第二章结构实验(加载设备).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,建筑结构试验,南京工程学院,2007.09.01,第二章 重点掌握的内容（习题）,1.,试验加载设备应满足那些条件,?,2.,简述常用的静载加载的方法。,第二章 加载装置与试验设备,建筑结构试验的加载方法：,重力加载；,液压加载,机械力加载,气压加载,惯性力加载（动载）,电磁加载（静、动载）,人激振加载（动载）,环境随机振动激振加载（动载）,第二章 加载装置与试验设备,产生荷载的方法与加载设备,（,1,）静力试验,重力加载（直接加载或杠杆）,机械加载（绞车、滑轮组、弹簧、螺旋千斤顶）,液压加载（液压试验机）2,）动力加载,惯性力、,电磁系统（电液伺服加载系统和模拟振动台）,第二章 加载装置与试验设备,2.1,重力加载,重力加载包括直接加载法和杠杆加载法,在建筑结构试验和检验中重物加载是最经常使用的加载方法之一，是使用容重较大的又容易获得的物质对结构或构件施加荷载的方法。,可形成,均布荷载（堆载）,和,集中荷载（吊挂）,重物加载的优点是：,1.,适于长时期的建筑结构试验，并能保持荷载值的稳定；,2.,荷载重物容易获取，加载方法简单方便，经济可靠。,重物加载的缺点是：,需较大的劳动力，占据空间大，安全性差，试验组织难度大。,重力直接加载图示,2.1.1,重物直接加载,重力加载形成均布荷载,重力加载形成均布荷载,重力加载形成集中荷载,2.1.2,杠杆加载法,2.2,机械式（力）加载,机械式加载方法就是利用简单的机械设备对结构施加荷载，机械式加载对建筑结构可施加集中荷载。,机械式加载的优点,是加载机械设备简单可靠，实现加载容易。,机械加载的事例：,绞车，卷扬机，螺旋千斤顶，弹簧等,液压加载在建筑结构试验中是理想的加载方法之一，它不但可以对建筑结构物施加,静荷载,，也可施加,动荷载,。液压加载的原理清晰，加载设备操作简单方便、安全可靠，能产生较大的荷载，而且荷载容易控制准确稳定，并能实现多点同步加载，是目前建筑结构试验应用最广技术先进的加载方法之一。,优点：液压加载产生较大的荷载，试验操作安全方便，特别是大型结构构件，当试验要求荷载点数多、吨位大时更合适。,2.3,液压加载,液压加载装置的内容,液压加载器,液压加载系统,结构试验机,电液伺服液压系统,地震模拟振动台,2.3.1,液压加载器,液压加载器图示（千斤顶）,液压加载器图示（电动泵）,液压加载系统图示,组成：,液压加载器,液压控制台,反力架,台座,大型结构试验机图示,电液伺服液压系统图示,电液伺服加载器,控制系统,液压源,控制负荷、应变、位移,电液伺服加载器图示,电液伺服阀,地震模拟振动台图示,2.3.2,大型结构试验机,2.3.3,电液伺服液压系统,2.3.4,地震模拟振动台,2.4,惯性力加载,2.4.1,冲击力加载2.4.2,离心力加载,2.4.3,直线位移惯性力加载,动力为电液伺服加载系统，作水平往复运动，施加激振力，使结构振动,1,压缩空气加载,（均布）,气压加载是使用压缩空气或高压氮气建筑结构施加均布荷载。压缩空气和高压氮气是通过橡胶气囊给结构施加荷载的，为了提高气囊的试验压力荷载，结构的四周应砌筑支承边墙，使结构、支承边墙和地面将气囊包围在其中，达到增高气体荷载压力的目的。,2,负压加载,（均布）,气压加载的另一种方法是抽真空，形成大气压力差实现对结构的均布加载。,气压加载适用于对板壳等大面积的结构物施加均布荷载，其,优点是加卸荷载方便可靠，荷载值稳定易控制。,2.5,气压加载,2.6,电磁加载法（,电磁式激振器和电磁振动台）,2.6.1,电磁激振器,电磁激振器由磁系统（励磁线圈、铁芯、磁极板）、动圈、弹簧、顶杆等部件组成。激振器工作时，在励磁线圈中通入稳定的直流电，使在铁芯与磁极板的空隙中形成强的磁场。同时，由低频信号发生器输出一交变电流，并经功率发大器放大后输入工作线圈，工作线圈即按交变电流谐振规律在磁场中运动并产生一电磁感应力，使顶杆推动试件振动,2.6.2,电磁振动台,电磁振动台的原理基本与电磁激振器一样，在构造上实际是利用电磁激振器来推动一个活动的台面而构成。,2.7,人激振加载法,2.8,环境随机振动激振法,（,脉动法,）,脉动法：,由地面脉动激起的建筑物经常处于微小而不规则的振动中，即建筑物脉动，利用这些脉动现象来分析测试结构的动力特性。,特点：,微小的地震活动,车辆人流来往的扰动,振幅微小，频谱丰富，地面脉动,综上所述，加载设备应满足的条件：,（,1,）传力和作用点明确（,2,）荷载值稳定（,3,）加载设备的加载值大于最大试验值（,4,）加载设备的性能符合要求（,5,）及时标定,第二章 加载装置与试验设备,2-9,试件支承装置,试件的支承装置,是实现试验结构力边界条件及位移边界条件关键的试验装置之一，因此，在结构试验中只有正确地使用支承装置，才能确保结构试验的顺利进行。试件支承装置包括：支座和支墩。,1,支座,。,支座的工作状况是支座与试验结构表面接触支承着试验结构，支座的反力作用于试验结构，支座本身由支墩支承。,2,支墩。支墩与地面接触，是支座的支承装置。试验室使用钢制或钢筋混凝土制的支墩，支墩可以自由移动。现场进行结构试验时使用的支墩由砖块砌筑或由混凝土浇注而成，这些支墩往往是一次性使用，所以它们的结构是简易的。,2.9.1,支座,支座基本要求：,2.9.2,荷载支撑结构（反力架、荷载架）,同济大学,10000kN,大型多功能结构试验机系统,主要用于结构试验，试验对象共有,7,类试件型式：梁；柱；墙；平面框架、桁架；节点；板；材料本构,主要技术指标：,净试验空间：,400015005000mm,，试样输送空间：,4000 1500mm,。10000kN,垂向加载部分：最大推力,:10000kN,，最大拉力：,3000kN,，作动器行程：,300mm,；,3000kN,横向加载部分：最大推力：,3000kN,，最大拉力：,1500kN,，作动器行程：,400mm,；,1500kN,辅助伺服垂向加载和,1500kN,辅助伺服水平加载部分：最大推力：,1500kN,，最大拉力：,1000kN,，作动器行程：,300mm,。,同济大学,10000kN,大型多功能结构试验机系统,仪器中,文名称,MTS,电液伺服加载系统,仪器英,文名称,MTS,FlexTest,Structural Testing System,仪器别名,无,型号规格FlexTest,m,生产厂商,MTS,公司,国别,（公司注册地）,美国,仪器分类号,（教育部标准）,03240109,原值,（人民币元）,800,万元,生产日期,1999,年,8,月,启用日期,1999,年,8,月,国内动态伺服控制器的对比如下表所示：,功能及指标,美国,MTS,公司,TeststarII,控制器,长春试验机研究所,PLS,控制器,控制器类型,数字式,模拟和数字混合式,频率范围,0.001,1000Hz,0.001,100Hz,测量通道,扩展方便、通用性强。具有自动调零、,自动标定和多点线性修正功能。,自动调零、自动标定,控制参数,PID,设置 具有一般和高级,PID,参数自整定功能,手动调节，辅助控制功能、相位补偿、幅度补偿、频率反向补偿、任意波形补偿、前馈控制,幅度补偿,主要功能和技术指标：,1,）,244,系列作动缸：（,1,）,1000kN,的作动器,2,个，行程：,200mm,，主要用于静力测试；（,2,）,500kN,的作动器,4,个，行程：,200mm,，主要用于静力、疲劳测试；（,3,）,250kN,的作动器,1,个，行程：,250mm,，主要用于疲劳测试；,大型多功能结构试验系统,PWS-1000,微机控制电液伺服疲劳试验机,读数显微器,-,用于测量裂缝宽度,50,倍裂缝观测放大镜,