的動(dòng)力荷載。地震荷載、海浪波動(dòng)等不同特性的動(dòng)力荷載。 缺點(diǎn)：投資較大、維護(hù)費(fèi)用高，使用受到一定限制。缺點(diǎn)：投資較大、維護(hù)費(fèi)用高，使用受到一定限制。 4 4）應(yīng)用）應(yīng)用 可以做靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、低周疲勞和地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)可以做靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、低周疲勞和地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)及利用造波機(jī)用于海洋結(jié)構(gòu)試驗(yàn)等。及利用造波機(jī)用于海洋結(jié)構(gòu)試驗(yàn)等。四、其他加載技術(shù)四、其他加載技術(shù)l機(jī)械機(jī)具加載機(jī)械機(jī)具加載 機(jī)械加載

14、機(jī)具：絞車(chē)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、倒鏈、花籃螺絲、機(jī)械加載機(jī)具：絞車(chē)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、倒鏈、花籃螺絲、螺旋千斤頂及彈簧等。螺旋千斤頂及彈簧等。 葫蘆、卷?yè)P(yáng)機(jī)、葫蘆、卷?yè)P(yáng)機(jī)、倒鏈葫蘆、倒鏈葫蘆、絞車(chē)和花籃螺絲等主要用于遠(yuǎn)距絞車(chē)和花籃螺絲等主要用于遠(yuǎn)距離或高聳結(jié)構(gòu)加載離或高聳結(jié)構(gòu)加載。聯(lián)結(jié)滑輪組可以改變作用力的方向和拉力大聯(lián)結(jié)滑輪組可以改變作用力的方向和拉力大小。拉力大小通常用拉力測(cè)力計(jì)測(cè)定小。拉力大小通常用拉力測(cè)力計(jì)測(cè)定 。 彈簧和螺旋千斤頂：彈簧與螺旋千斤頂均適用于施加長(zhǎng)期荷彈簧和螺旋千斤頂：彈簧與螺旋千斤頂均適用于施加長(zhǎng)期荷載。螺旋千斤頂由渦輪蝸桿等組成，手動(dòng)頂升采用類(lèi)似普通手動(dòng)載。螺旋千斤頂由渦輪蝸桿等組成，手

15、動(dòng)頂升采用類(lèi)似普通手動(dòng)液壓千斤頂。彈簧加載通過(guò)旋動(dòng)螺帽，靠彈簧的彈力加壓，用百液壓千斤頂。彈簧加載通過(guò)旋動(dòng)螺帽，靠彈簧的彈力加壓，用百分表測(cè)其壓縮變形確定其荷載。分表測(cè)其壓縮變形確定其荷載。 機(jī)械機(jī)具加載設(shè)備簡(jiǎn)單、索具加載時(shí)易改變方向。但荷載值機(jī)械機(jī)具加載設(shè)備簡(jiǎn)單、索具加載時(shí)易改變方向。但荷載值較小。較小。l氣壓模擬加載氣壓模擬加載 2 2）用真空泵抽出試件）用真空泵抽出試件與臺(tái)座圍成的封閉空間的空與臺(tái)座圍成的封閉空間的空氣，形成大氣壓力差對(duì)試件氣，形成大氣壓力差對(duì)試件施加均勻荷載。施加均勻荷載。負(fù)壓負(fù)壓 1 1）用空氣壓縮機(jī)對(duì)）用空氣壓縮機(jī)對(duì)氣包充氣，給試件施加氣包充氣，給試件施加均勻荷載。

16、均勻荷載。正壓正壓 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：加、卸載方便，荷載穩(wěn)定，構(gòu)件破壞時(shí)能自動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：加、卸載方便，荷載穩(wěn)定，構(gòu)件破壞時(shí)能自動(dòng)卸載，構(gòu)件外表面便于觀察與安裝儀表。卸載，構(gòu)件外表面便于觀察與安裝儀表。 缺點(diǎn)：內(nèi)表面無(wú)法直接觀察。缺點(diǎn)：內(nèi)表面無(wú)法直接觀察。 氣壓加載特別適合于曲面結(jié)構(gòu)加載。氣壓加載需要一氣壓加載特別適合于曲面結(jié)構(gòu)加載。氣壓加載需要一個(gè)對(duì)試件無(wú)約束的密封容器或氣囊。個(gè)對(duì)試件無(wú)約束的密封容器或氣囊。l慣性力加載法慣性力加載法 用于對(duì)結(jié)構(gòu)施加動(dòng)力荷載，激發(fā)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動(dòng)力反應(yīng)，用于對(duì)結(jié)構(gòu)施加動(dòng)力荷載，激發(fā)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動(dòng)力反應(yīng)，用來(lái)分析結(jié)構(gòu)的自振頻率、阻尼等動(dòng)力特性參數(shù)。用來(lái)分析結(jié)構(gòu)的自振頻率、阻

17、尼等動(dòng)力特性參數(shù)。 有初位移法、初速度法、反沖擊法和離心力法。有初位移法、初速度法、反沖擊法和離心力法。初位移法：初位移法： 通過(guò)鋼絲繩對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件施加拉力，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一初始通過(guò)鋼絲繩對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件施加拉力，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一初始位移，然后突然釋放，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生自由振動(dòng)。位移，然后突然釋放，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生自由振動(dòng)。初速度加載法初速度加載法： 利用運(yùn)動(dòng)重物對(duì)結(jié)構(gòu)施加瞬間的水平或垂直沖擊，使結(jié)構(gòu)利用運(yùn)動(dòng)重物對(duì)結(jié)構(gòu)施加瞬間的水平或垂直沖擊，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生初速度而獲得所需的沖擊荷載。產(chǎn)生初速度而獲得所需的沖擊荷載。 也叫突然加載法，有擺錘法和落錘法。擺錘法應(yīng)防止擺錘也叫突然加載法，有擺錘法和落錘法。擺錘法應(yīng)防止擺錘和建筑物

18、有相近的自振頻率。落錘法為避免重物下落后的跳動(dòng)，和建筑物有相近的自振頻率。落錘法為避免重物下落后的跳動(dòng)，可采取加砂墊層的措施可采取加砂墊層的措施。反沖擊激振法：反沖擊激振法： 也叫火箭激振，通過(guò)點(diǎn)燃火藥，使也叫火箭激振，通過(guò)點(diǎn)燃火藥，使高溫高壓氣體從噴管口噴出，從而給高溫高壓氣體從噴管口噴出，從而給結(jié)構(gòu)施加反沖擊荷載。結(jié)構(gòu)施加反沖擊荷載。離心力加載法：離心力加載法： 利用旋轉(zhuǎn)質(zhì)量產(chǎn)生的離利用旋轉(zhuǎn)質(zhì)量產(chǎn)生的離心力對(duì)結(jié)構(gòu)施加簡(jiǎn)諧振動(dòng)心力對(duì)結(jié)構(gòu)施加簡(jiǎn)諧振動(dòng)荷荷載。載。 當(dāng)一對(duì)偏心質(zhì)量按相反方向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，離心力將產(chǎn)生一當(dāng)一對(duì)偏心質(zhì)量按相反方向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，離心力將產(chǎn)生一定方向的激振力。定方向的激振力。P=m2

19、rm :m :偏心塊質(zhì)量偏心塊質(zhì)量：偏心塊旋轉(zhuǎn)角速度：偏心塊旋轉(zhuǎn)角速度r r ：偏心塊旋轉(zhuǎn)半徑：偏心塊旋轉(zhuǎn)半徑。 通過(guò)調(diào)整偏心轉(zhuǎn)輪的位置，可產(chǎn)生水平或垂直的激振力。通過(guò)調(diào)整偏心轉(zhuǎn)輪的位置，可產(chǎn)生水平或垂直的激振力。多臺(tái)同步激振器同時(shí)使用時(shí)，不但可提高激振力，還可擴(kuò)大多臺(tái)同步激振器同時(shí)使用時(shí)，不但可提高激振力，還可擴(kuò)大使用范圍。扭振試驗(yàn)、水平振動(dòng)臺(tái)。使用范圍。扭振試驗(yàn)、水平振動(dòng)臺(tái)。l電磁加載法電磁加載法：優(yōu)點(diǎn)：頻率范圍寬、重量輕、優(yōu)點(diǎn)：頻率范圍寬、重量輕、控制方便、可按給定信號(hào)產(chǎn)生多個(gè)控制方便、可按給定信號(hào)產(chǎn)生多個(gè)波形的激振力；波形的激振力；缺點(diǎn)：激振力不大、適用于小缺點(diǎn)：激振力不大、適用于小型

20、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)。型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)。 工作原理：在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)體受到與磁力線方向垂直的工作原理：在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)體受到與磁力線方向垂直的作用力。電磁激振器就是根據(jù)這個(gè)原理制成的。作用力。電磁激振器就是根據(jù)這個(gè)原理制成的。 組成：電磁激振器由勵(lì)磁線圈、動(dòng)圈、彈簧、頂桿等組成，組成：電磁激振器由勵(lì)磁線圈、動(dòng)圈、彈簧、頂桿等組成，可進(jìn)行靜、動(dòng)載試驗(yàn)；可進(jìn)行靜、動(dòng)載試驗(yàn)；l人激振動(dòng)加載法：人激振動(dòng)加載法： 利用人的身體重量做與結(jié)構(gòu)自振周期相近的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，利用人的身體重量做與結(jié)構(gòu)自振周期相近的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可產(chǎn)生較大的激振力，從而可能產(chǎn)生適合完成振動(dòng)試驗(yàn)的可產(chǎn)生較大的激振力，從而可能產(chǎn)生適合完成振動(dòng)試驗(yàn)的物體振動(dòng)幅值物

21、體振動(dòng)幅值, ,例如蕩秋千。例如蕩秋千。l環(huán)境隨機(jī)振動(dòng)激振法：環(huán)境隨機(jī)振動(dòng)激振法： 也叫脈動(dòng)法；大氣運(yùn)動(dòng)、河水流動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)、汽車(chē)也叫脈動(dòng)法；大氣運(yùn)動(dòng)、河水流動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)、汽車(chē)行駛等都會(huì)產(chǎn)生激振力，并使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生各種振動(dòng)，通過(guò)精行駛等都會(huì)產(chǎn)生激振力，并使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生各種振動(dòng)，通過(guò)精密儀器的記錄和分析，就可以測(cè)定結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。密儀器的記錄和分析，就可以測(cè)定結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。五五 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)荷載支承裝置結(jié)構(gòu)試驗(yàn)荷載支承裝置l支座與支敦支座與支敦 支座：按作用方式不同可分為滾動(dòng)鉸支座、固定鉸支座、支座：按作用方式不同可分為滾動(dòng)鉸支座、固定鉸支座、球鉸支座和刀口支座。鉸支座一般用鋼材制作。球鉸支座和刀口支座。

22、鉸支座一般用鋼材制作。（1 1）鉸支座：）鉸支座： 鉸支座一般用鋼材制作，其型式有滾軸式和刀鉸式兩種。鉸支座一般用鋼材制作，其型式有滾軸式和刀鉸式兩種。板梁式鉸支座板梁式鉸支座受壓構(gòu)件刀式鉸支座 對(duì)柱或墻板的試驗(yàn)時(shí)，構(gòu)件兩端均應(yīng)采用刀鉸支座。刀對(duì)柱或墻板的試驗(yàn)時(shí)，構(gòu)件兩端均應(yīng)采用刀鉸支座。刀鉸支座有單向鉸和雙向鉸兩種。雙向刀鉸支座適用于可能發(fā)鉸支座有單向鉸和雙向鉸兩種。雙向刀鉸支座適用于可能發(fā)生雙向屈曲時(shí)使用。生雙向屈曲時(shí)使用。 柱或墻板偏心受壓試驗(yàn)：可以通過(guò)調(diào)節(jié)螺絲來(lái)調(diào)整刀口柱或墻板偏心受壓試驗(yàn)：可以通過(guò)調(diào)節(jié)螺絲來(lái)調(diào)整刀口與試件幾何中線的距離，滿足不同偏心矩的要求。與試件幾何中線的距離，滿足

23、不同偏心矩的要求。 短柱軸壓試驗(yàn)：如結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)上下壓板之一已有球鉸，短柱軸壓試驗(yàn)：如結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)上下壓板之一已有球鉸，則短柱兩端可不設(shè)刀鉸支座。則短柱兩端可不設(shè)刀鉸支座。鉸支座的基本要求 保證結(jié)構(gòu)在支座處自由水保證結(jié)構(gòu)在支座處自由水平移動(dòng)（滾動(dòng)鉸支座）和平移動(dòng)（滾動(dòng)鉸支座）和自自由轉(zhuǎn)動(dòng)。由轉(zhuǎn)動(dòng)。 保證結(jié)構(gòu)在支座處力的傳遞。保證結(jié)構(gòu)在支座處力的傳遞。 保證結(jié)構(gòu)在支承處局部受壓強(qiáng)度。保證結(jié)構(gòu)在支承處局部受壓強(qiáng)度。 滾滾軸長(zhǎng)度（鉸支座的長(zhǎng)度）：軸長(zhǎng)度（鉸支座的長(zhǎng)度）：一般取等于試件支承處截一般取等于試件支承處截面寬度；面寬度； 墊墊 板：上墊板寬度板：上墊板寬度b b與試件支撐與試件支撐寬度寬度一致一

24、致，長(zhǎng)度長(zhǎng)度L L不不小小于于R/R/bfbfc c，厚度不小于墊板寬度的厚度不小于墊板寬度的1/61/6，且可按下式計(jì)算：，且可按下式計(jì)算： d=(2f d=(2fc ca a2 2/f)/f)1/21/2(a(a為滾軸中心到墊板邊緣的距離為滾軸中心到墊板邊緣的距離) )（2 2）固定支座）固定支座 對(duì)于柱或框架等構(gòu)件，可用螺栓直接固定于試驗(yàn)臺(tái)座。對(duì)于柱或框架等構(gòu)件，可用螺栓直接固定于試驗(yàn)臺(tái)座。對(duì)于梁式構(gòu)件，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可利用試驗(yàn)臺(tái)座和拉桿錨定裝對(duì)于梁式構(gòu)件，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可利用試驗(yàn)臺(tái)座和拉桿錨定裝置模擬固定端支座。置模擬固定端支座。柱、框架固定支座柱、框架固定支座梁式構(gòu)件固定端支座構(gòu)造梁式構(gòu)件固

25、定端支座構(gòu)造支墩支墩 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的支墩：多用磚塊砌筑或用混凝土澆注而成，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的支墩：多用磚塊砌筑或用混凝土澆注而成，支墩上部應(yīng)有足夠平整并應(yīng)墊鋼板。支墩本身應(yīng)有足夠的強(qiáng)支墩上部應(yīng)有足夠平整并應(yīng)墊鋼板。支墩本身應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，支承底面積要按地耐力進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，保證試驗(yàn)度和剛度，支承底面積要按地耐力進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，保證試驗(yàn)時(shí)各支墩不發(fā)生過(guò)度的變形或不均勻沉降。在試驗(yàn)荷載作用時(shí)各支墩不發(fā)生過(guò)度的變形或不均勻沉降。在試驗(yàn)荷載作用下，支墩和地基的總壓縮變形不超過(guò)試件撓度的下，支墩和地基的總壓縮變形不超過(guò)試件撓度的110。 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的支墩：用鋼材或鋼筋混凝土制成專用支墩，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的支墩：用鋼材或

26、鋼筋混凝土制成專用支墩，支墩的高度一般在支墩的高度一般在400600mm，以滿足儀表安裝、觀測(cè)，以滿足儀表安裝、觀測(cè)和加卸荷載的要求。和加卸荷載的要求。 雙向板在兩個(gè)跨度方向的高差和偏差應(yīng)滿足上述要求。雙向板在兩個(gè)跨度方向的高差和偏差應(yīng)滿足上述要求。 (3)(3)連續(xù)梁各中間支敦應(yīng)采用可調(diào)式支敦，按支敦反連續(xù)梁各中間支敦應(yīng)采用可調(diào)式支敦，按支敦反力的大小調(diào)節(jié)支敦高度。力的大小調(diào)節(jié)支敦高度。 基本要求：基本要求： (1)(1)支敦和地基總變形量不宜超過(guò)試件撓度的支敦和地基總變形量不宜超過(guò)試件撓度的1/101/10。試驗(yàn)使用兩個(gè)以上支敦時(shí)，各支敦應(yīng)具有相同的剛度。試驗(yàn)使用兩個(gè)以上支敦時(shí)，各支敦應(yīng)具

27、有相同的剛度。 (2) (2) 單向簡(jiǎn)支試件的兩個(gè)鉸支座的高差應(yīng)符合設(shè)計(jì)要單向簡(jiǎn)支試件的兩個(gè)鉸支座的高差應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，其偏差不宜大于試件跨度的求，其偏差不宜大于試件跨度的1/501/50。l荷載傳遞裝置荷載傳遞裝置 將加載設(shè)備產(chǎn)生的荷載按試驗(yàn)荷載圖式的要求傳遞到將加載設(shè)備產(chǎn)生的荷載按試驗(yàn)荷載圖式的要求傳遞到試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)上，同時(shí)滿足荷載放大、分配和荷載作用形式試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)上，同時(shí)滿足荷載放大、分配和荷載作用形式轉(zhuǎn)換的要求。有杠桿、分配梁和臥梁。轉(zhuǎn)換的要求。有杠桿、分配梁和臥梁。1 1杠桿杠桿 利用放大原理，將施加的較小荷載，經(jīng)過(guò)杠桿的傳遞利用放大原理，將施加的較小荷載，經(jīng)過(guò)杠桿的傳遞而獲得放大幾倍

28、的作用力，杠桿比例不宜大于而獲得放大幾倍的作用力，杠桿比例不宜大于1：6。2 2分配梁分配梁 將單一杠桿或液壓加載器產(chǎn)生的荷載分配成兩個(gè)或兩個(gè)將單一杠桿或液壓加載器產(chǎn)生的荷載分配成兩個(gè)或兩個(gè)以上的多點(diǎn)集中荷載。分配梁一般均為單跨簡(jiǎn)支梁形式，不以上的多點(diǎn)集中荷載。分配梁一般均為單跨簡(jiǎn)支梁形式，不能用多跨連續(xù)梁的形式。能用多跨連續(xù)梁的形式。3.3.臥梁臥梁 臥梁的作用：是將若干個(gè)加載點(diǎn)的集中荷載轉(zhuǎn)換成臥梁的作用：是將若干個(gè)加載點(diǎn)的集中荷載轉(zhuǎn)換成均布荷載施加于試件的端面，保證試件的受載截面獲得均均布荷載施加于試件的端面，保證試件的受載截面獲得均勻分布的應(yīng)力狀態(tài)。為了保證荷載的正確傳遞，臥梁必須勻分布

29、的應(yīng)力狀態(tài)。為了保證荷載的正確傳遞，臥梁必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。如需降低臥梁的剛度，應(yīng)適當(dāng)增加有足夠的強(qiáng)度和剛度。如需降低臥梁的剛度，應(yīng)適當(dāng)增加集中荷載的個(gè)數(shù)。臥梁安裝時(shí)與試件端面之間應(yīng)平整輔設(shè)集中荷載的個(gè)數(shù)。臥梁安裝時(shí)與試件端面之間應(yīng)平整輔設(shè)砂漿墊層，砂漿強(qiáng)度不應(yīng)低于試件混凝土強(qiáng)度等級(jí)的砂漿墊層，砂漿強(qiáng)度不應(yīng)低于試件混凝土強(qiáng)度等級(jí)的50%。l荷載支承裝置荷載支承裝置1 1豎向荷載支承裝置豎向荷載支承裝置 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)一般是由橫梁立柱組成的反力架和試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)一般是由橫梁立柱組成的反力架和試驗(yàn)臺(tái)座組成。反力架可以是用型鋼制成的門(mén)型支架，橫梁與臺(tái)座組成。反力架可以是用型鋼制成的門(mén)型支架，橫梁與柱

30、的連接采用精制螺栓或圓銷(xiāo)。強(qiáng)度剛度都較大，能滿足柱的連接采用精制螺栓或圓銷(xiāo)。強(qiáng)度剛度都較大，能滿足大型結(jié)構(gòu)構(gòu)件試驗(yàn)的要求，支架的高度和承載能力可按試大型結(jié)構(gòu)構(gòu)件試驗(yàn)的要求，支架的高度和承載能力可按試驗(yàn)需要設(shè)計(jì)。驗(yàn)需要設(shè)計(jì)。 另一種是用大截面圓鋼制成的立柱，配以型鋼制成的另一種是用大截面圓鋼制成的立柱，配以型鋼制成的橫梁，這時(shí)在圓鋼立柱兩端車(chē)成螺紋，用螺帽固定橫梁并橫梁，這時(shí)在圓鋼立柱兩端車(chē)成螺紋，用螺帽固定橫梁并與臺(tái)座連接固定。輕便，但剛度較小。與臺(tái)座連接固定。輕便，但剛度較小。2.水平反力架或反力墻水平反力架或反力墻 反力架：一般是由反力架：一般是由鋼結(jié)構(gòu)制成的可移動(dòng)桁架鋼結(jié)構(gòu)制成的可移動(dòng)桁架式支架，液壓加載器固定式支架，液壓加載器固定于反力架的立柱上。由于于反力架的立柱上。由于受強(qiáng)度和剛度控制，它能受強(qiáng)度和剛度控制，它能承受的荷載不大，一般適承受的荷載不大，一般適用于中小型試件試驗(yàn)使用用于中小型試件試驗(yàn)使用。 反力墻反力墻:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)制成。反力墻與試驗(yàn)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)制成。反力墻與試驗(yàn)臺(tái)座連成整體，組成抗側(cè)力試驗(yàn)臺(tái)座。在反力墻縱橫