第2章试验荷载与加载方法课件

第2章 试验荷载与加载v2.1 概述v工程结构试验为模拟结构在实际受力工作状态下的结构反应，必须对试验对象施加荷载，结构荷载试验是结构试验的基本方法。v工程试验用的荷载形式、大小、加载方式是根据试验目的要求，以便更好地模拟原有荷载等因素选择。第二章荷载与加载第2章 试验荷载与加载v教学内容 v2.1重物加载 v2.2机械式加载 v2.3气压加载 v2.4液压加载：包括液压加载的分类，液压系统，液压加载器荷载的标定。v2.5动荷加载方法：包括惯性力加载，激振器加载（机械式激振器，电磁式激振器），爆炸加载。v2.6加载辅助设备：荷载支承装置，荷载传递装置 v2.7试件支承装置。第二章荷载与加载第2章 试验荷载与加载v重点：重物加载，液压加载的分类，液压系统，液压加载器荷载的标定，荷载支承装置，荷载传递装置，试件支承装置。v难点：动荷加载方法 第二章荷载与加载第2章 试验荷载与加载v1熟练掌握重物加载，液压加载的分类，液压系统，液压器荷载的标定。v2熟练掌握荷载支承装置，荷载传递装置，试件支承装置。v3掌握机械式加载，气动加载，动荷加载第二章荷载与加载2.1 概述v结构试验中的加载方法结构试验中的加载方法：v重力加载法；气压加载法；v液压加载法；电磁加载法；v惯性力加载法；人激振动加载法；v机械力加载法；环境随机振动激振法。第二章荷载与加载2.1 概述v正确选用试验的荷载设备和加载方法要求：v1、荷载图式与结构设计计算荷载图式所产生的内力值一致或接近；v2、荷载传力方式和作用点明确；v3、荷载分级分度值满足量测精度，加载设备有强度储备；v4、加载装置安全可靠（强度、变形、刚度）；v5、设备操作方便，便于加卸、控制；v6、采用现代先进技术，减轻劳力，提高质量。第二章荷载与加载2.2 重力加载v包括重力直接加载法和杠杆加载法包括重力直接加载法和杠杆加载法v直接加载法直接加载法v应注意避免因荷 重块产生拱作用 而改变荷载分布。v杠杆加载法杠杆加载法 结构变形后荷载 不改变，但无法 自行卸载。第二章荷载与加载2.2 重力加载v重力加载法重力加载法第二章荷载与加载2.2 重力加载v杠杆加载法杠杆加载法第二章荷载与加载2.3 液压加载目前结构试验中最常用的加载方法；v 可适用于静、动载试验，吨位可大、可小；v液压加载方法：v 液压加载系统和试验台座；v 结构试验机系统。第二章荷载与加载2.3 液压加载v液压加载装置液压加载装置v 液压加载器；v 液压加载系统；v 结构试验机；v 电液伺服液压系统；v 地震模拟振动台。第二章荷载与加载2.3 液压加载v2.3.1液压加载器v千斤顶第二章荷载与加载2.3 液压加载v2.3.1液压加载器v电动泵第二章荷载与加载2.3 液压加载v2.3.1液压加载器v双向液压加载器第二章荷载与加载2.3 液压加载v2.3.2液压加载系统液压加载系统v组成部分组成部分v 液压加载器v 液压控制台v 反力架v 台座v适用于各类结构的静载试验（包括拟静力试验）第二章荷载与加载2.3 液压加载v2.3.3大型结构试验机大型结构试验机v1.测试空间:120 x120 x120cm2.1200 吨主油压缸,铸钢本体 3.行程:300mm4.闭回路电液伺服油压系统 第二章荷载与加载2.3 液压加载v2.3.3大型结构试验机大型结构试验机第二章荷载与加载2.3 液压加载v2.3.3大型结构试验机大型结构试验机第二章荷载与加载2.3 液压加载v2.3.4电液伺服液压系统v电液伺服加载器v控制系统v液压源v直接控制负荷、应变、位 移。自动控制。第二章荷载与加载2.3 液压加载v2.3.4电液伺服液压系统v电液伺服加载器第二章荷载与加载2.3 液压加载v2.3.4电液伺服液压系统v电液伺服阀第二章荷载与加载2.3 液压加载v2.3.5地震模拟振动台第二章荷载与加载2.3 液压加载v2.3.5地震模拟振动台v美国MTS公司三向六 自由度维模拟地震振 动台，v台面尺寸4m4m，v最大试件质量25t。第二章荷载与加载2.4 惯性力加载v利用运动物体质量的惯性施加动力荷载利用运动物体质量的惯性施加动力荷载v2.4.1冲击力加载法v1、初位移加载法初位移加载法第二章荷载与加载2.4 惯性力加载v2.4.1冲击力加载法v2、初速度加载法初速度加载法第二章荷载与加载2.4 惯性力加载v3、反冲激振法反冲激振法v反冲激振法就是爆炸加载反冲激振法就是爆炸加载。利用火药或炸药使之燃烧或引起爆炸，产生冲击荷载作用于试验结构或建筑物。炸药爆炸后以应力波或冲击波的形式作用于试验结构或建筑物，而火药燃烧是通过火箭激振加载器以激振力的形式作用于结构或建筑物。v火箭激振加载也称为反冲激振器加载，是利用火箭发动机的原理对试验结构施加荷载的。第二章荷载与加载2.4 惯性力加载v2.4.2离心力加载法v 优点：结构简单，容易产生较大振幅和激振力；v 缺点：频率低，振幅调节难，只能产生简谐荷载。第二章荷载与加载2.4 惯性力加载v2.4.2直线位移惯性力加载法v 激振力大，但频率较小（1HZ），且设备笨重。第二章荷载与加载2.5 机械力加载法v常用机具包括常用机具包括：吊链（葫芦）、卷扬机、花篮螺v丝、螺旋千斤顶、弹簧等；v适用于施加水平荷载适用于施加水平荷载；v 优点：设备简单，集中力的方向便于控制；v 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。第二章荷载与加载2.6 气压加载法v气压加载法：气压加载法：v利用压缩空气加载，利用抽真空产生负压加载；v适用于平板、壳体等平面结构施加均布荷载；v 优点：加、卸载方便，荷载稳定、安全，结构破坏时能够自动卸载；v 缺点：加载面无法观测。第二章荷载与加载2.7 电磁力加载法v2.7.1 电磁式激振器v磁系统（励磁线圈、铁心、磁极板）、动圈（工作线圈）、弹簧、顶杆。第二章荷载与加载2.7 电磁力加载法v2.7.2 电磁振动台第二章荷载与加载2.8 人激振动加载法v利用人自身在结构上的有规律的活动与结构自振周期同步运动，产生惯性力，形成共振试验的振幅。第二章荷载与加载2.9 环境随机振动激振法v环境也称为脉动法。v微小的地震活动、车辆人流来往扰动v运动振幅极为微小，频谱丰富，地面脉动。v测定动力特性v由地面脉动产生建筑物脉动，再对其进行模态参数识别。第二章荷载与加载2.10 荷载支承设备和试验台座v支座；v荷载支承机构；v结构试验台座；v现场试验荷载装置。第二章荷载与加载2.10 荷载支承设备和试验台座v2.10.1 支座v支墩：简易支座，钢或钢筋砼制作，现场试验多为砖砌体；v支座作用形式：滚动铰支座、固定铰支座、球铰支座。第二章荷载与加载2.10 荷载支承设备和试验台座v2.10.1 支座v对铰支座的基本要求（课本P5859）v 必须保证结构在支座处能自由转动；v 必须保证结构在支座处力的传递；v 构件支座处铰的上下垫板要有一定刚度；v 滚轴长度，一般取为试件支承处截面宽度；v 滚轴直径，可按表选用，并进行强度验算。第二章荷载与加载2.10 荷载支承设备和试验台座v2.10.1 支座第二章荷载与加载2.10 荷载支承设备和试验台座v2.10.2 荷载支承机构v又称反力架或荷载架；v试验室试验v 反力架（由横梁立柱组成）；v 抗弯大梁或空间桁架式台座（适用于中小型构件）、试验台座。v现场试验v 反力支架（包括平衡重、锚固桩头、现浇地梁和箍架等）。第二章荷载与加载2.10 荷载支承设备和试验台座v2.10.2 荷载支承机构v槽式试验台座：第二章荷载与加载2.10 荷载支承设备和试验台座v2.10.2 荷载支承机构v竖向反力架：立柱横梁第二章荷载与加载2.10 荷载支承设备和试验台座v2.10.2 荷载支承机构v水平反力架第二章荷载与加载2.10 荷载支承设备和试验台座v2.10.3 试验台座v抗弯大梁式台座和空间桁架式台座：v 适用于中小型构件试验，跨度短、荷载小；v 特点：自平衡式，对支座和支承条件无要求。第二章荷载与加载2.10 荷载支承设备和试验台座v2.10.3 试验台座v抗弯大梁式 台式支座：第二章荷载与加载2.10 荷载支承设备和试验台座v2.10.3 试验台座试验台座v板式试验台座：板式试验台座：v RC板或PC板（厚板），由结构自重和刚度来平衡所施加的荷载。v槽式试验台座：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。v地脚螺丝式试验台座：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。v箱式试验台座：箱式试验台座：v 特点：承载力高、刚度大、台座空间利用率高，但v安装和移动设备困难。第二章荷载与加载2.10 荷载支承设备和试验台座v2.10.3 试验台座试验台座v抗侧力试验台座v 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。v 试验台座采用RC或PC的实体墙或箱形墙，有L型、U型等。第二章荷载与加载2.10 荷载支承设备和试验台座v2.10.3 试验台座试验台座v槽式试验台座槽式试验台座v高出地面500mm第二章荷载与加载2.10 荷载支承设备和试验台座v2.10.3 现场试验的荷载装置现场试验的荷载装置v关键问题：如何提供支座反力。v解决方法：v 平衡重式v 压桩作为地锚v 成对试验加载第二章荷载与加载2.10 荷载支承设备和试验台座v2.10.3 现场试验的荷载装置现场试验的荷载装置第二章荷载与加载第2章 试验荷载与加载方法v思考题：v1、简述重力加载法的特点。v2、如何避免重力加载法中的拱效应？v3、液压加载器有哪几种？v4、电液伺服加载系统的主要功能有哪些？v5、阐述机械力加载法的常用机具及其特点。v6、简述气压加载法的优点和缺点。v7、支座有哪几种基本形式？v8、试验台座的分类及其特点。第二章荷载与加载