专利名称：一种模型试验动静荷载加载装置的制作方法
一种模型试验动静荷载加载装置技术领域
本发明属于土木工程测试仪器的技术领域，涉及一种室内模型试验的加载装置， 主要应用于土木工程领域的室内模型试验加载。
背景技术：
随着科学技术的进步，对于基础设施建设安全性的要求也日益提高。在重点工程和民生工程建设前，对建(构)筑物在工作环境下的稳定性及安全性评价并以此为依据进行设计优化逐渐成为工程建设中的一个重要步骤，而室内足尺或缩尺模型试验是实现这一目标的重要手段之一。但在试验中如何施加建(构)筑物的工作荷载目前仍是一个技术难题， 现有设备存在如下问题(1)目前室内模型试验加载一般以重物堆载为主，当所需荷载量较大时如采用重物堆载的方法则需要重物数量庞大，不但造成荷载施加(堆砌重物)的困难，而且在试验过程中难以保证绝对安全；(2)另外一种常用的加载方式是大型液压或电磁加载系统，其造价不菲，甚至高达数十万，往往超出一般研究者的承受范围，此外由于系统体积较大，附加设备众多，难以适应小型模型试验的加载要求；(3)在一些建(构)筑物长期服役性能模型试验中需要考虑动力荷载的影响(比如市政供水管道需要考虑地面交通荷载的影响)，但目前尚无可以用于室内模型试验的动力加载装置，因而造成模拟建(构)筑物的长期服役性能方面的困难。发明内容
技术问题本发明提供一种稳定性好、兼容性好、能满足大部分土木工程领域室内模型试验要求的模型试验动静荷载加载装置。技术方案本发明的模型试验动静荷载加载装置的框架包括相对设置的左立板、右立板和连接所述两块立板顶端的连接件，连接件包括依次连接的左水平板、左宽度调节盒、中心水平板、右宽度调节盒和右水平板，所述左水平板的另一端与左立板的顶端连接，所述右水平板的另一端与右立板的顶端连接，左宽度调节盒和右宽度调节盒的结构相同，左水平板和右水平板的结构相同；中心水平板下侧中心位置设置有气缸，气缸通过设置有调压阀的输气管与高压气源相连接，气缸中设置的活塞的下侧连接有活塞杆，活塞杆穿过气缸下端并连接有加载轴；所述加载轴的下端连接有加载板；气缸通过数据线与计算机控制装置连接。
本发明中，左宽度调节盒的固定板下方设置有水平板连接槽，固定板下侧设置有横向的导轨，水平板连接槽的前后侧壁上设置有水平均勻排列的调节孔；在左水平板上的与左宽度调节盒连接一端设置有横向滑槽和纵向定位孔，所述横向滑槽位于左水平板的上侧，所述导轨嵌入横向滑槽中，所述纵向定位孔和调节孔中穿有固定螺栓，将左水平板与左宽度调节盒固定连接。
本发明加载装置可分为稳定系统和加载系统(1)稳定系统主要是保证试验过程中整套加载装置自身的稳定性，主要包括宽度可调节加载装置框架、宽度调节盒及其附属设施。(2 )加载系统是利用高压气源对一个大型气缸供气，而气缸输气频率与气压可以通过计算机控制，气缸输出的气压通过活塞作用在荷载板上实现室内模型试验系统的加载。 有益效果本发明的装置和现有装置相比，具有以下优点本发明的装置通过调节加载框架的宽度可以实现对范围内的试验模型加载， 可以适应不同的模型尺寸，具有良好的兼容性。能施加动、静两种荷载，具有很好的实用性。
大型液压或电磁系统因附属设备多(比如液压设备需油泵池)，占地面积大，不适于在小型的室内模型试验中使用，本发明的装置利用高压气源加载，最大加载IMPa，最大频率2Hz，可以轻松实现室内模型试验中各种加载条件，满足大部分土木工程室内模型试验的加载需求，克服了重物堆载在加载大小和规模上的限制，在工程试验中具有较强的灵活性， 同时提高了试验过程中的安全性。
本发明装置的配件为常用机械配件，价格便宜，较液压加载和电磁加载在价格上有较大优势。本发明装置利用电信号控制气缸开关的开启与关闭，实现动态加载，具有较好的稳定性和可控性。
图1是本发明装置的正面结构图； 图2为本发明装置的侧面结构图；图3为左宽度调节盒正面剖视结构图； 图4为左宽度调节盒与水平板连接的侧面剖视图； 图5为左宽度调节盒整体结构图； 图6为左宽度调节盒整体剖视图； 图7为左水平板纵向剖视图； 图8为左水平板横向剖视图。
图中有平台1、左立板2、右立板3、连接件4、左水平板41、中心水平板42、右水平板43、横向滑槽44、纵向定位孔45、左宽度调节盒5、固定板51、固定螺栓52、水平板连接槽 53、横向导轨M、调节孔55、气缸6、调压阀7、输气管8、高压气源9、活塞杆10、加载轴11、 加载板12、数据线13、计算机控制装置14、右宽度调节盒15、活塞16。
具体实施方式
本发明的模型试验动静荷载加载装置的框架包括相对设置的左立板2、右立板3 和连接所述两块立板顶端的连接件4，连接件4包括依次连接的左水平板41、左宽度调节盒 5、中心水平板42、右宽度调节盒15和右水平板43，左水平板41的另一端与左立板2的顶端连接，右水平板43的另一端与和右立板3的顶端连接，所述左宽度调节盒5和右宽度调节盒15的结构相同，所述左水平板41和右水平板43的结构相同；整个框架放置在平台1 上，左立板2和右立板3的下端可在平台1上滑动。中心水平板42下侧中心位置设置有气缸6，气缸6通过设置有调压阀7的输气管8与高压气源9相连接，气缸6中设置的活塞16 的下侧连接有活塞杆10，活塞杆10穿过气缸6下端并连接有加载轴11 ；所述加载轴11的下端连接有加载板12，气缸6通过数据线13与计算机控制装置14连接。
左宽度调节盒5的固定板51下方设置有水平板连接槽53，水平板连接槽53为一U形槽，U形开口面向固定板51下侧面，U形开口两端与固定板51连接，固定板51下侧设置有横向的导轨M，水平板连接槽53的前后侧壁上设置有水平均勻排列的调节孔55 ；在左水平板41上的与左宽度调节盒5连接一端设置有横向滑槽44和纵向定位孔45，横向滑槽 44位于左水平板41的上侧，导轨M嵌入横向滑槽44中，纵向定位孔45和调节孔55中穿有固定螺栓52，将左水平板41与左宽度调节盒5固定连接。右水平板43和右宽度调节盒 15的结构和连接关系与此相同。
本发明的工作方式和过程如下 1.调节框架宽度，固定加载装置考虑到不同尺寸的模型试验，其试验装置的尺寸也不同，因此本发明设置了可调节宽度的加载系统框架。在加载前首先将本装置移至模型试验装置处，通过本加载装置的框架可伸缩宽度调节盒，在框架中心两侧均勻地增大和减小框架的宽度。考虑到模型试验的实际情况，框架的宽度调节范围为1. 。加载前首先调节框架宽度，将固定螺栓穿过纵向定位孔和调节孔将各水平板与宽度调节盒固定连接。调整框架位置使荷载板中心与对准模型加载区，将加载装置固定在地面或平台上。
2.开启空气压缩机供气，并启动计算机控制系统，降低荷载板与受载模型接触开启空气压缩机并打开气阀向气缸供气，并启动计算机控制系统。先设定较小气压，比如lkPa，使荷载板缓慢降低并与受载模型接触，而后停止下降； 3.设定所加荷载值及频率，开始试验将气缸6与气缸输气控制装置相连，气缸输气控制装置通过数据线13与计算机控制装置14相连，组成加载自动控制系统。通过计算机控制装置14设置所加荷载的大小和频率、 荷载作用时间或次数(频率、时间和作用次数对于动荷载来说)，而后启动装置开始试验，加载自动控制系统控制气缸压力的输出，从而完成不同频率、不同加载值的加载功能，来实现对不同荷载值、不同频率动荷载加载要求的模拟。
权利要求
1.一种模型试验动静荷载加载装置，其特征在于，该装置的框架包括相对设置的左立板(2)、右立板(3)和连接所述两块立板顶端的连接件(4)，所述连接件(4)包括依次连接的左水平板(41)、左宽度调节盒(5)、中心水平板(42)、右宽度调节盒(15)和右水平板(43)， 所述左水平板(41)的另一端与左立板(2)的顶端连接，所述右水平板(43)的另一端与右立板(3 )的顶端连接，所述左宽度调节盒(5)和右宽度调节盒(15)的结构相同，所述左水平板 (41)和右水平板(43)的结构相同；所述中心水平板(42)下侧中心位置设置有气缸(6)，所述气缸(6)通过设置有调压阀 (7)的输气管(8)与高压气源(9)相连接，气缸(6)中设置的活塞(16)的下侧连接有活塞杆 (10)，所述活塞杆(10)穿过气缸(6)下端并连接有加载轴(11);所述加载轴(11)的下端连接有加载板(12)；所述气缸(6)通过数据线(13)与计算机控制装置(14)连接。
2.根据权利要求1所述的模型试验动静荷载加载装置，其特征在于，所述左宽度调节盒(5)的固定板(51)下方设置有水平板连接槽(53)，固定板(51)下侧设置有横向的导轨 (54)，水平板连接槽(53)的前后侧壁上设置有水平均勻排列的调节孔(55)；在所述左水平板(41)上的与左宽度调节盒(5)连接一端设置有横向滑槽(44)和纵向定位孔(45)，所述横向滑槽(44)位于左水平板(41)的上侧，所述导轨(54)嵌入横向滑槽 (44)中，所述纵向定位孔(45 )和调节孔(55 )中穿有固定螺栓(52 )，将左水平板(41)与左宽度调节盒(5)固定连接。
全文摘要
本发明的模型试验动静荷载加载装置的框架包括相对设置的左立板、右立板和连接所述两块立板顶端的连接件，连接件包括左水平板、中心水平板、右水平板和两个宽度调节盒；左水平板和右水平板分别与左立板的顶端和右立板的顶端连接，中心水平板的两端通过宽度调节盒分别与左水平板和右水平板连接；中心水平板下侧中心位置设置有气缸，所述气缸通过设置有调压阀的输气管与高压气源相连接，气缸中的活塞杆穿过气缸下端并连接有加载轴；所述加载轴的下端连接有加载板。本发明的加载装置以气压实现加载，并且可以施加不同作用模式的动荷载，简单实用，用于室内模型试验，满足大部分工程实践中的荷载条件。
文档编号G01M99/00GK102519744SQ20111040658
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者吕伟华, 尤佺, 张亚军, 朱逢斌, 王正兴, 王非, 缪林昌, 黎春林 申请人:东南大学