第三章结构试验的荷载设备

第三章 结构试验的荷载设备31 概述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，所 以结构的荷载试验是结构试验的基本方法。试验用的荷载形式、大小、加载方式等都是根据 试验的目的要求，以如何能更好地模拟原有荷载等因素来选择。结构的动力性能，很大程度上决定于所承受的动力荷载，而动力荷载的规律与所用的设 备都比较复杂，所以在进行结构的动力试验时，对于荷载激振设备或加荷方法的选择主要决 定于试验的任务与试验对象的性质。在决定试验荷载时，还取失于试验室的设备和现场所具备的条件。正确和合理的荷载设 计对整个试验工作将会有很大的好处，反之如果设计不妥，不仅影响试验工作的顺利进行， 甚至会导致整个试验的失败，严重的还会发生安全事故。因此，正确的荷载设计和选择适合 于试验目的需要的加载设备是保证整个工作顺利进行的关键之一。产生荷载的方法与加载设备有很多种类：在静力试验中有利用重物直接加载或通过杠杆作用的间接加载的重力加载方法；有利用 液压加载器（千斤顶）和液压试验机等的液压加载方法；有利用铰车、差动滑轮组、弹簧和 螺旋千斤顶等机械设备的机械加载法；以及利用压缩空气或真空作用的特殊加载方法等。在动力试验中可以利用惯性力或电磁系统激振；比较先进的设备是由自动控制、液压和 计算机系统相结合而组成的电液伺服加载系统和由此作为振源的地震模拟振动台加载等设 备；此外人工爆炸和利用环境随机激振（脉动法）的方法也开始广泛应用。正确地选择试验所用的荷载设备和加载方法，对顺利地完成试验工作和保证试验的质量， 有着很大的影响。为此，在选择试验荷载和加载方法时，应满足下列几点要求：1选用的试验荷载的图式应与结构设计计算的荷载图式所产生的内力值相一致或极为接 近；2荷载传力方式和作用点明确，产生的荷载数值要稳定，特别是静力荷载要不随加载时 间，外界环境和结构的变形而变化；3荷载分级的分度值要满足试验量测的精度要求，加载设备要有足够的强度储备；4加载装置本身要安全可靠，不仅要满足强度要求，还必须按变形条件来控制加载装置 的设计，即尚必须满足刚度要求。防止对试件产生卸荷作用而减轻了结构实际承担的荷载；5加载设备要操作方便，便于加载和卸载，并能控制加载速度，又能适应同步加载或先 后加载的不同要求；6试验加载方法要力求采用现代化先进技术，减轻体力劳动，提高试验质量。32 重力加载法重力加载就是利用物体本身的重量加于结构上作为荷载。在试验室内可以利用的重物有 专门浇铸的标准铸铁砝码，混凝土立方试块，水箱等；在现场则可就地取材，经常是采用普 通的砂、石、砖块等建筑材料，或是钢锭、铸铁、废构件等。重物可以直接加于试验结构或 构件上，或者通过杠杆间接加在构件上。32 1 重力直接加载方法重物荷载可直接堆放于结构表面（如板的试验）形成均布荷载（图3-1）或置于荷载盘上通过吊杆挂于结构上形成集中荷载。后者多用于现场做屋架试验（图3 2），此时吊杆与荷载盘的自重应计入第一级荷载。图 3 2 用重物作集中加载试验 这类加载方法的优点是试验用的重物容易取得，并可重复使用，但加载过程中需要花费 较大的劳动力。对于使用砂石等松散颗粒材料加载时，如果将材料直接堆放于结构表面，将 会造成荷载材料本身的起拱，而对结构产生卸荷作用，为此，最好将颗粒状材料置于一定容 量的容器之中，然后叠加于结构之上。如果是采用形体较为规则的块状材料加载，如砖石、 铸铁块、钢锭等，则要求叠放整齐，每堆重物的宽度wI/ 5L （ L为试验结构的跨度），堆与堆之间应有一定间隔（约35cm）。如果利用铁块钢锭作为载重时，为了加载的方便与操作安全要求每块重量不大于 20kg。对于利用吊杆荷载盘作为集中荷载时，每个荷载盘必须分开或通 过静定的分配梁体系作用于试验的对象上，使结构所受荷载明确。利用砂粒、砖石等材料作 为荷载，它们的容重常随大气湿度而发生变化，故荷载值不易恒定，容易使试验的荷载值产 生误差。利用水作为重力加载用的荷载，是一个简易方便而且甚为经济的方案。水可以盛在水桶 内用吊杆作用于结构上，作为集中荷载。也可以采用特殊的盛水装置作为均布荷载直接加于 结构表面（图 33）。后者对于大面积的平板试验，例如楼面、平屋面等钢筋混凝土结构是甚 为合适的，每施加 1000N/m2的荷载只需要 10cm高的水。在加载时可以利用进水管，卸载 时则利用虹吸管原理，这样就可以减少大量运输加载的劳动力。图 33用水作均布加载的试验装置 在现场试验水塔、水池、油库等特种结构时，水是最为理想的试验荷载，它不仅附合结 构物的实际使用条件，而且还能检验结构的抗裂抗渗情况。3 2. 2杠杆加载方法 杠杆加载也属于重力加载的一种。当利用重物作为集中荷载时，经常会受到荷载量的限 制，因此，利用杠杆原理，将荷重放大作用于结构上。杠杆制作方便，荷载值稳定不变，当 结构有变形时，荷载可以保持恒定，对于作持久荷载试验尤为适合。杠杆加载的装置根据试 验室或现场试验条件的不同，可以有如图34 的几种方案。图 3 4 杠杆加载装置 根据试验需要，当荷载不大时，可以用单梁式或组合式杠杆；荷载较大时，则可采用珩 架式杠杆。其构造如图 35 所示。从图 34及图 35可见杠杆 ABC 的支点为 A 点， B 点为作用在结构上的着力点，而 C 点为重物的加载点。这三点的位置必须很准确，由此确定杠杆的比例或放大率。3. 3 液压加载法 液压加载是目前结构试验中应用比较普遍和理想的一种加载方法。它的最大优点是利用 油压使液压加载器（千斤顶）产生较大的荷载，试验操作安全方便，特别是对于大型结构构 件试验当要求荷载点数多，吨位大时更为合适。尤其是电液伺服系统在试验加载设备中得到 广泛应用后，为结构动力试验模拟地震荷载、海浪波动等不同特性的动力荷载创造了有利条 件，使动力加载技术发展到了一个新的高度。33 1 液压加载器 液压加载器（俗称千斤顶）是液压加载设备中的一个主要部件。其主要工作原理是用高 压油泵将具有一定压力的液压油压入液压加载器的工作油缸，使之推动活塞，对结构施加荷 载。荷载值由油压表示值和加载器活塞受压底面积求得，也可由液压加载器与荷载承力架之 间所置的测力计直接测读；或用传感器将信号输给电子秤显示或由记录器直接记录。在静力试验中常用的有普通工业用的手动液压加载器；有专门为结构试验设计的单向作 用及双向作用的液压加载器。普通手动液压加载器的构造原理见图36。使用时先拧紧放油阀，掀动加载器所附有手动油泵的手柄，使储油缸中的油通过单向阀压入工作油缸，推动活塞上升。这种加载器的活 塞最大行程（活塞可以上升的高度）为 20cm 左右。这类加载器规格很多，最大的加载能力可 达 5000kN 。由于这类加载器是使用手动油泵加载，目前已经很少使用。为了配合结构试验同步液压加载的需要所专门设计的单向作用液压加载器的构造如图 3 7。它的特点是储油缸、油泵、阀门等不附在加载器上，构造比较简单，只由活塞和工作油 缸两者组成。其活塞行程较大，顶端装有球铰，可在 15 度范围内转动，整个加载器可按结构 试验需要倒置安装，并适宜于多个加载器组成同步加载系统使用，适应多点加载要求。图 36 普通工业用手动液压加载器图 37 单向作用液压加载器 为适应结构抗震试验施加低周反复荷载的需要， 采用了一种双向作用的液压加载器 （图 3 8），它的特点是在油缸的两端各有一个进油孔，设置油管接头，可通过油泵与换向阀交替 进行供油，由活塞对结构产生拉压双向作用施加反复荷载。图 3 8 双向作用液压加载器332 液压加载系统 液压加载法中利用前述普通手动液压加载器配合加荷承力架和静力试验台座使用，是最 简单的一种加载方法。设备简单，作用力大，加载卸载安全可靠，与重力加载法相比，可大 大减轻笨重的体力劳动。但是，如要求多点加荷时则需要多人同时操纵多台液压加载器，这 时难以做到同步加载卸载，尤其当需要恒载时更难以保持稳压状态。所以，比较理想的加载 方法是采用能够变荷的同步液压加载设备来进行试验。液压加载系统主要是由储油箱、高压油泵、液压加载器、测力装置和各类阀门组成的操 纵台通过高压油管连接组成。当使用液压加载系统在试验台座上或现场进行试验时尚必须配置各种支承系统，来承受 液压加载器对结构加载时产生的平衡力系（图3 9）。图 3 9 液压加载试验系统 利用液压加载试验系统可以作各类建筑结构（屋架、梁、柱、板、墙板等）静荷试验， 尤其对大吨位、大挠度、大跨度的结构更为适用，它不受加荷点数的多少，加荷点的距离和高度的限制，并能适应均布和非均布、对称和非对称加荷的需要。33 3 大型结构试验机大型结构试验机本身就是一种比较完善的液压加载系统。它是结构试验室内进行大型结 构试验的一种专门设备，比较典型的是结构长柱试验机，用以进行柱、墙板、砌体、节点与 梁的受压与受弯试验。这种设备的构造和原理与一般材料试验机相同，由液压操纵台、大吨 位的液压加载器和试验机架三部分组成。由于进行大型构件试验的需要，所以它的液压加载 器的吨位要比一般材料试验机的容量大，一般至少在 2000kN 以上，机架高度在 3m 左右或更 大。目前国内普遍使用的长柱试验机的最大吨位是5000kN，试件最大高度可达 3m（图3- 10）。国外有高达 7m 净空，最大荷载为 10000kN 的甚至更大的结构试验机。日本最大的大型结构构件万能试验机的最大压缩荷载为30000kN ,同时可以对构件进行抗拉试验，最大抗拉荷载为10000kN ;试验机高度达 22.5m，四根工作立柱间净空为 3rnX3m ,可进行高度为15m左右构件的受压试验，最大跨度为30m构件的弯曲试验，最大弯曲荷载为12000kN。这类大型结构试验机还可以通过专用的中间接口与计算机相连，由程序控制自动操 作。此外还配以专门的数据采集和数据处理设备，试验机的操纵和数据处理能同时进行。334 电液伺服液压系统电液伺服液压系统在 50 年代中期开始首先应用于材料试验，它的出现是材料试验机技术 领域的一个重大进展。由于它可以较为精确地模拟试件所受的实际外力，产生真实的试验状 态，所以在近代试验加载技术中又被人们引入到结构试验的领域中，用以模拟并产生各种振 动荷载，特别是地震、海浪等荷载对结构物的影响，对结构构件的实物或模型进行加载试验， 以研究结构的强度及变形特性。它是目前结构试验研究中一种比较理想的试验设备，特别是 用来进行抗震结构的静力或动力试验，尤为适宜，所以愈来愈受到人们的重视和被广泛应用。一、电液伺服系统的工作原理电液伺服系统目前采用闭环控制，其主要组成是有电液伺服加载器（图3-11）控制系统和液压源等三大部分（图3-12），它可将负荷、应变、位移等物理量直接作为控制参数，实行自动控制。由图 3-12 可见左侧为液压源部分，右侧为控制系统，中间为带有电液伺服阀 的液压加载器。 高压油从液压源的油泵 3 输出经过滤油器进入伺服阀4，然后输入到双向加载器 5 的左右室内，对试件 6 施加试验所需要的荷载。根据不同的控制类型，反馈信号由荷重 传感器（荷重控制） ，试件上的应变计 8（应变控制）或位移传感器9（位移控制）测得。所测得的信号分别经过与之相适应的调节器10，11，12 进行放大其输出便是控制变量的反馈值。反馈值可在记录及显示装置 13 上反映。指令发生器 14 根据试验要求发出指令信号，该 指令信号与反馈信号在伺服控制器 15中进行比较， 其差值即为误差信号， 经放大后予以反馈， 用来控制伺服阀 4 操纵液压加载器活塞的工作，从而完成了全系统的闭环控制。电液伺服液压系统的基本闭环回路如图 3-13 所示。其中包括输入指令信号、反馈信号 和误差信号，以便连续地调节反馈使与指令相等，完成对试件的加载要求。二、电液伺服阀的工作原理 电液伺服阀是电液伺服液压加载系统中的心脏部分，它安装于液压加载器上，根据指令 发生器发出的信号经放大后输入伺服阀，转换成大功率的液压信号，将来自液压源的液压油 输入加载器，使加载器按输入信号的规律产生振动对结构施加荷载，同时由伺服阀及结构上 量测的荷载、应变、位移等信号通过伺服控制器作反馈控制，以提高整个系统的灵敏度。图3 - 14是电液伺服阀的结构示意图。永磁磁钢产生的磁通0在气隙中的方向从结构图中可知，都是从上而下的，而由控制线 圈电流产生的磁通0 p在气隙中的方向不同。在气隙 b, c中磁通$与 帥p是相叠加的，而 气隙a, d中，磁通0与0 p是相减的。该磁力克服弹簧管一定的弹力而使铁芯作一逆时针角位 移。若电流方向相反，则铁芯作一顺时针方向角位移。压力油除进入主滑阀外，还经两对称的节流孔经喷嘴回油。设铁芯逆时针旋转一角位移后，右喷嘴挡板间隙减小，而左间隙增加，则P2增大P1减小导致消阀左移，并使钢球、反馈杆、挡板、铁芯组件顺时针转动，一直到作用在挡板一铁芯 组件上的诸力平衡为止。阔的输出流量、滑阀的位移、喷嘴挡板间隙等都与输入电流成比例 地变化。电流反向时，流量方向也相反。从以上可以看出，电液伺服阀能根据输入电流的极性控制油的流向，根据输入电流的大 小控制液压油的流量。且其流量与输入电流基本上成比例地变化。目前电液伺服液压试验系统大多数均与电子计算机配合联机使用。这样整个系统可以进 行程序控制，扩大系统功能：输出各种波形信号；进行数据采集和数据处理；控制试验的各 种参数和进行试验情况的快速判断。3. 3. 5地震模拟振动台为了深入研究结构在地震和各种振动作用下的动力性能，特别是在强地震作用下结构进 入超弹性阶段的性能，70年代以来，国外先后建成了一批大中型的地震模拟振动台，在试验 室内进行结构物的地震模拟试验，以求得地震反应对结构的影响。地震模拟振动台是再现各种地震波对结构进行动力试验的一种先进试验设备，其特点是 具有自动控制和数据采集及处理系统，采用了电子计算机和闭环伺服液压控制技术，并配合 先进的振动测量仪器，使结构动力试验水平提到了一个新的高度。地震模拟振动台的组成和工作原理：一、振动台台体结构振动台台面是有一定尺寸的平板结构，其尺寸的规模是由结构模型的最大尺寸来决定。 台体自重和台身结构是与承载的试件重量及使用频率范围有关。一般振动台都采用钢结构， 控制方便、经济而又能满足频率范围要求，模型重量和台身重量之比以不大于2为宜。振动台必须安装在质量很大的基础上，基础的重量一般为可动部分重量或激振力的1020倍以上，这样可以改善系统的高频特性，并可以减小对周围建筑和其他设备的影响。二、液压驱动和动力系统液压驱动系统是给振动台以巨大的推力。按照振动台是单向（水平或垂直）、双向（水平一水平或水平一垂直）或三向（二向水平一垂直）运动，并在满足产生运动各项参数的要求 下，各向加载器的推力取决于可动质量的大小和最大加速度的要求。目前世界上已经建成的 大中型的地震模拟振动台，基本是采用电液伺服系统来驱动。它在低频时能产生大推力，故 被广泛应用。液压加载器上的电液伺服阀根据输入信号（周期波或地震波）控制进入加载器液压油的 流量大小和方向，从而由加载器推动台面能在垂直轴或水平轴方向上产生相位受控的正弦运 动或随机运动。液压动力部分是一个巨大的液压功率源，能供给所需要的高压油流量，以满足巨大推力 和台身运动速度的要求。现代建成的振动台中都配有大型蓄能器组，根据蓄能器容量的大小 使瞬时流量可为平均流量的 18倍，它能产生具有极大能量的短暂的突发力，以便模拟地震 产生的扰力。三、控制系统在目前运行的地震模拟振动台中有两种控制方法：一种是纯属于模拟控制；另一种是用 数字计算机控制。模拟控制方法有位移反馈控制和加速度信号输入控制两种。在单纯的位移反馈控制中， 由于系统的阻尼小，很容易产生不稳定现象，为此在系统中加入加速度反馈，增大系统阻尼 从而保证系统稳定。在此同时，还可以加入速度反馈，以提高系统的反应性能，由此可以减 小加速度波形的畸变。为了能使直接得到的强地震加速度记录推动振动台，在输入端可以通 过二次积分，同时输入位移、速度和加速度三种信号进行控制，图315 为地震模拟振动台加速度控制系统图。为了提高振动台控制精度，采用计算机进行数字迭代的补偿技术，实现台面地震波的再 现。试验时，振动台台面输出的波形是期望再现的某个地震记录或是模拟设计的人工地震波。 由于包括台面、试件在内的系统的非线性影响，在计算机给台面的输入信号激励下所得到的 反应与输出的期望之间必然存在误差。这时，可由计算机将台面输出信号与系统本身的传递 函数（频率响应）求得下一次驱动台面所需的补偿量和修正后的输入信号。经过多次迭代， 直至台面输出反应信号与原始输入信号之间的误差小于预先给定的量值，完成迭代补偿并得 到满意的期望地震波形。四、测试和分析系统测试系统除了对台身运动进行控制而测量位移、加速度等外，对被试模型进行多点测量， 这是根据需要了解整个模型的反应而定，一般是测量位移、加速度和应变等，总通道数可达 百余点。位移测量多数采用差动变压器式和电位计式的位移计，可测量模型相对于台面的位 移或相对于基础的位移；加速度测量采用应变式加速度计、压电式加速度计，近年来也有采 用差容式或伺服式加速度计。图 3 15 地震模拟振动台加速度控制系统图对模型的破坏过程可采用摄相机进行记录，便于在电视屏幕上进行破坏过程的分析。数 据的采集可以在直视式示波器或磁带记录器上将反应的时间历程记录下来，或经过模数转换 送到数字计算机储存，并进行分析处理。图 316 是一个水平和垂直双向振动地震模拟振动台的布置示意图。图3 17是该振动 台系统的框图。振动台台面运动参数最基本的是位移、速度和加速度以及使用频率。一般是按模型比例 及试验要求来确定台身满负荷时最大加速度，速度和位移等数值。最大加速度和速度均需按 照模型相似原理来选取。使用频率范围由所作试验模型的第一频率而定，一般各类结构的第一频率在110HZ范围内，故整个系统的频率范围应该大于10HZ。为考虑到高阶振型，频率上限当然越大越好，但这又受到驱动系统的限制，即当要求位移振幅大了，加载器的油柱共振频率下降，缩小了 使用频率范围，为此这些因素都必须权衡后确定。表 31 为国内外已经建成的部分地震模拟振动台以及它们的主要性能指标，可供参考。34 惯性力加载法在结构动力试验中，利用物体质量在运动时产生的惯性力对结构施加动力荷载。也可以 利用弹药筒或小火箭在炸药爆炸时产生的反冲力，对结构进行加载。34 1 冲击力加载 冲击力加载的特点是荷载作用时间极为短促，在它的作用下使被加载结构产生自由振动， 适用于进行结构动力特性的试验。一、初位移加载法也称为张拉突卸法。如图3 - 18 (a)所示在结构上拉一钢丝缆绳，使结构变形而产生一个人为的初始强迫位移，然后突然释放，使结构在静力平衡位置附近作自由振动。在加载过 程中当拉力达到足够大时，事先连接在钢丝绳上的钢拉杆被拉断而形成突然卸载，通过调整 拉杆的截面即可由不同的拉力而获得不同的初位移。图 3-18 用张拉突卸法对结构施加冲击力荷载对于小模型则可采用图 3- 18 ( b)的方法，使悬挂的重物通过钢丝对模型施加水平拉力，剪断钢丝造成突然卸荷。这种方法的优点是结构自振时荷载已不存在于结构，没有附加质量 的影响。但仅适用于刚度不大的结构，才能以较小的荷载产生初始变位。为防止结构产生过 大的变形，所以加荷的数量必须正确控制，经常是按所需的最大振幅计算求得。这种试验的 一个值得注意的问题是使用怎样的牵拉和释放方法才能使结构仅在一个平面内产生振动，防 止由于加载作用点的偏差而使结构在另一平面内同时振动产生干扰。二、初速度加载法也称突加荷载法。如图 3- 19 (a) (b)利用摆锤或落重的方法使结构在瞬时内受到水平 或垂直的冲击，产生一个初速度，同时使结构获得所需的冲击荷载。这时作用力的总持续时 间应该比结构的有效振型的自振周期尽可能短些，这样引起的振动是整个初速度的函数，而 不是力大小的函数。图 3-19 用摆锤或落重法施加冲击力荷载当用如图3- 19 (a)的摆锤进行激振时，如果摆和建筑物有相同的自振周期，摆的运动 就会使建筑物引起共振，产生自振振动。使用图3 -19 (b)这样方法荷载将附着于结构一起振动，并且落重的跳动又会影响结构 自振阻尼振动，同时有可能使结构受到局部损伤。这时冲击力的大小要按结构强度计算，不 致使结构产生过度的应力和变形。用垂直落重冲击时，落重取结构自重的0.10% （指试验对象跨间），落重高度hv 2. 5m ,为防止重物回弹再次撞击和局部受损，拟在落点处铺设1020cm的砂垫层。三、反冲激振法 近年来在结构动力试验中研制成功了一种反冲激振器，也称火箭激振。它适用于现场对 结构实物进行试验，但小冲量的也可在试验室内用于构件试验。图 320 为反冲激振器的结构示意图。激振器的壳体是用合金钢制成，它的结构主要由以下五部分组成：燃烧室壳体：通常为圆 筒形，一端与喷管相连，另一端固定于底座上。底座：它与燃烧室固装后，再装到被测的 试验结构上，在底座内腔装有点火装置。喷管：采用先收缩后扩散的形式。它将燃烧室内 的燃气的压力势能转化为动能，控制燃气的流量及推力方向。主装火药：是激振器的能源。 点火装置；包括点火头（电阻丝和引燃药）和点火药。反冲激振器的基本工作原理是当点火装置内的点火药被点燃烧后，很快使主装火药到达 燃烧温度，主装火药开始在燃烧室中进行平稳的燃烧，产生的高温高压气体便从喷管口以极 高的速度喷出。如果气流每秒喷出的重量为W，则按动量守恒定律便可得到反冲力P即为作用在被测结构上的脉冲力：P= WSv/g式中V气流从喷口喷出的速度；g重力加速度。反冲激振器的输出特性曲线见图 3-21。主要分为升压段，平衡压力工作段，及火药燃尽 后燃气继续外泄的后效段。根据主装火药的性能、重量及激振器的结构，可设计出不同的特 性曲线。目前设计与使用的反冲激振器的性能为：反冲力： 0108kN， 1skN 共八种；反冲输出：近似于矩形脉冲；上升时间： 2ms；持续时间： 50ms；下降时间： 3ms；打火延时时间， 25 士 5ms。 当采用单个反冲激振器激发时，一般是将激振器布置在建筑物顶部，并尽量置于建筑物 质心的轴线上，这样效果较好。如果将单个激振器布置在离质心位置较远的地方，可以进行 建筑物的扭振试验。当然如在结构平面的对角线上相反方向布置两台相同反冲力的激振器， 则测量扭振的效果更好。对于高耸构筑物或高层建筑试验中，可将多个反冲激振器沿结构不 同高度布置，以进行高阶振型的测定。342 离心力加载离心力加载是根据旋转质量产生的离心力对结构施加简谐振动荷载。其特点是运动具有 周期性，作用力的大小和频率按一定规律变化，使结构产生强迫振动。利用离心力加载的机械式激振器的原理如图3 22 所示。一对偏心质量，使它们按相反方向运转，通过离心力产生一定方向的加振力。图 322 机械式激振器的原理图 由偏心质量产生的离心力为P= m w 2r式中 m 偏心块质量；w 偏心块旋转角速度； r偏心块旋转半径。在任何瞬时产生的离心力均可分解成垂直与水平两个分力。2P v= Psin a = m w 2sin w t Ph = Pcos a = m w 2r cos w t这里P v、Ph是按简谐规律变化的。使用时将激振器底座固定在被测结构物上，由底座把激振力传递给结构，致使结构受到 简谐变化激振力的作用。一般要求底座有足够的刚度，以保证激振力的传递效率。激报器产生的激振力等于各旋转质量离心力的合力。改变质量或调整带动偏心质量运转 电机的转速，即改变角速度，即可调整激振力的大小。激振器由机械和电控两部分组成。 机械部分主要是由两个或多个偏心质量组成，对于小型的激振器，其偏心质量是安装在 圆形旋转轮上，调整偏心轮的位置，可形成垂直或水平的振动。对于近年来研制成功的大型 同步激振器在机械构造上采用双偏心重水平旋转式方案，偏心质量是安装于扁平的扇形筐内， 这样可使旋转时质量更为集中，提高激派力，降低动力功率。一般的机械式激报器工作频率范围较窄，大致在5060HZ以下，由于激振力与转速的平方成正比，所以当工作频率很低时，激振力就较小。为了改进一般激振器的稳定性和测速精度，并提高激振力，在电气控制部分采用单相可 控硅，速度电流双闭环电路系统，对直流电机实行无级调速控制。通过测速发电机作速度反 馈，通过自整角机产生角差信号，送往速度调节器与给定信号综合，以保证两台或多台激振 器不但速度相同且角度亦按一定关系运行。图 323 为激振器电控原理方框图。1操作指令； 2电控装置； 3 直流电动机； 4激振器； 5电源； 6测速显示； 7电 流反馈； 8速度反馈图 323 激振器电控原理框图 多台同步激振器使用时不仅可提高激振力，同时可以扩大试验内容，如根据需要将激振 器分别装置于结构物的特定位置上，可以激起结构物的某些高阶振型，给研究结构高频特性 带来方便。如两台激振器反向同步激振，就可进行扭振试验。当将激报器按水平激振要求与一刚性平台连接，则就是最早期的机械式水平振动台。34 3 直线位移惯性力加载直线位移惯性力加载系统，它的主要动力部分就是前述电液伺服系统，即由闭环伺服控 制通过电液伺服阀控制固定在结构上的双作用液压加载器带动质量块作水平直线往复运动。 如图 3 24 所示，由运动着的质量产生的惯性力，激起结构振动。改变指令信号的频率即可 调整平台频率，改变负荷重块的质量，即可改变激振力的大小。这种加载方法的特点适用于现场结构动力加载，在低频条件下各项性能较好，可产生较 大的激振力。但频率较低，只适用于 1HZ 以下的激振。图324 直线位移惯性力加载系统3 5 机械力加载法机械力加载常用的机具有吊链、卷扬机、绞车、花篮螺丝、螺旋千斤顶及弹簧等。 吊链，卷扬机，绞车和花篮螺丝等主要是配合钢丝或绳索对结构施加拉力，还可与滑轮 组联合使用，改变作用力的方向和拉力大小。拉力的大小通常用拉力测力计测定，按测力计 的量程有两种装置方式。当测力计量程大于最大加载值时用图3- 25 (a)所示串联方式，直接测量绳索拉力。如测力计量程较小，则需用图3 25 ( b)的装置方式，此时作用在结构上的实际拉力应为：P= n K p式中P拉力测力计读数；0 滑轮摩擦系数(对涂有良好润滑剂的可取0. 960. 98);n 滑轮组的滑轮数；K滑轮组的机械效率。图 3 25 拉力测力装置布置图螺旋千斤顶是利用齿轮及螺杆式蜗轮蜗杆机构传动的原理，当摇动手柄时，就带动螺旋 杆顶升，对结构施加顶推压力，用测力计测定加载值。弹簧加载法常用于构件的持久荷载试验。图 3 26 所示为弹簧施加荷载进行梁的持久试 验装置。当荷载值较小时，可直接藉助拧紧螺帽以压缩弹簧；加载值很大时，需用千斤顶压 缩弹簧后再拧紧螺帽。弹簧变形值与压力的关系预先测定，故在试验时只需知道弹簧最终变形值，即可求出对 试件施加的压力值。用弹簧作持久荷载时，应事先估计到由于结构徐变使弹簧压力变小时， 其变化值是否在弹簧变形的允许范围内。机械力加载的优点是设备简单，容易实现，当通过索具加载时，很容易改变荷载作用的 方向，故在建筑物、柔性构筑物(桅杆、塔架等)的实测或大尺寸模型试验中，常用此法施 加水平集中荷载。其缺点是荷载值不大，当结构在荷载作用点产生变形时，会引起荷载值的 改变。图 3 26 用弹簧施加荷载的持久试验装置3. 6 气压加载法利用气体压力对结构加载有两种方式：一种是利用压缩空气加载；另一种是利用抽真空 产生负压对结构构件施加荷载。由于气压加载所产生的为均布荷载，所以，对于平板或壳体 试验尤为适合。图 3 27 是用压缩空气试验钢筋混凝土板的装置。台座由基础（或柱墩式的支座）、纵梁和横梁、承压梁和板以及用橡胶制成的不透气的气曩组成。气曩外面有帆布外罩。由空气压 缩机将空气通过蓄气室打入气曩，通过气曩对结构施加垂直于被试结构的均布压力。蓄气室 的作用是储气和调节气曩的空气压力，由气压表测定空气压力。由气压值及气囊与结构接触 面积求得总加载值。压缩空气加载法的优点是加载卸载方便，压力稳定，缺点是结构受载面无法观测。 对于某些封闭结构，可以利用真空泵抽真空的方法，造成内外压力差，即利用负压作用 使结构受力。这种方法在模型试验中用得较多。3 7 电磁加载法 在磁场中通电的导体要受到与磁场方向相垂直的作用力，电磁加载就是根据这个原理， 在磁场（永久磁铁或直流励磁线圈）中放入动圈，通入交变电流，则可使固定于动圈上的顶 杆等部件作往复运动，对试验对象施加荷载。若在动圈上通以一定方向的直流电，则可产生 静荷载。目前常见的电磁加载设备有电磁式激振器和电磁振动台。37 1 电磁式激振器 电磁式激振器是由磁系统（包括励磁线圈、铁芯、磁极板） 、动圈（工作线圈） 、弹簧、 顶杆等部件组成。图 3 28 为电磁式激振器的构造图。动圈固定在顶杆上，置于铁芯与磁极 板的空隙中，顶杆由弹簧支承并与壳体相连。弹簧除支承顶杆外，工作时还使顶杆产生一个 稍大于电动力的预压力，使激振时不致产生顶杆撞击试件的现象。当激振器工作时，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一 个强大的磁场。与此同时，由低频信号发生器输出一交变电流，并经功率放大器放大后输入 工作线圈，这时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F,使顶杆推动试件振动。见图 3 29。根据电磁感应原理F=0.102BlIX10 -4式中B 磁场强度；I 工作线圈导线的有效长度；I 通过工作线圈的交变电流。 当通过工作线圈的交变电流以简谐规律变化时，则通过顶杆作用于结构的激振力也按同 样规律变化。在 B， I 不变的情况下，激振力 F 与电流 I 成正比。电磁激振器使用时装于支座上，可以作垂直激振，也可以作水平激振。电磁式激振器的频率范围较宽，一般在0200Hz ,国内个别产品可达 1000Hz，推力可达几个千牛，重量轻，控制方便，按给定信号可产生各种波形的激振力。缺点是激振力不大， 一般仅适合于小型结构及模型试验。372 电磁振动台 电磁振动台原理基本上与电磁激振器一样，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。电磁振动台通常是由信号发生器，振动自动控制仪，功率放大器，振动台激振器和台面 组成。见图 3 30。电磁激振器包括激振头，驱动线圈，励磁线圈（或永久磁钢） ，支承弹簧，传感器，外壳 及机架等各部分组成。图 3-31 为电磁式激振器的结构示意图。一般励磁线圈位于激振器下部，它与磁性材料组成磁路，由于它们比较重，可视为激振 器的固定部分，激振头与驱动线圈骨架连于一起，靠支承弹簧悬挂于台体外壳上，称为可动 部分。当励磁线圈中通入直流电流时，即产生强大的电磁场。因驱动线圈位于有强磁场的环形 空气隙内，当驱动线圈中输入交变电流时，由于磁场的相互作用，即产生电磁感应力推动可 动部分运动。改变驱动线圈中电流的强度及频率，即可改变振动台的振动幅值及频率，台面 的振动量可由安置在台面正中处的传感器进行监视。固定磁场可由励磁线圈或永久磁钢产生。由于励磁线圈可获得强大的磁场，故可用于大 推力的振动台上。而永久磁钢常用于小推力的振动台内。电磁激振器的支承弹簧有各种形式，如板梁弹簧，花板弹簧，产生剪切变形的橡皮，空 气弹簧等。一般希望弹簧具有较大的线性范围，非振动方向的刚度大，重量轻，及有一定的 阻尼等要求。由于驱动线圈，励磁线圈工作时温度会升高，为此振动台尚设有用水冷或风冷的冷却装 置。自动控制仪由自动扫频装置、振动测量及定振装置等部分组成。它是按闭环振动试验的 要求设计的。信号源可提供功率放大器所需要的各种激励信号，它可以是正弦波、三角波、 方波或随机波等信号，这样振动台台面就会按提供的信号进行振动；振动测量是通过加速度 传感器将台面振动的加速度转换成电信号加以放大与积分，从而测出振动台台面的加速度、 速度和位移值。有时也可用速度或位移传感器直接测得速度或位移值。测得的振动参量信号， 通过定振装置反馈给 信号发生器，即可对振动台进行自动控制，一般来说，带有振动自动控制仪的振动台，能按 照人们预定的振动值进行试验，使用较为方便。振动台台面的支承形式随台面尺寸大小而不 同，在小型的电磁振动台上用悬吊簧片支承台面。对于激振力和台面尺寸较大的振动台，台 面支承可采用液压导轨油膜支承，在振动合运行时，台面能在油膜上浮起，支承面上摩擦力 很小，保证台面运行稳定，反应灵敏。电磁振动台的使用频率范围较宽，台面振动波形较好，一般失真度在5以下，操作使用方便，容易实现自动控制。但用电磁振动推动一水平台面进行结构模型试验时，经常会受到 激振力的限制，以致台面尺寸和模型重量均会受到限制。38 人激振动加载法在上述所有动力试验的加载方法中，一般都需要比较复杂的设备，这有时在试验室内尚 可满足，而在野外现场试验时经常会受到各方面的限制。因此希望有更简单的试验方法，它 既可以给出有关结构动力特性的资料数据而又不需要复杂设备。在试验中发现，人们可以利用自身在结构物上的有规律的活动，即使人的身体作与结构 自振周期同步的前后运动，产生足够大的惯性力，就有可能形成适合作共振试验的振幅。这 对于自振频率比较低的大型结构来说，完全有可能被激振到足可进行量测的程度。国外有人试验过，一个体重约 70kg 的人使其质量中心作频率为 1Hz 、双振幅为 15cm 的 前后运动时，将产生大约 0.2kN 的惯性力。由于在 1临界阻尼的情况下共振时的动力放大系 数为 50，这意味着作用于建筑物上的有效作用力大约为10kN 。利用这种方法曾在一座 15 层钢筋混凝土建筑上取得了振动记录。开始几周运动就达到最 大值，这时操作人员停止运动，让结构作有阻尼自由振动，可以获得结构的自振周期和阻尼 系数。39 环境随机振动激振法在结构动力试验中，除了利用以上各种设备和方法进行激振加载以外，环境随机振动激 振法近年来发展很快，被人们广泛应用。环境随机振动激振法也称为脉动法。人们在许多试验观测中，发现建筑物经常处于微小 而不规则振动之中。这种微小而不规则的振动来源于微小的地震活动以及诸如机器运转，车 辆来往等人为扰动的原因，使地面存在着连续不断的运动，其运动幅值极为微小，而它所包 含的频谱是相当丰富的，故称为地面脉动。由地面脉动激起建筑物经常处于微小而不规则的 振动中，通常称为建筑物脉动。可以利用这种脉动现象来分析测定结构的动力特性，它不需 要任何激振设备，又不受结构形式和大小的限制。50 年代开始我国就应用这一方法测定结构的动态参数，但数据分析方法一直采取从结构 脉动反应的时程曲线记录图上按照“拍”的特征直接读取频率数值的主谐量法，所以一般只 能获得第一振型频率这个单一参数。 70 年代随着计算机技术的发展和一批信号处理机或结构 动态分析仪的应用，使这一方法得到了迅速发展，目前已经可以从记录到的结构脉动信号中 识别出全部模态参数，这使环境随机激振法有了新的进展。310 荷载支承设备和试验台座支座结构试验中的支座是支承结构、正确传递作用力和模拟实际荷载图式的设备，通常由支 座和支墩组成。支墩在现场多用砖块临时砌成，支墩上部应有足够大的平整的支承面，最好在砌筑时要 铺以钢板。支墩本身的强度必须要进行验算，支承底面积要按地耐力复核，保证试验时不致 发生沉陷或过度变形。在试验室内可用钢或钢筋混凝土制成专用设备。铰支座一般均用钢材制作，按自由度不同可分为活动铰支座和固定铰支座两种形式，如图 332 所示。对铰支座的基本要求：1 .必须保证结构在支座处能自由转动；2 必须保证结构在支座处力的传递。为此，如果结构在支承处没有预埋支承钢垫板，则在试验时必须另加垫板。其宽度一般不得小于试件支承处的宽度，支承垫板的长度I可按下式计算:Rbfc(mm)式中R支座反力（N）；b构件支座宽度（mm）；fc 试件材料的抗压强度设计值（N / mm2）。3 .构件支座处铰的上下垫板要有一定刚度，其厚度d可按下式计算:2fca2(mm)式中fc混凝土抗压强度设计值（N/mm2）；f垫板铜材的强度设计值（N/ mm2）;a滚轴中心至垫板边缘的距离（ mm ）。4 .滚轴的长度，一般取等于试件支承处截面宽度b。5滚轴的直径，可参照表3-2选用，并按下式进行强度验算中E滚轴材料的弹性模量（ N/ mm2）;r滚轴半径（mm）。对于梁、桁架等平面结构的铰支座，通常按结构变形情况可由图3- 32选用一种固定铰支座及一种活动铰支座组成。对于板壳结构、则按其实际支承情况用各种铰支座组合而成，它常常是四角支承或四边 支承（图3-33）。这里除了前述的活动和固定铰支座外，还需用双向可动的球较支座。沿周边支承时，滚珠支座的间距不宜超过支座处的结构高度的35倍。为了保持滚珠支座位置不变，可用0 5mm的钢筋作成定位圈，焊死在滚珠下的垫板上。滚珠直径至少3050mm。为了保证板壳的全部支承面在一个平面内，防止某些支承处脱空，影响试验结果，应 将各支承点设计成上下可作微调的支座，以便调整高度保证与试件接触受力。图3-33板完结构的支座布置方式对柱或墙板的试验为了求得纵向弯曲系数的试验值，试验时构件两端均采用铰支座。柱 试验时铰支座有单向铰和双向铰两种（图 3-34 ）双向铰刀口支座适用于有两个方向发生屈曲 可能时使用，如薄壁弯曲型钢压杆纵向压屈试验时就可采用这类支座形式。当柱或墙板在进 行偏心受压试验时，可以通过调节螺丝来调整刀口与试件几何中线的距离，满足不同偏心矩 的要求。图 3 34 柱和墙板压屈试验的铰支座 结构试验用的支座是结构试验装置中模拟结构受力和边界条件的重要组成部分，对于不 同的结构形式，不同的试验要求，就要求有不同形式与构造的支座与之相适应，这也是在结 构试验设计中需要着重考虑和研究的一个重要问题。3.102 荷载支承机构 在进行结构试验加载时，液压加载器（即千斤顶）的活塞只有在其行程受到约束时，才 会对试件产生推力。利用杠杆加载时，也必须要有一个支承点承受支点的上拔力。故进行试 验加载时除了前述各种加载设备外，还必须要有一套荷载支承设备，才能实现满足试验的加 载要求。荷载支承设备在试验室内一般是由横梁立柱组成的反力架和试验台座组成，也可利 用适宜于试验中小型构件的抗弯大梁或空间桁架式台座。在现场试验则通过反力支架用平衡 重，锚固桩头或专门为试验浇注的钢筋混凝土地梁来平衡对试件所加的荷载。也可用箍架将 成对构件作卧位或正反位加荷试验。荷载的支承机构主要是由立柱和横梁组成。它可以是用型钢制成，其特点是制作简单、取材方便，可按钢结构的柱与横梁设计，组成n型支架。横梁与往的连接采用精制螺栓或圆销。这类支承机构的强度刚度都较大，能满足大型结构构件试验的要求，支架的高度和 承载能力可按试验需要设计，成为试验室内固定在大型试验台座上的荷载支承设备。另一种是用大截面圆钢制成的立柱，配以型钢制成的横梁，这时在圆钢立柱两端车 成螺纹，用螺帽固定横梁并与台座连接固定。这类加荷架比较轻便，但刚度较小，使用不当 容易产生弯曲变形，同时螺杆的螺纹容易损坏，影响使用。为了使这类支承机构随着试验需要在试验台座上移位，最近有单位设计了新型的加荷架，它的特点是有一套电力驱动机构使n型支架接受控制能前后运行，横梁可上下移动升降，液压加载器可连接在横梁上，这样整个加荷架就相当于一台移动式的结构试验机，机架 由电动机驱动使之以试验台的槽轨为导轨前后运行，当试件在台座上安装就位后，加荷架即 可按试件位置需要调整位置，然后用立柱上的地脚螺丝固定机架，即可进行试验加截，这种 新型加荷支架的制成和应用，大大减轻了试验安装与调整的工作量。结构试验台座一、抗弯大梁式台座和空间桁架式台座 在预制品构件厂和小型的结构试验室中，由于缺少大型的试验台座，可以采用抗弯 大梁式或空间桁架式台座来满足中小型构件试验或混凝土制品检验的要求。抗弯大梁台座本身是一刚度极大的钢梁或钢筋混凝土大梁，其构造见图 335，当用 液压加载器加载时，所产生的反作用力通过 n 型加荷架传至大梁，试验结构的支座反力也由台座大梁承受，使之保持平衡。台座的荷载支承及传力机构可用上述型钢或圆钢制成的加荷架。图 3 35 抗弯大梁台座的荷载试验装置抗弯大梁台座由于受大梁本身抗弯强度与刚度的限制，一般只能试验跨度在 7m 以 下，宽度在 1 2m 以下的板和梁。空间桁架台座一般用以试验中等跨度的桁架及屋面大梁。通过液压加载器及分配梁 可对试件进行为数不多的集中荷载加荷使用，液压加载器的反作用力由空间桁架自身进行平 衡。图 3 36。图 336 空间桥架式台座二、试验台座 在试验室内结构试验台座是永久性的固定设备，用以平衡施加在试验结构物上的荷 载所产生的反力。试验台的台面一般与试验室地坪标高一致，这样可以充分利用试验室的地坪面积， 使室内水平运输搬运物件比较方便，但对试验活动易受干扰影响。也可以高出地平面，使之 成为独立体系，这样试验区划分比较明确，不受周边活动及水平交通运行的影响。试验台的长度可从十几米以上到几十米，宽度也可到达十余米，台座的承载能力一般在2001000kN /m2。台座的刚度极大，所以受力后变形极小，这样就允许在台面上同时 进行几个结构试验，而不考虑相互的影响，试验可沿台座的纵向或横向进行。试验台座作为平衡对结构加载时产生的反力外，同时也能用以固定横向支架，以保 证构件的侧向稳定。还可以通过水平反力架对试件施加水平荷载，由于它本身的刚度很大， 所以还能消除试件试验时的支座沉降变形。台座设计时在其纵向和横向均应按各种试验组合可能产生的最不利受力情况进行验算与配筋，以保证它有足够的强度和整体刚度。用于动力试验的台座还应有足够的质量和耐 疲劳强度，防止引起共振和疲劳破坏，尤其要注意局部预埋件和焊缝的疲劳破坏。如果试验 室内同时有静力和动力台座，则动力台座必须有隔振措施，以免试验时引起相互干扰。目前国内外常见的试验台座，按结构构造的不同可分为以下各种形式：l 板式试验台座结构为整体的钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土的厚板。由结构的自重和刚度来平衡 结构试验时施加的荷载。按荷载支承装置与台座连接固定的方式与构造形式的不同，可分为 槽式和预埋螺栓式两种形式。(I)槽式试验台座这是目前国内用得较多的一种比较典型的静力试验台座，其构造特点是沿台座纵向 全长布置几条槽轨，该槽轨是用型钢制成的纵向框架式结构，埋置在台座的混凝土内(图337)。槽轨的作用在于锚固加载支架，用以平衡结构物上的荷载所产生的反力。如果加载架 立柱用圆钢制成者，直接可用两个螺帽固定于槽内，如加载架立柱由型钢制成，则在其底部 设计成钢结构柱脚的构造，用地脚螺丝固定在槽内。在试验加载时，立柱受向上拉力，故要 求槽轨的构造应该和台座的混凝土部分有很好的联系，不致拔出。这种台座的特点是加载点 位置可沿台座的纵向任意变动，不受限制，以适应试验结构加载位置的需要。图 3 37 槽式试验台座 （2）地脚螺丝式试验台座 这种试验台的特点是在台面上每隔一定间距设置一个地脚螺丝，螺丝下端锚固在台 座内，其顶端伸出于台座表面特制的圆形孔穴内（但略低于台座表面标高） ，使用时通过用套 简螺母与加载架的立柱连接，平时可用圆形盖板将孔穴盖住，保护螺丝端部及防止脏物落入 孔穴。其缺点是螺丝受损后修理困难，此外由于螺丝和孔穴位置已经固定，所以试件安装就 位的位置就受到限制，没有槽式台座灵活方便。这类台座通常设计成预应力钢筋混凝土结构， 可以节省材料。图 3 38 所示为地脚螺丝式试验台座的示意图。这类试验台座不仅用于静力试验， 同时可以安装结构疲劳试验机进行结构构件的动力疲劳试验。2箱式试验台座（孔式试验台座）图 3-39 为箱式试验台座示意图。这种试验台座的规模较大，由于台座本身构成箱形 结构，所以它比其他形式的台座具有更大刚度。在箱形结构的顶板上沿纵横两个方向按一定 间距留有竖向贯穿的孔洞，便于沿孔洞连线的任意位置加载，即先将槽轨固定在相邻的两孔 洞之间，然后将立柱或拉杆按需要加载的位置固定在槽轨中。也可将立柱或拉杆直接安装于 孔内， 故亦称孔式试验台座。 试验量测与加载工作可在台座上面， 也可在箱形结构内部进行， 所以台座结构本身也即是实验室的地下室，可供进行长期荷载试验或特种试验使用。大型的 箱形试验台座可同时兼作为试验室房屋的基础。3抗侧力试验台座图 3 39 箱式结构试验台座 为了适应结构抗震试验研究的要求，需要进行结构抗震的静力和动力试验，即使用 电液伺服加载系统对结构或模型施加模拟地震荷载的低周反复水平荷载。近年来国内外大型 结构试验室都建造了抗侧力试验台（图3 40），它除了利用前面几种形式的试验台座用以对试件施加竖向荷载外，在台座的端部建有高大的刚度极大的抗侧力结构，用以承受和抵抗水 平荷载所产生的反作用力。由于变形要求较高，抗侧力结构可以是钢筋混凝土或预应力钢筋 混凝土的实体墙，或者是为了增大结构刚度而用的箱型结构，在墙体的纵横方向按一定距离 间隔布置锚孔，以便按试验需要在不同的位置上固定为水平加载用的液压加载器。这时抗侧 力墙体结构一般是固定的并与水平台座连成整体，可以提高墙体抵抗弯矩和基底剪力的能力。 也可采用钢推力架的方案，利用地脚螺丝与水平台座连接锚固，其特点是推力钢架可以随时 拆卸，按需要移动位置、改变高度（将两个钢推力架竖向叠接） 。但用钢量较大而且承载能力 受到限制，此外钢推力架与台座的连接锚固较为复杂，同时要满足在任意位置可安装水平加 载器亦有一定困难。国外大型结构试验室也有在试验台座的左右两侧设置两座反力墙，这时整个抗侧力 台座的竖向剖面不是 L 型而成为 U 型，其特点是可以在试件的两侧对称施加荷载；也有在试 验台座的端部和侧面建造在平面上成直角的抗侧力墙体，这样可以在 X 和 y 两个方向同时对 试件加载，模拟 x， y 两个方向的地震荷载。有的试验室为了提高反力墙的承载能力，将试验台座建在低于地面一定深度的深坑 内，利用坑壁作为抗侧力墙体，这样在坑壁四周的任意面上的任意部位均可对结构施加水平 推力（图 3 41）。现场试验的荷载装置 由于受到施工运输条件的限制，对于一些跨度较大的屋架，吨位较重的吊车梁等构 件，经常要求在施工现场解决试验问题，为此试验工作人员就必须要考虑适于现场试验的加 载装置。从实践证明，现场试验装置的主要矛盾是液压加载器加载所产生的反力如何平衡的 问题，也就是要设计一个能够代替静力试验台座的荷载平衡装置。