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1第三章结构试验荷载设备23.1概述结构的荷载试验是结构试验的基本方法选择试验荷载和加载方法,应满足以下要求33.2重力加载法456783.2重力加载法利用物体本身的重量加于结构上作为荷载试验室试验荷载—专门浇铸的标准砝码、混凝土立方试块、水箱现场试验荷载—砂、石、砖块等建筑材料或钢锭、铸铁、废试件等分为:1)重力直接加载方法2)杠杆加载方法93.2.1重力直接加载方法荷重直接堆放于试件上1)松散材料要注意起拱作用引起对结构的卸载,最好用无底的筐装或箱装2)成堆叠放要注意堆间间隙3)砂石等建材要注意环境湿度和温度影响4)用水加载是比较理想的加载方法5)施加集中荷载时利用吊篮作用于荷载点,但常受荷载量限制6)金属材料制成的荷载砝码不宜大于20公斤1011上海体育场z1/40z钢结构模型z重力模拟加载123.2.2杠杆加载方法利用杠杆原理,将荷重放大作用于试件1)要求杠杆比例明确,杠杆比例不宜过大,注意杠杆本身刚度2)自重不宜大于分级加载的第一级荷载值3)杠杆支承点必须可靠133.3液压加载法利用液压原理,由高压油泵将一定压力的液压油输入加载器的工作油缸,推动活塞对试件施加荷载。143.3.1液压加载器(千斤顶)液压加载的主要部件,由上述原理产生施加于试件的荷载。荷载示值=油压×活塞面积荷载值由压力表、测力计或荷载传感器测读1516未加固砼砌块砌体的对比试验173.3.2液压加载系统利用液压加载器配合荷载承力架和静力试验台座组成的加载系统特点:1)满足同步加载卸载和恒载保持稳压的要求2)适用于大跨度结构多点均布和非均布,对称和非对称加载要求1819203.3.3大型结构试验机专用于大型构件试验的液压加载设备,典型的长柱试验机可进行压杆、柱、墙板、砌体、节点与梁的受压和受弯试验。大吨位的结构试验机还可进行构件的受拉试验。试验机通过与计算机相连,由程序控制自动操作。进行数据采集和数据处理。2122233.3.4电液伺服液压加载系统电液伺服加载系统的功能:可以正确地模拟结构构件所受的实际荷载,产生模拟真实的试验状态—地震、海浪等随机作用电液伺服加载系统的构成:采用闭环控制,由液压源、液压加载器(促动器)和控制系统等组成24日本鹭宫会社25明尼苏达州立大学263.3.4电液伺服液压加载系统电液伺服系统的工作原理1)闭环系统,可采用荷载、位移和应变等物理量作为控制参数,实现整个系统的自动控制2)测得的信号经过调节放大器放大后输出,与指令信号在伺服控制器中进行比较,其差值即为误差信号,经过放大后予以反馈来控制伺服阀,进一步操纵液压加载器活塞的工作,完成系统的闭环控制。27电液伺服试验系统的性能特点负荷范围大:目前最大可达3000吨频率范围宽:0.001~3000Hz可任意调整控制波形多:正弦波、方波、三角波、随机波以及任意函数的波形响应快、精度高功能全:复杂程序控制及数据处理联机功能设备消耗功率大,费用大,维护要求高28电液伺服液压加载系统29电液伺服阀的工作原理伺服阀是电液伺服加载系统的心脏部份1)按照指令发生器发出的电信号经放大后输入伺服阀的前置级再经过功率级转换成大功率的液压信号2)将液压油输入加载器,使加载器活塞按输入信号的规律对结构施加载或位移3)通过反馈控制提高系统的灵敏度303.4.1冲击力加载法作用时间短促,使被加载结构在平衡位置附近作自由振动1)、初位移加载法—张拉突卸法2)、初速度加载法—突加荷载法3)、反冲激振法—火箭激振使结构产生初始位移使结构产生初始速度和承受冲击荷载利用火药燃烧反冲力对结构激振3.4惯性加载法313.4.2离心力加载法—偏心激振器旋转质量产生的离心力对结构施加简谐振动荷载作用力大小和频率按一定规律变化使结构产生强迫振动调整激振力和激振频率(两者相关):3.4惯性加载法1)提高工作频率2)增加激振质量3)增大偏心距4)使用多台激振器Pmr=⋅⋅ω2323.4.3直线位移惯性力加载法由电液伺服系统闭环控制,操纵双作用的液压加载器推动质量块作直线往复运动。由质量块的惯性力激起结构振动低频性能好,适用于1Hz以下低频激振。调整激振力和激振频率(两者不相关):3.4惯性加载法1)可调整激振频率2)改变质量33同济大学离心试验机amax=300g注:过山车:~3g航天员:~8g343.5机械力加载法利用绞车、绳索、滑轮组等机具对结构施加拉力,可改变作用力的大小和方向利用螺旋千斤顶的蜗轮蜗杆传动原理,由螺杆顶升对结构加载利用弹簧对试件施加持久荷载35363.10荷载支承设备与台座3.10.1支座3.10.2荷载支承机构3.10.3结构试验台座3.10.4现场试验的荷载装置373.10.1支座3.10.2荷载支承机构3.10.3结构试验台座3.10.4现场试验的荷载装置38支座是试件的支承结构—正确传递荷载、模拟结构荷载图式和边界条件支座的形式与构造要反映结构实际的边界条件和受力形式,要求专门设计支墩要求有足够的支承面积,底面积要按实际地基承载力进行计算,保证试件不发生沉陷或过大变形3.10.1支座393.10.2荷载支承机构结构试验加载时的荷载支承设备试验室试验—荷载支承架(反力架,反力墙),试验台座现场试验—平衡重、锚桩、地梁—成对构件卧位、反位试验(自平衡体系)403.10.2荷载支承机构巨型钢反力架与水平台座用地脚螺栓锚固,可按试件试验要求变动位置—可移动,有一定灵活性为提高抵抗弯矩和基底剪力的承载能力,可采用深坑式抗侧力台座,利用坑壁作为抗侧力结构413.10.3结构试验台座抗弯大梁和空间桁架台座:适用于预制构件厂构件检验和小型试验室1)抗弯大梁适用于宽度在1.2m以下,跨度在7m以内的构件试验2)空间桁架式台座适用于中等跨度的桁架及屋面大梁的试验423.10.3结构试验台座抗弯大梁和空间桁架台座:适用于预制构件厂构件检验和小型试验室1)抗弯大梁适用于宽度在1.2m以下,跨度在7m以内的构件试验2)空间桁架式台座适用于中等跨度的桁架及屋面大梁的试验433.10.3结构试验台座试验台座1)结构试验室的基本设施,用以平衡施加在试验结构上荷载所产生的反力2)钢筋混凝土或预应力混凝土的厚板或箱型结构3)强度刚度极大4)有孔或槽等,可方便安装44板式试验台座槽式试验台座:沿纵向设置槽轨,系型钢制成的纵向连续框架,埋设于混凝土内地脚螺栓式台座:按一定间距沿纵横两向预埋的地脚螺栓。4546箱式试验台座(孔式试验台座)台座构成箱形结构,具有更大的刚度。台座顶板纵横向按一定间距布置竖向贯穿的预留洞孔,用以固定荷载支架,试验加载、量测可在台上也可在台下进行,箱型结构可作为地下室,供长期或特种试验使用,可作为房屋基础47抗侧力试验台座抗侧力结构反力墙,以承受和抵抗水平作用产生的反力。实体钢筋混凝土或预应力混凝土反力墙或箱型结构48493.10.4现场试验的加载装置平衡重加载装置:利用重物来平衡荷载地锚抗弯大梁装置:利用结构桩基(承台)浇注地梁,锚固支承反力装置自平衡装置:利用成对构件相互平衡,采用正反位或卧位试验,作为平衡用的构件必须进行必要的加固50515253实习报告要求二:1、2、3、……4、若要知道该建筑结构楼面承载能力,你会如何加载和测试?续写大纲草稿。6、查询相关文献资料.7、……
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