一种可用于土木工程结构的加载试验系统的制作方法
【专利摘要】一种可用于土木工程结构的加载试验系统，包括反力框架、滚动装置、竖向作动单元、水平作动单元以及加载梁。滚动装置固定在反力框架上方，竖向作动单元法兰端部固定于滚动装置的底板上，其包括竖直平行布置的至少两只竖向作动器，水平作动单元布置于加载梁侧边，每组水平作动单元包括至少一只水平布置的水平作动器。竖向作动器法兰端与滚动装置底板相连，伸出端与加载梁铰接，水平作动器的两端分别与反力框架、加载梁铰接连接。系统通过加载梁对试件进行试验加载，作动器提供加载梁的加载力，通过水平作动器与竖向作动器联合作用进行不同的试验加载。该加载试验系统能很好的满足土木工程压剪试验的要求，可以完成多种结构试验加载。
【专利说明】
一种可用于土木工程结构的加载试验系统
技术领域
[0001]本实用新型属于土木工程结构加载试验系统技术领域，涉及加载试验系统，尤其是适用于土木工程压加载试验的加载试验系统。
【背景技术】
[0002]目前土木工程结构加载试验系统，尤其是工程结构压剪加载试验、低周往复加载试验系统，常规的加载方法有悬臂柱式和建研式。
[0003]悬臂柱式加载通常是竖向布置一只作动器(或千斤顶)，用于施加恒定的轴向力，水平向布置一只作动器，两只作动器同时对试件进行加载。在水平作动器作用时，试件产生变形，试件的加载点在水平方向、竖直方向都有移动，为保证竖向作动器能始终垂直于加载点，而且能保持设定的荷载，竖向作动器就要跟随加载点做水平、竖向的拟合曲线轨迹跟动。由于加载点移动轨迹的不可精确预测性以及摩擦力的影响，竖向作动器随动的精度和实时性无法得到有效保障，造成试验结果差异较大，试验精度较低。
[0004]建研式加载方式最早是日本提出并应用于钢筋混凝土框架柱的拟静力抗震性能试验研究，现已成为日本、欧美等国家较为常见的加载方式。由于这种加载方式与结构的实际受力状态以及边界条件相似，后来被我国的一些科研院校所借鉴，但是这些院校的试验装置有着很大的局限性，如其平行四边形连杆装置需固定在槽道中，L型连杆的水平横梁也延伸很长，这样占用了大量的实验用地，平行四边形连杆机构的尺寸也很大，连杆刚度要求较高，连接铰间隙和摩擦问题也较突出，另外连杆机构的拆卸工作也较麻烦。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种可用于土木工程结构的加载试验系统，该系统通过控制技术实现加载梁能够对试件施加竖向力，且在水平力作用下不会发生转动，从而使试件受到纯粹的压剪作用。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0007]—种可用于土木工程结构的加载试验系统，包括反力框架、滚动装置、一竖向作动单元、至少一水平作动单元以及一加载梁；
[0008]所述滚动装置固定在反力框架上方；
[0009]所述竖向作动单元法兰端固定在滚动装置底板上，其包括竖直平行布置的至少两只竖向作动器；
[0010]所述水平作动单元布置于所述加载梁侧边，每组水平作动单元包括至少一只水平布置的水平作动器；
[0011]所述竖向作动器上端与滚动装置相连，下端与加载梁铰接；
[0012]所述水平作动器的两端分别与所述反力框架、加载梁铰接；
[0013]包括两组水平作动单元，所述两组水平作动单元布置在水平面上相互垂直的两个方向上；
[0014]每组水平作动单元中，所述水平作动器平行布置；
[0015]所述水平作动器两端的铰接连接方式为耳板销钉销铰连接或球铰；
[0016]所述加载梁与试件直接通过活动连接结构紧固；优选的，所述活动连接结构为螺栓。
[0017]由于采用上述方案，本实用新型的有益效果是:
[0018]竖向作动器提供竖向加载力、水平作动器提供水平加载力，并通过控制技术实现加载梁能够对试件施加垂向力，且在水平力作用下不会发生转动，从而使试件受到纯粹的压剪。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型加载试验系统第一实施例初始状态的结构示意图。
[0020]图2为图1所示加载试验系统进行压剪试验的结构示意图。
[0021]图3为本实用新型加载试验系统第二实施例初始状态的结构示意图。
[0022]图4为图3所示加载试验系统进行压剪试验的结构示意图。
[0023]图5为本实用新型加载试验系统第三实施例初始状态的结构示意图。
[0024]其中:I为反力框架;2为第一竖向作动器;3为滚动装置;4为第二竖向作动器;5为加载梁;6为水平作动器;7为试件;8第三竖向作动器。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图所示实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
[0026]如图1至图5所示，本实用新型公开了一种新型土木工程结构加载试验系统，包括反力框架1、滚动装置3、一竖向作动单元、至少一水平作动单元以及一加载梁5;滚动装置3固定在反力框架I上方;竖向作动单元安装在滚动装置3的底板上，其包括竖直平行布置的至少两只竖向作动器，竖向作动器上端与滚动装置3相连，下端与加载梁5铰接连接;水平作动单元布置于加载梁5侧边，每组水平作动单元包括至少一只水平布置的水平作动器6，水平作动器6的两端分别与所述反力框架1、加载梁5铰接连接。
[0027]水平作动单元可只设置一组，即在水平面上沿一个方向提供水平位移的动力，也可根据试验需要，如图5所示，在水平面的垂直方向上设置两组水平作动单元以使得加载梁可前后左右移动。
[0028]加载梁5用于与试件7直接连接，以将竖向作动单元和水平作动单元的合力传递至试件7上，由于某些加载试验中，为了防止试件7在加载过程中脱落，加载梁5与试件7相连的连接平面上设置了多个连接孔，在具体进行试件7安装时，试件7的连接面上根据需要也设置连接孔，从而试件7与加载梁5之间采用螺栓连接。
[0029]具体的，如图1所示，本实用新型所示的第一实施例中，设置两组竖向作动器，第一竖向作动器2、第二竖向作动器4两者并排竖直排列，二者位于同一平面上，竖向作动器尾部与滚动装置3底板固定在一起，竖向作动器杆端通过耳板销铰连接在加载梁5上;水平作动器6尾端通过耳板销铰连接到反力框架I上，杆端通过耳板销铰连接到加载梁5上;试件7—端与加载梁5连接，一端与反力架I连接。
[0030]如图2所示，第一实施例中所示的试验系统在进行压剪试验时，第一竖向作动器2、第二竖向作动器4选用相同型号，做相同的位移加载，当两者作用到加载梁5上的竖向加载合力达到设定值时做力保持；当水平作动器6提供足够的水平加载力使加载梁5水平运动，其位移量为试验要求的水平位移量，在水平加载时，测量加载梁5水平运动至试验要求位置过程中的水平作动器6的加载力值，并考虑滚动装置3运动的摩擦影响因素，修正得到试件的水平负载值。当竖向作动单元中位于同一平面内布置三只以上的竖向作动器时，其工作原理与布置两只竖向作动器时类似，以下以三只竖向作动器布置为例进行说明。
[0031]第二实施例中，如图3所示，除原有的第一作动器2、第二作动器4外，加载系统还包括第三作动器8，三只竖向作动器位于同一平面，竖向平行设置，竖向作动器法兰端连接滚动装置3底板上，另一端铰接于加载梁5，由于所有竖向作动器做相同的位移控制，跟竖向布置两只作动器时做的动作相同，不同的是竖向加载总吨位会增大。
[0032]第三实施例中，如图5所示，竖向作动单元中作动器布置在非同一平面时，加载梁5为矩形加载板，在加载板上平面的中心区域位置布置4只竖向作动器以形成竖向作动单元，四只竖向作动器规格相同；在水平相互垂直的两个方向上各布置2个平行设置的水平作动器以形成两组垂直布置的水平作动单元，四只水平作动器规格相同。当4只竖向作动器作用到加载梁5上的竖向加载合力达到设定值时进行力保持；当水平相互垂直的两个方向的水平向作动器6提供足够的水平加载合力使加载梁5水平运动，从而完成复杂的空间压剪试验。
[0033]本实用新型所示的阵列加载系统能很好的满足土木压剪试验的要求，该系统不用改造，直接就能完成更多种类的结构试验加载。
[0034]上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种可用于土木工程结构的加载试验系统，包括反力框架，其特征在于:还包括滚动装置、竖向作动单元、水平作动单元以及加载梁； 所述滚动装置固定于反力框架上方； 所述竖向作动单元法兰端固定在滚动装置底板上，其包括至少两只竖向作动器； 所述水平作动单元布置于加载梁侧边，每组水平作动单元包括至少一只水平作动器； 所述竖向作动器上端与滚动装置相连，下端与加载梁铰接； 所述水平作动器的两端分别与反力框架、加载梁铰接。2.根据权利要求1所述的加载试验系统，其特征在于:所述两只竖向作动器竖直平行布置。3.根据权利要求1所述的加载试验系统，其特征在于:所述水平作动单元为两组，分别布置在同一水平面相互垂直的两个方向上。4.根据权利要求1所述的加载试验系统，其特征在于:所述水平作动器平行布置于所述水平作动单元中。5.根据权利要求1所述的加载试验系统，其特征在于:所述水平作动器两端的铰接连接方式为耳板销钉销铰连接或球铰连接。6.根据权利要求1所述的加载试验系统，其特征在于:所述加载梁与试件直接通过活动连接结构紧固。7.根据权利要求6所述的加载试验系统，其特征在于:所述活动连接结构为螺栓。
【文档编号】G01N3/24GK205483843SQ201520988243
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年12月2日
【发明人】胡敬礼, 李中山, 李增
【申请人】上海筑邦测控科技有限公司