KN支座试验机控制系统.doc

1500KN支座实验机控制系统
设计方案之功能描述
1. 1500K N支座实验机概述
1500K支座实验机是一套三维加载实验机系统，是专门用于桥梁支座研究、开发和检测实验的实验机。需要完毕垂向加载、横向摩擦、压转3个静态实验，以及垂向、压转、纵向摆3个动态实验。整个设备的荷载施压由液压系统完毕，在静态实验时采用压力传感器检测压力，动态实验采用油压传感器检测压力。

1.1实验机设计目的和任务
设计目的：研制大吨位支座实验机为大型桥梁支座提供研发所需的静动态实验功能、为产品检测检查提供实验条件。
设计任务：完毕大吨位支座实验机的整机功能设计、机架结构和基础结构设计、液压加载系统设计和控制及检测系统的设计。
1.2实验机总体功能设计
1.2.1. 竖向承载实验

测定在垂直荷载作用下，荷载——支座竖向压缩变形曲线和荷载——盆环径向变形曲线。
实验荷载：支座竖向设计承载力的1.5倍。在支座四周对称放置4个百分表测定竖向压缩变形，用4个千分表测定盆环径向变形。
加载方式：先预压3遍。实验时以设计承载力的0.5%作为初始荷载，然后逐级加载，每级荷载稳压2min后读取千分表数据，直至检查荷载，稳压3min后卸载。往复实验3次。如图一：

图一（1:千斤顶2:承载板3:实验件4:百分表5：千分表）
四个百分表接受数据依次为b0~b3,千分表接受数据依次为q0~q3，荷载——支座竖向压缩变形量T1=(b0+b1+b2+b3)/4; 荷载——盆环径向变形量T2=(q0+q1+q2+q3)/4。（公式依据TBT2331-2023附录c.2）
荷载——支座竖向压缩变形曲线大约为：
L(mm)
T(min)

F（kn）
此处读取百分表数据
此处读取百分表数据
读取百分表数据，然后卸载
约2min
约2min
约3min

黑色曲线为竖向压力与时间的关系；红色曲线为竖向压力与压缩形变的关系；
荷载——盆环径向变形曲线大约为：
F(kn)
L（mm）
此处读取千分表数据
此处读取千分表数据
读取千分表数据，然后卸载
约2min
约2min
约3min

黑色曲线为竖向压力与时间的关系；红色曲线为竖向压力与盆环径向形变的关系；
生成的报表参考布局为：
序号
实验荷载
实验温度
加载速度
M
N
1

2

3

注：M：竖向压缩形变量（T1）与支座总高的比例；N：盆环径向变形（T2）与盆环外径的比例；

1.2.2. 侧拉实验
支座摩擦系数实验（球形支座实验装置如图2 所示）：测定支座摩擦系数。
实验荷载：竖向荷载为设计承载力，横向施加水平力，直至支座发生滑动。
加载方式：竖向施加并保持支座竖向设计承载力的荷载，横向施加水平力，直至支座发生滑动。测得最大水平力，反复实验5 次。第二次至第五次的滑动摩擦系数平均值为实测摩擦系数。
图二（1:实验件2:水平加载装置及水平压力传感器3: 上承载板4:下承载板）
所求摩擦力系数为;（公式依据TBT2331-2023附录d.2）
H为支座承受的最大水平拉力；
R为制作承受的最大压力；
实测摩擦系数：；
生成的报表参考布局为：
实验荷载
实验温度
加载速度

为初始摩擦系数；为第一次摩擦系数；为第二次摩擦系数；为第三次摩擦系数；为第四次摩擦系数；为实测摩擦系数；
测拉实验曲线大体为：
F（kn）
T(min）
发生滑动时采集初始摩擦力及系数
发生滑动时采集第二次摩擦力及系数
发生滑动时采集第三次摩擦力及系数

发生滑动时采集第四次摩擦力及系数

发生滑动时采集第五次摩擦力及系数

1.2.3. 压转实验
支座压转实验（球形支座实验装置如图三所示）：
盆式支座：设计荷载的1.5倍作用下，使支座产生0.02rad 的转角，保持1h 后卸载，检查各构件有无明显损坏。
实验荷载：竖向荷载为设计荷载的1.5 倍（最大12023kN），使支座产生0.02rad 的转角，并保持1h 后卸载。

图三（1:实验件2:加载装置及压转压力传感器3: 上承载板4:下承载板）

在测试中或测试后进行拆解时，均应进行目测检查，规定实验件无损伤，且承压橡胶板无裂缝或被挤出，黄铜紧箍圈无明显损伤。（依据TBT2331-2023附录E.2）
1.3整机性能参数
1500KN支座实验机整机性能参数如表1所示。
表1实验机整机性能参数
序号
参数项目
参数规定
示值允许
误差
备注
1
垂向最大静态载荷
1500KN
≤±1%
依据TBT2331-2023-3.1.1
2
垂向最大静态位移
±50mm
≤±1%
依据TBT2331-2023-3.1.2
3
横向最大静态载荷
±150KN
≤±1%
依据TBT2331-2023-4.2.2
4
横向最大静态位移
±10mm
≤±1%
依据TBT2331-2023-3.1.3
5
最大压转静荷载

≤±1%

6
最大压转角度

≤±1%

7
最大压转位移

≤±1%