建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課件第三章結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的荷載設(shè)備

第二章試驗(yàn)荷載與加載2.1概述工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)為模擬結(jié)構(gòu)在實(shí)際受力工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)，必須對(duì)試驗(yàn)對(duì)象施加荷載，結(jié)構(gòu)荷載試驗(yàn)是結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的基本方法。工程試驗(yàn)用的荷載形式、大小、加載方式是根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康囊?，以便更好地模擬原有荷載等因素選擇。第二章荷載與加載第二章試驗(yàn)荷載與加載教學(xué)內(nèi)容2.1．重物加載2.2．機(jī)械式加載2.3．氣壓加載2.4．液壓加載：包括液壓加載的分類，液壓系統(tǒng)，液壓加載器荷載的標(biāo)定。2.5．動(dòng)荷加載方法：包括慣性力加載，激振器加載（機(jī)械式激振器，電磁式激振器），爆炸加載。2.6．加載輔助設(shè)備：荷載支承裝置，荷載傳遞裝置2.7．試件支承裝置。第二章荷載與加載第二章試驗(yàn)荷載與加載重點(diǎn)：重物加載，液壓加載的分類，液壓系統(tǒng)，液壓加載器荷載的標(biāo)定，荷載支承裝置，荷載傳遞裝置，試件支承裝置。難點(diǎn)：動(dòng)荷加載方法第二章荷載與加載第二章試驗(yàn)荷載與加載1．熟練掌握重物加載，液壓加載的分類，液壓系統(tǒng)，液壓器荷載的標(biāo)定。2．熟練掌握荷載支承裝置，荷載傳遞裝置，試件支承裝置。3．掌握機(jī)械式加載，氣動(dòng)加載，動(dòng)荷加載第二章荷載與加載2.1概述結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的加載方法：重力加載法；氣壓加載法；液壓加載法；電磁加載法；慣性力加載法；人激振動(dòng)加載法；機(jī)械力加載法；環(huán)境隨機(jī)振動(dòng)激振法。第二章荷載與加載2.1概述正確選用試驗(yàn)的荷載設(shè)備和加載方法要求：1、荷載圖式與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算荷載圖式所產(chǎn)生的內(nèi)力值一致或接近；2、荷載傳力方式和作用點(diǎn)明確；3、荷載分級(jí)分度值滿足量測(cè)精度，加載設(shè)備有強(qiáng)度儲(chǔ)備；4、加載裝置安全可靠（強(qiáng)度、變形、剛度）；5、設(shè)備操作方便，便于加卸、控制；6、采用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)，減輕勞力，提高質(zhì)量。第二章荷載與加載2.2重力加載包括重力直接加載法和杠桿加載法直接加載法應(yīng)注意避免因荷重塊產(chǎn)生拱作用而改變荷載分布。杠桿加載法結(jié)構(gòu)變形后荷載不改變，但無法自行卸載。第二章荷載與加載2.2重力加載重力加載法第二章荷載與加載2.2重力加載杠桿加載法第二章荷載與加載2.3液壓加載目前結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中最常用的加載方法；可適用于靜、動(dòng)載試驗(yàn)，噸位可大、可??；液壓加載方法：?液壓加載系統(tǒng)和試驗(yàn)臺(tái)座；?結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)。第二章荷載與加載2.3液壓加載液壓加載裝裝置?液壓加加載器；?液壓加加載系統(tǒng)；；?結(jié)構(gòu)試試驗(yàn)機(jī)；?電液伺伺服液壓系系統(tǒng)；?地震模模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)。第二章荷載載與加載2.3液壓加載2.3.1液壓加載器器千斤頂?shù)诙潞奢d載與加載2.3液壓加載2.3.1液壓加載器器電動(dòng)泵第二章荷載載與加載2.3液壓加載2.3.1液壓加載器器雙向液壓加加載器第二章荷載載與加載2.3液壓加載2.3.2液壓加載系系統(tǒng)組成部分?液壓加加載器?液壓控控制臺(tái)?反力架架?臺(tái)座適用于各類類結(jié)構(gòu)的靜靜載試驗(yàn)（（包括擬靜靜力試驗(yàn)））第二章荷載載與加載2.3液壓加載2.3.3大型結(jié)構(gòu)試試驗(yàn)機(jī)1.測(cè)試空間:120x120x120cm2.1200噸主油壓缸缸,鑄鋼本體3.行程:300mm4.閉回路電液液伺服油壓壓系統(tǒng)第二章荷載載與加載2.3液壓加載2.3.3大型結(jié)構(gòu)試試驗(yàn)機(jī)第二章荷載載與加載2.3液壓加載2.3.3大型結(jié)構(gòu)試試驗(yàn)機(jī)第二章荷載載與加載2.3液壓加載2.3.4電液伺服液液壓系統(tǒng)電液伺服加加載器控制系統(tǒng)液壓源直接控制負(fù)負(fù)荷、應(yīng)變變、位移。自動(dòng)控控制。第二章荷載載與加載2.3液壓加載2.3.4電液伺服液液壓系統(tǒng)電液伺服加加載器第二章荷載載與加載2.3液壓加載2.3.4電液伺服液液壓系統(tǒng)電液伺服閥閥第二章荷載載與加載2.3液壓加載2.3.5地震模擬振振動(dòng)臺(tái)第二章荷載載與加載2.3液壓加載2.3.5地震模擬振振動(dòng)臺(tái)美國(guó)MTS公司三向六六自由度維模模擬地震振振動(dòng)臺(tái)，臺(tái)面尺寸4m×4m，最大試件質(zhì)質(zhì)量25t。第二章荷載載與加載2.4慣性力加載載利用運(yùn)動(dòng)物物體質(zhì)量的的慣性施加加動(dòng)力荷載載2.4.1沖擊力加載載法1、初位移加載載法第二章荷載載與加載2.4慣性力加載載2.4.1沖擊力加載載法2、初速度加載載法第二章荷載載與加載2.4慣性力加載載?3、反沖激振法法反沖激振法法就是爆炸炸加載。利用火藥藥或炸藥使使之燃燒或或引起爆炸炸，產(chǎn)生沖沖擊荷載作作用于試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)構(gòu)或建建筑物。炸炸藥爆炸后后以應(yīng)力波波或沖擊波波的形式作作用于試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)構(gòu)或建建筑物，而而火藥燃燒燒是通過火火箭激振加加載器以激激振力的形形式作用于于結(jié)構(gòu)或建建筑物?；鸺ふ窦蛹虞d也稱為為反沖激振振器加載，，是利用火火箭發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)的原理對(duì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)施加荷載載的。第二章荷載載與加載2.4慣性力加載載2.4.2離心力加載載法?優(yōu)點(diǎn)：：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單，容易產(chǎn)產(chǎn)生較大振振幅和激振振力；?缺點(diǎn)：：頻率低，，振幅調(diào)節(jié)節(jié)難，只能能產(chǎn)生簡(jiǎn)諧諧荷載。第二章荷載載與加載2.4慣性力加載載2.4.2直線位移慣慣性力加載載法?激振力力大，但頻頻率較?。ǎ?lt;1HZ），且設(shè)備備笨重。第二章荷載載與加載2.5機(jī)械力加載載法常用機(jī)具包包括：吊鏈（葫葫蘆）、卷卷?yè)P(yáng)機(jī)、花花籃螺絲、螺旋千千斤頂、彈彈簧等；適用于施加加水平荷載載；優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，集中中力的方向向便于控制制；缺點(diǎn)點(diǎn)：荷載較較小，加卸卸載速度慢慢，荷載作作用點(diǎn)的變變形會(huì)引起起荷載值的的較大改變變。第二章荷載載與加載2.6氣壓加載法氣壓加載法法：利用壓縮縮空氣加加載，利利用抽真真空產(chǎn)生生負(fù)壓加加載；適用于平平板、殼殼體等平平面結(jié)構(gòu)構(gòu)施加均均布荷載載；優(yōu)優(yōu)點(diǎn)：加加、卸載載方便，，荷載穩(wěn)穩(wěn)定、安安全，結(jié)結(jié)構(gòu)破壞壞時(shí)能夠夠自動(dòng)卸卸載；缺缺點(diǎn)：加加載面無無法觀測(cè)測(cè)。第二章荷荷載與加加載2.7電磁力加加載法2.7.1電磁式激激振器磁系統(tǒng)（（勵(lì)磁線線圈、鐵鐵心、磁磁極板））、動(dòng)圈圈（工作作線圈））、彈簧簧、頂桿桿。第二章荷荷載與加加載2.7電磁力加加載法2.7.2電磁振動(dòng)動(dòng)臺(tái)第二章荷荷載與加加載2.8人激振動(dòng)動(dòng)加載法法利用人自自身在結(jié)結(jié)構(gòu)上的的有規(guī)律律的活動(dòng)動(dòng)與結(jié)構(gòu)構(gòu)自振周周期同步步運(yùn)動(dòng)，，產(chǎn)生慣慣性力，，形成共共振試驗(yàn)驗(yàn)的振幅幅。第二章荷荷載與加加載2.9環(huán)境隨機(jī)機(jī)振動(dòng)激激振法環(huán)境也稱稱為脈動(dòng)動(dòng)法。微小的地地震活動(dòng)動(dòng)、車輛輛人流來來往擾動(dòng)動(dòng)運(yùn)動(dòng)振幅幅極為微微小，頻頻譜豐富富，地面面脈動(dòng)。。測(cè)定動(dòng)力力特性由地面脈脈動(dòng)產(chǎn)生生建筑物物脈動(dòng)，，再對(duì)其其進(jìn)行模模態(tài)參數(shù)數(shù)識(shí)別。。第二章荷荷載與加加載2.10荷載支承承設(shè)備和和試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)座支座；荷載支承承機(jī)構(gòu)；；結(jié)構(gòu)試驗(yàn)驗(yàn)臺(tái)座；；現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)荷載裝裝置。第二章荷荷載與加加載2.10荷載支承承設(shè)備和和試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)座2.10.1支座支墩：簡(jiǎn)簡(jiǎn)易支座座，鋼或或鋼筋砼制作作，現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)試驗(yàn)多多為磚砌體；支座作用用形式：：滾動(dòng)鉸鉸支座、固定定鉸支座座、球鉸鉸支座。第二章荷荷載與加加載2.10荷載支承承設(shè)備和和試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)座2.10.1支座對(duì)鉸支座座的基本本要求（（課本P58－59）?必須須保證結(jié)結(jié)構(gòu)在支支座處能能自由轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；?必須須保證結(jié)結(jié)構(gòu)在支支座處力力的傳遞遞；?構(gòu)件件支座處處鉸的上上下墊板板要有一一定剛度度；?滾軸軸長(zhǎng)度，，一般取取為試件件支承處處截面寬寬度；?滾軸軸直徑，，可按表表選用，，并進(jìn)行行強(qiáng)度驗(yàn)驗(yàn)算。第二章荷荷載與加加載2.10荷載支承承設(shè)備和和試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)座2.10.1支座第二章荷荷載與加加載2.10荷載支承承設(shè)備和和試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)座2.10.2荷載支承承機(jī)構(gòu)又稱反力力架或荷荷載架；；試驗(yàn)室試試驗(yàn)?反力力架（由由橫梁立立柱組成成）；?抗彎彎大梁或或空間桁桁架式臺(tái)臺(tái)座（適適用于中中小型構(gòu)構(gòu)件）、、試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)座?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)?反力力支架（（包括平平衡重、、錨固樁樁頭、現(xiàn)現(xiàn)澆地梁梁和箍架架等）。。第二章荷荷載與加加載2.10荷載支承承設(shè)備和和試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)座2.10.2荷載支承承機(jī)構(gòu)槽式試驗(yàn)驗(yàn)臺(tái)座：：第二章荷荷載與加加載2.10荷載支承承設(shè)備和和試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)座2.10.2荷載支承承機(jī)構(gòu)豎向反力力架：立柱橫梁第二章荷荷載與加加載2.10荷載支承承設(shè)備和和試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)座2.10.2荷載支承承機(jī)構(gòu)水平反力力架第二章荷荷載與加加載2.10荷載支承承設(shè)備和和試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)座2.10.3試驗(yàn)臺(tái)座座抗彎大梁梁式臺(tái)座座和空間間桁架式式臺(tái)座：：?適用用于中小小型構(gòu)件件試驗(yàn)，，跨度短短、荷載載??；?特點(diǎn)點(diǎn)：自平平衡式，，對(duì)支座座和支承承條件無無要求。。第二章荷荷載與加加載2.10荷載支承承設(shè)備和和試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)座2.10.3試驗(yàn)臺(tái)座座抗彎大梁梁式臺(tái)式支座座：第二章荷荷載與加加載2.10荷載支承承設(shè)備和和試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)座2.10.3試驗(yàn)臺(tái)座座板式試驗(yàn)驗(yàn)臺(tái)座：：RC板或PC板（厚板板），由由結(jié)構(gòu)自自重和剛剛度來平平衡所施施加的荷荷載。槽式試驗(yàn)驗(yàn)臺(tái)座：：加載點(diǎn)可可沿臺(tái)座座縱向移移動(dòng)，但但由于地地腳螺絲絲較松，，不適用用于動(dòng)力力荷載試試驗(yàn)。地腳螺絲絲式試驗(yàn)驗(yàn)臺(tái)座：：可適用于于靜力試試驗(yàn)和動(dòng)動(dòng)力試驗(yàn)驗(yàn)，但試試件就位位靈活性性差，螺螺絲受損損后修復(fù)復(fù)困難。。箱式試驗(yàn)驗(yàn)臺(tái)座：：?特點(diǎn)點(diǎn)：承載載力高、、剛度大大、臺(tái)座座空間利利用率高高，但安裝和移移動(dòng)設(shè)備備困難。。第二章荷載與加加載2.10荷載支承設(shè)備和和試驗(yàn)臺(tái)座2.10.3試驗(yàn)臺(tái)座抗側(cè)力試驗(yàn)臺(tái)座座?作用：通過過拉壓千斤頂或或電液伺服加載載系統(tǒng)對(duì)試件施施加模擬地震作作用的低周反復(fù)復(fù)荷載，進(jìn)行擬擬動(dòng)力和擬靜力力試驗(yàn)。?試驗(yàn)臺(tái)座采采用RC或PC的實(shí)體墻或箱形形墻，有L型、U型等。第二章荷載與加加載2.10荷載支承設(shè)備和和試驗(yàn)臺(tái)座2.10.3試驗(yàn)臺(tái)座槽式試驗(yàn)臺(tái)座高出地面500mm第二章荷載與加加載2.10荷載支承設(shè)備和和試驗(yàn)臺(tái)座2.10.3現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的荷載載裝置關(guān)鍵問題：如何何提供支座反力力。解決方法：?平衡重式?壓樁作為地地錨?成對(duì)試