【工程结构试验】第2章-试验的加载设备(2课时)

《建筑结构试验》SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院课时安排第1章结构试验概论（2课时）第2章结构试验的荷载设备（2课时）第3章结构试验的数据采集和测量仪器（2课时）第4章结构试验设计（4课时）第5章结构单调加载静力试验（2课时）第6章结构低周反复静力加载试验（2课时）第7章结构试验现场检测技术（2课时）第8章结构试验的数据处理（2课时）试验课时（4学时）专题：结构抗震试验（2课时）2.1概述2.2重力加载法2.3液压加载法2.4惯性力加载法2.5机械力加载法2.6气压加载法2.7电磁加载法2.8人工激励振动加载法2.9环境随机振动激振法2.10荷载支承设备和试验台座第2章结构试验的加载设备SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院2.1概述结构试验中的加载方法重力加载法液压加载法惯性力加载法机械力加载法气压加载法电磁加载法人激振动加载法环境随机振动激振法SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院2.2重力加载法静力荷载既可模拟垂直加载，也可模拟水平加载；简单易行、经济，但花费人工较多结构变形时荷载不会改变（当结构变形过大时不能自行卸载而导致结构倒塌）利用物体自重加载，但应避免试件弯曲变形而使荷载块产生拱作用，改变荷载分布。SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院直接加载法：应注意避免因荷重块产生拱作用而改变荷载分布杠杆加载法：结构变形后荷载不改变，但无法自行卸载直接加载法&间接加载法SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院重力加载法实例预应力钢－混凝土组合梁长期荷载试验SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院2.3液压加载法目前结构试验中最常用的加载方法可适用于静、动载试验，吨位可大、可小液压加载方法液压加载系统和试验台座结构试验机系统液压加载装置液压加载器结构试验机地震模拟振动台液压加载系统电液伺服液压系统SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院※液压加载器手动液压加载器手工操作，简易方便但一人一台，难以同步加载单向作用液压加载器适用于多个加载器组成同步加载系统使用，适应于多点加载要求双向作用液压加载器可施加反复荷载（拉或压、推或拉）SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院※液压千斤顶&电动泵SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院※液压加载系统组成部分液压加载器液压控制台反力架台座适用于各类结构的静载试验（包括拟静力试验）SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院5M钢桁架结构静力分析试验液压千斤顶竖向反力架支墩手动油泵SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院※结构试验机10000kN大型多功能试验机系统（同济大学建筑结构试验室）SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院※电液伺服液压系统目前较为先进的加载设备可进行结构静力试验，也可进行结构动力试验（包括疲劳试验）当与计算机联机后，可进行复杂的加载程序控制、数据采集和数据分析处理等工作SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院※地震模拟振动台实现各类地震波的自动控制加载及数据采集分析，是标准意义上的结构动力试验，可进行6个自由度方向的加载同济大学土木工程防灾国家重点试验室美国MTS公司三向六自由度台面尺寸4m×4m最大试件质量25tSuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院2.4惯性力加载法利用运动物体质量的惯性施加动力荷载冲击力加载法初位移加载法初速度加载法反冲激振法离心力加载法优点：结构简单，容易产生较大振幅和激振力缺点：频率低，振幅调节难，只能产生简谐荷载直线位移惯性力加载法激振力大，但频率较小(1Hz)，且设备笨重SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院惯性力加载法初位移加载法初速度加载法SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院2.5机械力加载法常用机具包括：吊链（葫芦）、卷扬机、花篮螺丝、螺旋千斤顶、弹簧等适用于施加水平荷载优点：设备简单，集中力的方向便于控制缺点：荷载较小，加卸载速度慢，荷载作用点的变形会引起荷载值的较大改变SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院2.6气压加载法利用压缩空气正压加载、利用抽真空产生负压加载适用于平板、壳体等平面结构施加均布荷载优点：加、卸载方便，荷载稳定、安全，结构破坏时能够自动卸载缺点：加载面无法观测SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院2.7电磁加载法可进行静、动载试验电磁式激振器优点：频率范围宽、重量轻、控制方便、可按给定信号产生多个波形的激振力缺点：激振力不大、适用于小型结构试验电磁振动台优点：频率范围宽、振动稳定、波形失真小、振幅和频率的调节较方便、容易实现自动控制缺点：激振力小、适用于小型结构试验SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院2.8人激振动加载法人身体有规律的运动，在共振情况下可产生较大的激振力（有阻尼自由振动）SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院2.9环境随机振动激振法又称脉动法由地面脉动产生建筑物脉动，再对其进行模态参数识别SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院2.10荷载支承设备和试验台座支座荷载支承机构结构试验台座现场试验荷载装置SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院※支座支墩：简易支座，钢或钢筋砼制作，现场试验多为砖砌体支座按作用形式分：滚动铰支座、固定铰支座、球铰支座对铰支座的基本要求必须保证结构在支座处能自由转动必须保证结构在支座处力的传递构件支座处铰的上下垫板要有一定刚度滚轴长度，一般取为试件支承处截面宽度滚轴直径，可按表选用，并进行强度验算SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院※支座的基本形式SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院※荷载支承机构又称反力架或荷载架试验室试验反力架（由横梁立柱组成）抗弯大梁或空间桁架式台座（适用于中小型构件）、试验台座现场试验反力支架（包括平衡重、锚固桩头、现浇地梁和箍架等）型钢反力架、丝杆反力架SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院※荷载支承机构的形式试验台座（槽式）竖向反力架水平反力架SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院抗弯大梁式台座和空间桁架式台座适用于中小型构件试验，跨度短、荷载小；特点：自平衡式，对支座和支承条件无要求。※试验台座SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院※试验台座板式试验台座RC板或PC板（厚板），由结构自重和刚度来平衡所施加的荷载槽式试验台座：加载点可沿台座纵向移动，但由于地脚螺丝较松，不适用于动力荷载试验地脚螺丝式试验台座：可适用于静力试验和动力试验，但试件就位灵活性差，螺丝受损后修复困难箱式试验台座特点：承载力高、刚度大、台座空间利用率高，但安装和移动设备困难SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院※试验台座(抗侧力试验台座)抗侧力试验台座作用：通过拉压千斤顶或电液伺服加载系统对试件施加模拟地震作用的低周反复荷载，进行拟动力和拟静力试验试验台座采用RC或PC的实体墙或箱形墙，有L型、U型等SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院※试验台座(槽式试验台座)槽式试验台座，高出地面500mm（同济大学建筑结构试验SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院※现场试验荷载装置关键问题：如何提供支座反力解决方法平衡重式压桩作为地锚成对试验加载SuzhouUniversityofScienceandTechnology苏州科技学院思考题1、简述重力加载法的特点。2、如何避免重力加载法中的拱效应？3、液压加载器有哪几种？4、电液伺服加载系统的主要功能有哪些？5、阐述机械力加载法的常用机具及其特点。6、简述气压加载法的优点和缺点。7、支座有哪几种基本形式？8、结构试验台座的分类及其特点。