結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的加載設(shè)備

第二章結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的加載設(shè)備作用于工程結(jié)構(gòu)上的荷載荷載又稱為作用，可分為直接作用和間接作用。一、概述作用直接作用間接作用結(jié)構(gòu)自重建筑物面的活荷載機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)荷載橋梁上的車輛振動(dòng)荷載地震等荷載等溫度變化混凝土收縮支座沉降等加載設(shè)備基本要求

1）試驗(yàn)荷載的作用，應(yīng)符合實(shí)際荷載作用的傳遞方式，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，使截面或部位產(chǎn)生的內(nèi)力與設(shè)計(jì)計(jì)算等效。2）產(chǎn)生的荷載值應(yīng)當(dāng)明確，滿足試驗(yàn)的準(zhǔn)確度，除模擬動(dòng)力作用之外，荷載值應(yīng)能保持相對穩(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。

3）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。

4）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。

5）應(yīng)能方便調(diào)節(jié)和分級加(卸)載，易于控制加(卸)載速率，分級值應(yīng)能滿足精度要求。

6）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。加載設(shè)備分類按荷載性質(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：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、壓縮空氣或真空加載、機(jī)械力加載、地震模擬振動(dòng)臺等。

二、重力加載重力加載概念利用物體本身的重量施加于結(jié)構(gòu)作為荷載，又分為直接重力加載和間接重力加載。加載物體

1）實(shí)驗(yàn)室：標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵砝碼、混凝土立方試塊、水等；

2）現(xiàn)場：砂、石、磚塊等或鋼錠、鑄鐵、廢構(gòu)件等。直接重力加載法

1）直接放在結(jié)構(gòu)表面上形成均布荷載；

2）重物置于荷載盤上，通過吊盤形成集中荷載；

3）借助鋼索和滑輪導(dǎo)向，對結(jié)構(gòu)施加水平荷載；

4）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)

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單、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。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、石等粒狀材料應(yīng)采用容器分裝，逐級稱量，規(guī)則堆放；磚、砝碼等塊狀材料應(yīng)整齊堆放，并留空隙（30~50mm）.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±1%。三、液壓加載

液壓千斤頂?shù)臉?gòu)成：

由活塞、油缸和密封裝置構(gòu)成。液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟恚?/p>

用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，對結(jié)構(gòu)施加荷載。

F=P*A

F:對結(jié)構(gòu)施加的荷載值；

P：液壓油壓強(qiáng)；

A：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式。單作用式對結(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：123141—進(jìn)出油孔；2—活塞；3—活塞桿；4—位移傳感器前工作油缸后工作油缸常用的液壓加載設(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)試驗(yàn)機(jī)和電液伺服加載器。手動(dòng)液壓千斤頂：

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)場及高空作業(yè)，但加載能力一般不超過1000KN。采用電力驅(qū)動(dòng)油泵，加載能力高，可達(dá)10000KN。電動(dòng)液壓千斤頂：大型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)：

由液壓操作臺、液壓千斤頂、試驗(yàn)機(jī)架、管路系統(tǒng)組成。比較典型的大型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)是結(jié)構(gòu)長柱試驗(yàn)機(jī)，國內(nèi)普遍使用的長柱試驗(yàn)機(jī)是5000kN，試件最大高度可達(dá)6m，用以進(jìn)行柱、墻板、砌體、節(jié)點(diǎn)和梁的受壓與受彎試驗(yàn)。試驗(yàn)機(jī)類型1）材料萬能試驗(yàn)機(jī)2）結(jié)構(gòu)長柱試驗(yàn)機(jī)組成：液壓操縱臺、大噸位液壓加載器和試驗(yàn)機(jī)架。

3）臥式結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)4）結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)機(jī)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)。

電液伺服液壓加載系統(tǒng)1）系統(tǒng)工作原理組成：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)，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)換為電信號電液伺服閥電信號轉(zhuǎn)換為液壓信號電液伺服作動(dòng)器對試件施加力、位移或應(yīng)變試件實(shí)際工作信號力、位移等傳感器測量反饋調(diào)節(jié)器調(diào)差信號普通液壓加載系統(tǒng)開環(huán)電液伺服振動(dòng)臺：

用來模擬地震過程或產(chǎn)生人工地震波。由臺面和基礎(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)算機(jī)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。同濟(jì)大央學(xué)實(shí)驗(yàn)盟室地震撇模擬振核動(dòng)臺，還臺面尺伐寸4m慰X4揪m，最追大試祝件質(zhì)資量25響t。3）優(yōu)缺瞎點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生句較大的且荷載，獲試驗(yàn)操弓作安全香方便，對加載速杰度快。腫特別是召對于大溪型結(jié)構(gòu)峽構(gòu)件試胡驗(yàn)，當(dāng)描要求荷盾載點(diǎn)數(shù)倘多、噸驅(qū)位大時(shí)事更為合葡適。尤約其是電螺液伺服忍加載系袋統(tǒng)能模晉擬地震冶荷載、燃海浪波輕動(dòng)等不乖同特性庫的動(dòng)力宵荷載。缺點(diǎn)堡：投愿資較淋大、羊維護(hù)楊費(fèi)用短高，洋使用斷受到耕一定惜限制夠。4）應(yīng)繡用可以怎做靜融態(tài)、壓動(dòng)態(tài)啞、低琴周疲暖勞和造地震臭模擬照振動(dòng)捕臺試蔽驗(yàn)及宿利用抄造波儀機(jī)用烏于海湖洋結(jié)杜構(gòu)試肝驗(yàn)等拔。四、其他柔加載昌技術(shù)機(jī)械機(jī)權(quán)具加載機(jī)械太加載臭機(jī)具藝：絞四車、宋卷揚(yáng)極機(jī)、悼倒鏈池、花鼠籃螺它絲、工螺旋受千斤擾頂及度彈簧律等。葫蘆往、卷寺?lián)P機(jī)起、倒鏈葫贏蘆、絞車溪和花老籃螺最絲等杠主要胳用于爆遠(yuǎn)距青離或劃高聳貧結(jié)構(gòu)污加載。聯(lián)結(jié)滑攝輪組可悼以改變醋作用力矩的方向池和拉力部大小。走拉力大蠟小通常樓用拉力怕測力計(jì)碗測定。彈簧和智螺旋千捉斤頂：指彈簧與歲螺旋千嫂斤頂均扒適用于悶施加長駕期荷載刺。螺旋乎千斤頂鋒由渦輪艷蝸桿等淘組成，泥手動(dòng)頂快升采用贏類似普帶通手動(dòng)級液壓千被斤頂。皇彈簧加遞載通過旋旋動(dòng)螺慰帽，靠怪彈簧的趁彈力加爐壓，用些百分表詳測其壓佛縮變形叉確定其鏈荷載。機(jī)械機(jī)轟具加載貫設(shè)備簡病單、索蔑具加載霉時(shí)易改盟變方向輸。但荷群載值較嘉小。氣壓模軋擬加載2）租用真葉空泵節(jié)抽出投試件柔與臺聰座圍其成的蘿封閉放空間噸的空臭氣，司形成追大氣絲式壓力濟(jì)差對將試件曠施加悟均勻服荷載機(jī)。負(fù)壓1）用打空氣壓萄縮機(jī)對營氣包充趕氣，給蓋試件施估加均勻鴿荷載。正壓優(yōu)缺群點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)蝕：加極、卸霜載方活便，喉荷載中穩(wěn)定稀，構(gòu)拖件破柴壞時(shí)飼能自雷動(dòng)卸窄載，電構(gòu)件內(nèi)外表軋面便煩于觀哨察與修安裝康儀表事。缺點(diǎn)：螺內(nèi)表面葛無法直水接觀察央。氣壓鏡加載妻特別碑適合藝于曲賢面結(jié)們構(gòu)加傘載。罵氣壓何加載銷需要艇一個(gè)康對試奇件無墻約束襲的密蟲封容幫器或冒氣囊話。慣性力事加載法用于粗對結(jié)產(chǎn)構(gòu)施左加動(dòng)梳力荷遙載，叼激發(fā)勾結(jié)構(gòu)扯產(chǎn)生齊動(dòng)力查反應(yīng)存，用叉來分迎析結(jié)怪構(gòu)的畫自振挪頻率短、阻電尼等械動(dòng)力尿特性享參數(shù)絲式。有初屋位移惜法、盾初速蝴度法拒、反干沖擊途法和堡離心旱力法線。初位移策法：通過鋼菠絲繩對況結(jié)構(gòu)構(gòu)侍件施加間拉力，霞使結(jié)構(gòu)問產(chǎn)生一很初始位圖移，然除后突然兔釋放，喪使結(jié)構(gòu)尤產(chǎn)生自參由振動(dòng)膏。初速度申加載法：利用仿運(yùn)動(dòng)占重物為對結(jié)炒構(gòu)施餐加瞬弟間的蓮水平越或垂坡直沖施擊，哲使結(jié)繳構(gòu)產(chǎn)脹生初潔速度巨而獲降得所坊需的貸沖擊榮荷載其。也叫突魯然加載妨法，有連擺錘法巷和落錘像法。擺增錘法應(yīng)膝防止擺葡錘和建唇筑物有灑相近的裙自振頻從率。落同錘法為亂避免重陣物下落圈后的跳僑動(dòng)，可乘采取加瞎砂墊層盤的措施。反沖擊扶激振法突：也叫火幼箭激振態(tài)，通過孔點(diǎn)燃火饒藥，使醬高溫高謹(jǐn)壓氣體粥從噴管勿口噴出旺，從而劉給結(jié)構(gòu)襪施加反錯(cuò)沖擊荷貝載。離心力猴加載法傍：利用旋趁轉(zhuǎn)質(zhì)量散產(chǎn)生的慮離心力款對結(jié)構(gòu)鍬施加簡壞諧振動(dòng)荷載。當(dāng)一俊對偏訴心質(zhì)踏量按條相反狗方向電運(yùn)轉(zhuǎn)筐時(shí)，窄離心券力將納產(chǎn)生嘩一定美方向面的激菊振力手。P=哄mω2rm:偏心紅塊質(zhì)隔量ω：偏心川塊旋轉(zhuǎn)錫角速度r：偏心天塊旋轉(zhuǎn)濤半徑。通過忍調(diào)整硬偏心損轉(zhuǎn)輪恥的位哲置，宅可產(chǎn)曲生水摸平或場垂直嶼的激紙振力節(jié)。多罰臺同罪步激觸振器寸同時(shí)柴使用說時(shí)，狠不但摘可提造高激飾振力宏，還資可擴(kuò)蹤蝶大使唱用范融圍。糖扭振過試驗(yàn)談、水遼平振建動(dòng)臺冒。電磁含加載巡壽法：優(yōu)點(diǎn)尿：頻侄率范嘴圍寬矩、重蓄量輕幼、控疏制方芒便、控可按罰給定竄信號起產(chǎn)生裝多個(gè)真波形惑的激耕振力賠；缺點(diǎn)：烈激振力題不大、給適用于獅小型結(jié)嬌構(gòu)試驗(yàn)鬼。工作原男理：在嫂磁場中少的通電罩導(dǎo)體受訊到與磁充力線方伴向垂直墻的作用宜力。電掏磁激振董器就是晶根據(jù)這醉個(gè)原理妖制成的隸。組成：電磁嶄激振凱器由狠勵(lì)磁譽(yù)線圈盈、動(dòng)柜圈、屯彈簧段、頂仇桿等青組成，可進(jìn)行象靜、動(dòng)孤載試驗(yàn)雙；人激振御動(dòng)加載疾法：利用人碎的身體梳重量做防與結(jié)構(gòu)芳自振周鍛期相近盟的往復(fù)喚運(yùn)動(dòng)，駐可產(chǎn)生療較大的固激振力昂，從而凈可能產(chǎn)睬生適合刻完成振奮動(dòng)試驗(yàn)犬的物體痛振動(dòng)幅欄值,例如闊蕩秋軟千。環(huán)境隨健機(jī)振動(dòng)匹激振法咬：也叫遇脈動(dòng)磚法；旦大氣魚運(yùn)動(dòng)郵、河睜水流芝動(dòng)、銜機(jī)械何振動(dòng)訪、汽兼車行連駛等展都會(huì)舅產(chǎn)生除激振史力，訂并使觀結(jié)構(gòu)后產(chǎn)生使各種希振動(dòng)罩，通腿過精雖密儀苗器的灰記錄泊和分慶析，樸就可樣以測誤定結(jié)雖構(gòu)的備動(dòng)力梯特性抵。五結(jié)構(gòu)窄試驗(yàn)榴荷載廊支承不裝置支座證與支朵敦支座：舅按作用緣瑞方式不遼同可分遭為滾動(dòng)富鉸支座郊、固定讓鉸支座、球鉸拖支座同和刀貢口支仗座。楊鉸支傲座一往般用譯鋼材貢制作辟。（1）鉸棋支座觀：鉸支座座一般用宵鋼材制設(shè)作，其護(hù)型式有腹?jié)L軸式王和刀鉸福式兩種診。板梁暖式鉸燃支座受壓構(gòu)候件刀式殲鉸支座對柱或嶼墻板的亡試驗(yàn)時(shí)套，構(gòu)件枝兩端均域應(yīng)采用民刀鉸支返座。刀底鉸支座律有單向趴鉸和雙州向鉸兩例種。雙蠟向刀鉸謠支座適味用于可敵能發(fā)生抗雙向屈膽曲時(shí)使肥用。柱或找墻板革偏心裙受壓幼試驗(yàn)喜：可膠以通昏過調(diào)蔬節(jié)螺趣絲來肺調(diào)整嚷刀口詳與試象件幾原何中活線的批距離構(gòu)，滿蔽足不直同偏困心矩思的要宅求。短柱軸鐮壓試驗(yàn)滲：如結(jié)葛構(gòu)試驗(yàn)郵機(jī)上下賊壓板之診一已有賭球鉸，那則短柱蜜兩端可朝不設(shè)刀雷鉸支座片。鉸支座趙的基本工要求①保證宜結(jié)構(gòu)在匠支座處洗自由水平移動(dòng)虛（滾動(dòng)而鉸支座詢）和自由轉(zhuǎn)跪動(dòng)。②保汽證結(jié)瞞構(gòu)在僅支座蒸處力諸的傳天遞。③保錦證結(jié)飛構(gòu)在略支承述處局修部受喜壓強(qiáng)享度。④滾軸長度必（鉸支釘座的長研度）：一般取芝等于試置件支承鄉(xiāng)豐處截面妖寬度；⑤墊板舍：上墊碼板寬度b與試馳件支復(fù)撐寬度一致，長度L不小于R/bfc，厚度孕不小饅于墊困板寬焦度的1/6，且可士按下式強(qiáng)計(jì)算：d=搖(2朝fca2/f饑)1/2(a為滾軸毒中心到斥墊板邊詞緣的距最離)（2）固定悠支座對于柱旗或框架嫁等構(gòu)件咱，可用溪螺栓直難接固定富于試驗(yàn)脈臺座。言對于梁恢式構(gòu)件板，在實(shí)挨驗(yàn)室內(nèi)宣可利用島試驗(yàn)臺開座和拉社桿錨定治裝置模環(huán)擬固定密端支座丘。柱、框聞架固定親支座梁式構(gòu)受件固定俱端支座哥構(gòu)造支墩現(xiàn)場適試驗(yàn)謊的支湯墩：完多用暮磚塊任砌筑憶或用疏混凝眨土澆肚注而鹿成，烘支墩部上部怠應(yīng)有蛋足夠擊平整葉并應(yīng)罩墊鋼腥板。幫支墩會(huì)本身顯應(yīng)有風(fēng)足夠傻的強(qiáng)粒度和兵剛度宋，支異承底苦面積懇要按皇地耐奧力進(jìn)弦行復(fù)亞核驗(yàn)追算，糕保證屠試驗(yàn)筒時(shí)各嘉支墩啞不發(fā)盾生過價(jià)度的艱變形店或不抬均勻憂沉降各。在塊試驗(yàn)儀荷載楊作用宇下，南支墩戶和地雹基的沫總壓翼縮變瘦形不維超過偽試件怕?lián)隙却蔚?譯／1切0。實(shí)驗(yàn)晝室試躲驗(yàn)的竿支墩稻：用謎鋼材飄或鋼吳筋混牛凝土件制成決專用旋支墩皂，支律墩的廁高度概一般儲(chǔ)在4亂00豆～6鵲00隆mm懸，以拌滿足竹儀表耕安裝奪、觀致測和葡加卸蔑荷載潑的要慨求。雙向板韻在兩個(gè)抗跨度方養(yǎng)向的高豎差和偏文差應(yīng)滿獲足上述奴要求。(3)連續(xù)志梁各病中間腹支敦搜應(yīng)采紫用可商調(diào)式笑支敦算，按弓支敦雕反力獄的大釋小調(diào)雖節(jié)支餐敦高莊度?；灸囊蟛澹?1傘)支敦口和地矩基總泄變形顫量不喜宜超諒過試刮件撓柏度的1/圣10。試舍驗(yàn)使雨用兩喉個(gè)以孕上支武敦時(shí)湖，各可支敦全應(yīng)具版有相糊同的洽剛度狡。(2踐)單向簡楚支試件禁的兩個(gè)茅鉸支座騙的高差代應(yīng)符合所設(shè)計(jì)要難求，其胞偏差不屯宜大于暖試件跨光度的1/5駁0。荷載傳達(dá)遞裝置將加載織設(shè)備產(chǎn)熔生的荷詢載按試貞驗(yàn)荷載敬圖式的芝要求傳倚遞到試暗驗(yàn)的結(jié)挺構(gòu)上，暑同時(shí)滿自足荷載償放大、怠分配和豎荷載作仗用形式女轉(zhuǎn)換的剩要求。紹有杠桿迷、分配襲梁和臥晝梁。1．杠桿利用放叮大原理行，將施奪加的較升小荷載今，經(jīng)過在杠桿的船傳遞而由獲得放扎大幾倍拋的作用牙力，杠遍桿比例常不宜大栽于1：6。2．分配放梁將單一森杠桿或允液壓加扯載器產(chǎn)期生的荷率載分配倉成兩個(gè)樣或兩個(gè)誦以上的善多點(diǎn)集崗中荷載猾。分配級梁一般胖均為單氏跨簡支缺梁形式保，不能腸用多跨秀連續(xù)梁劉的形式勻。3.臥梁臥梁的偵作用：做是將若應(yīng)干個(gè)加澆載點(diǎn)的怖集中荷達(dá)載轉(zhuǎn)換感成均布衫荷載施因加于試嶼件的端逆面，保抬證試件怨的受載哈截面獲雙得均勻橡分布的噸應(yīng)力狀禁態(tài)。為歸了保證矮荷載的更正確傳憲遞，臥遺梁必須延有足夠乓的強(qiáng)度佛和剛度鍋。如需謠降低臥稈梁的剛謠度，應(yīng)蠢適當(dāng)增面加集中摧荷載的堡個(gè)數(shù)。略臥梁安原裝時(shí)與避試件端扣面之間辱應(yīng)平整伍輔設(shè)砂顛漿墊層柿，砂漿單強(qiáng)度不請應(yīng)低于銹試件混濕凝土強(qiáng)脅度等級及的50幅%。墻體軸帽向加載濾試驗(yàn)裝墨置荷載支驕承裝置1．豎向取荷載支星承裝置在實(shí)驗(yàn)多室內(nèi)一惑般是由辦橫梁立占柱組成救的反力喉架和試薄驗(yàn)臺座藍(lán)組成。隸反力架膨可以是果用型鋼傘制成的弊門型支滋架，橫挑梁與柱污的連接符采用精決制螺栓刮或圓銷發(fā)。強(qiáng)度仁剛度都柳較大，狀能滿足耽大型結(jié)熱構(gòu)構(gòu)件奴試驗(yàn)的父要求，父支架的脊高度和丈承載能良力可按嚼試驗(yàn)需天要設(shè)計(jì)妨。另一利種是山用大碑截面灑圓鋼牢制成帽的立為柱，貨配以凍型鋼腿制成嚴(yán)的橫漿梁，廊這時(shí)筑在圓考鋼立姐柱兩識端車拌成螺緣瑞紋，屑用螺珍帽固彩定橫莊梁并涂與臺候座連召接固汗定。飲輕便稿，但翅剛度霜較小避。2.水平反洪力架或凝反力墻反力架茶：一般驅(qū)是由鋼推結(jié)構(gòu)制束成的可誘移動(dòng)桁訴架式支筒架，液絞壓加載軍器固定栗于反力在架的立竟柱上。典由于受便強(qiáng)度和求剛度控老制，它緒能承受體的荷載序不大，交一般適磨用于中幻玉小型試沈件試驗(yàn)欄使用。反力墻:鋼筋混搜凝土結(jié)己構(gòu)或鋼燥結(jié)構(gòu)制肥成。反挨力墻與意試驗(yàn)臺寺座連成酷整體，微組成抗河側(cè)力試奶驗(yàn)臺座應(yīng)。在反森力墻縱劇橫方向榨按一定寄