電液伺服控制土木工程陣列加載結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及試驗(yàn)儀器設(shè)備，尤其是涉及土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)儀器，具體是指一種陣列加載結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的擬靜力、擬動(dòng)力試驗(yàn)中主要是用于結(jié)構(gòu)抗震方面的研究，因此加載方案一般為垂向恒力加載，水平往復(fù)加載。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)有三種:第一種是帶有滑動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)；第二種是帶有滑動(dòng)裝置且采用連桿結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)。這兩種方法適用于不同的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)要求。第一種方法適用于結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)中的彎剪試驗(yàn)，加載時(shí)允許試樣上部發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。第二種方法適用于結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)中的壓剪試驗(yàn)，加載時(shí)不允許試樣上部發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，試驗(yàn)原理見《JGJ101-96建筑抗震試驗(yàn)方法規(guī)程》。第三種方法是采用至少兩臺(tái)兩端鉸接的作動(dòng)器對(duì)試件施加垂向載荷，同時(shí)水平加載作動(dòng)器對(duì)試樣進(jìn)行水平往復(fù)加載，通過解算的方式對(duì)試樣施加要求的垂向力和水平力。
[0004]第一種方法中垂向采用千斤頂加載進(jìn)行恒載控制，由于試件在水平作動(dòng)器的作用下發(fā)生水平往復(fù)位移，垂向加載千斤頂?shù)暮蠖送ㄟ^滾動(dòng)導(dǎo)軌沿水平作動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)，從而保證垂向力始終垂直。但由于試件水平變形導(dǎo)致垂向加載點(diǎn)的垂向位置發(fā)生變化，從而導(dǎo)致垂向載荷發(fā)生變化，而千斤頂不能夠?qū)崿F(xiàn)快速響應(yīng)，使垂向載荷保持恒定，因此整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的垂向載荷是波動(dòng)較大的。不同的試樣波動(dòng)范圍不同，一般都在10%以上，無法滿足加載精度的要求。
[0005]第二種方法中垂向加載精度不高，且為了使試件頂部不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)而采用了一套連桿機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)存在的問題是結(jié)構(gòu)笨重，試樣高度范圍受限。
[0006]第三種方法是通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)垂向加載作動(dòng)器和水平加載作動(dòng)器的位移輸出以及原始長度，計(jì)算出試驗(yàn)過程中加載板的空間位置，通過控制不同作動(dòng)器的輸出，使得加載板保持水平狀態(tài)，從而完成壓剪或彎剪試驗(yàn)。但存在以下缺點(diǎn):
[0007](I)由于試件水平變形導(dǎo)致垂向作動(dòng)器偏轉(zhuǎn)時(shí)，垂向加載力會(huì)產(chǎn)生水平分力，試樣上實(shí)際承受的垂向力是作動(dòng)器載荷的垂向分力，其水平分力需要計(jì)算獲得，因此垂向作動(dòng)器的安裝誤差、間隙以及框架變形對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響較大。
[0008](2)水平加載作動(dòng)器實(shí)際加載過程中，因?yàn)榇瓜蜉d荷導(dǎo)致的試樣變形會(huì)使得水平加載作動(dòng)器也發(fā)生一定程度的偏轉(zhuǎn)，計(jì)算時(shí)必須考慮偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致的垂向分力和水平分力的影響。
[0009]因此，此方法需要同時(shí)對(duì)垂向和水平向的力進(jìn)行分解和解算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了克服已有加載結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)的加載精度較低的不足，本實(shí)用新型提供了一種有效提升加載精度的電液伺服控制土木工程陣列加載結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)。
[0011]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0012]一種電液伺服控制土木工程陣列加載結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)，包括試驗(yàn)框架、加載梁、垂直加載作動(dòng)器和水平加載作動(dòng)器，所述水平加載作動(dòng)器的一端與加載梁的側(cè)面鉸接，所述水平加載作動(dòng)器的另一端與試驗(yàn)框架鉸接，所述垂直加載作動(dòng)器的下端與所述加載梁的上端鉸接，所述加載梁的下部與試驗(yàn)框架之間為用于放置試件的試驗(yàn)工位，所述試驗(yàn)系統(tǒng)還包括滑動(dòng)裝置，所述垂直加載作動(dòng)器的上端與所述滑動(dòng)裝置連接，所述滑動(dòng)裝置可水平滑動(dòng)地安裝在所述試驗(yàn)框架上。
[0013]進(jìn)一步，所述垂直加載作動(dòng)器的上端通過后法蘭與滑動(dòng)裝置連接。
[0014]再進(jìn)一步，所述滑動(dòng)裝置為低摩阻滑動(dòng)板，所述低摩阻滑動(dòng)板可水平滑動(dòng)地安裝在加載框架的主梁上。
[0015]所述垂直加載作動(dòng)器的下端通過前球鉸與加載梁相連。
[0016]所述水平加載作動(dòng)器采用前后關(guān)節(jié)鉸結(jié)構(gòu)，后球鉸與加載框架連接，前球鉸與加載梁連接。
[0017]所述試驗(yàn)框架包括地基、反力墻和主梁，所述滑動(dòng)裝置與所述主梁連接，所述水平加載作動(dòng)器的另一端與反力墻連接，所述加載梁的下部與地基之間為試驗(yàn)工位。
[0018]所述垂直加載作動(dòng)器有至少兩個(gè)以上形成垂直加載作動(dòng)器陣列，所述水平加載作動(dòng)器有至少兩個(gè)以上形成水平加載作動(dòng)器陣列。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在:通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制作動(dòng)器陣列輸出同樣的位移從而保證加載板可以保持水平，消除偏轉(zhuǎn)，從而保證了試樣收到純正的水平剪切力，提升了加載精度;也可以控制每個(gè)陣列作動(dòng)器輸出為力為恒值，使試樣頂部在水平力的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)彎剪試驗(yàn)。
【附圖說明】
[0020]圖1是一種電液伺服控制土木工程陣列加載結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)的示意圖。
[0021 ]圖2是另一種電液伺服控制土木工程陣列加載結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0023]參照?qǐng)D1和圖2，一種電液伺服控制土木工程陣列加載結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)，包括試驗(yàn)框架、加載梁10、垂直加載作動(dòng)器2和水平加載作動(dòng)器4，所述水平加載作動(dòng)器4的一端與加載梁10的側(cè)面鉸接，所述水平加載作動(dòng)器4的另一端與試驗(yàn)框架鉸接，所述垂直加載作動(dòng)器2的下端與所述加載梁10的上端鉸接，所述加載梁10的下部與試驗(yàn)框架之間為用于放置試件9的試驗(yàn)工位，所述試驗(yàn)系統(tǒng)還包括滑動(dòng)裝置I，所述垂直加載作動(dòng)器2的上端與所述滑動(dòng)裝置I連接，所述滑動(dòng)裝置I可水平滑動(dòng)地安裝在所述試驗(yàn)框架上。
[0024]進(jìn)一步，所述垂直加載作動(dòng)器2的上端通過后法蘭與滑動(dòng)裝置連接。
[0025]再進(jìn)一步，所述滑動(dòng)裝置為低摩阻滑動(dòng)板，所述低摩阻滑動(dòng)板可水平滑動(dòng)地安裝在加載框架上。
[0026]所述垂直加載作動(dòng)器2的下端通過前球鉸3與加載梁10相連。
[0027]所述水平加載作動(dòng)器2采用前后關(guān)節(jié)鉸結(jié)構(gòu)，后球鉸5與加載框架連接，前球鉸6與加載梁1連接。
[0028]所述試驗(yàn)框架包括地基8、反力墻7和主梁11，所述滑動(dòng)裝置I與所述主梁11連接，所述水平加載作動(dòng)器4的另一端與反力墻7連接，所述加載梁10的下部與地基8之間為試驗(yàn)工位。
[0029]所述垂直加載作動(dòng)器2有至少兩個(gè)以上形成垂直加載作動(dòng)器陣列，所述水平加載作動(dòng)器4有至少兩個(gè)以上形成水平加載作動(dòng)器陣列。
[0030]本實(shí)施例的加載結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的試驗(yàn)方法如下:
[0031]第一，通過陣列安裝在滑動(dòng)裝置的垂直加載作動(dòng)器，提供試驗(yàn)要求的試樣負(fù)載，此負(fù)荷為所有垂向加載作動(dòng)器提供的垂向加載力的合力；
[0032]第二，垂直加載作動(dòng)器在加載過程中，控制活塞桿位移量，保證加載梁的水平狀態(tài)；
[0033]第三，水平加載作動(dòng)器提供一個(gè)足夠的水平加載力，使加載梁水平運(yùn)動(dòng)，其位移量為試驗(yàn)要求的水平位移量；
[0034]第四，在水平加載時(shí)，測(cè)量加載梁水平運(yùn)動(dòng)至試驗(yàn)要求位置過程中的作動(dòng)器加載力數(shù)據(jù)，并考慮滑動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)的摩擦力因素，修正得到試樣的水平負(fù)載數(shù)據(jù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電液伺服控制土木工程陣列加載結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)，包括試驗(yàn)框架、加載梁、垂直加載作動(dòng)器和水平加載作動(dòng)器，所述水平加載作動(dòng)器的一端與加載梁的側(cè)面鉸接，所述水平加載作動(dòng)器的另一端與試驗(yàn)框架鉸接，所述垂直加載作動(dòng)器的下端與所述加載梁的上端鉸接，所述加載梁的下部與試驗(yàn)框架之間為用于放置試件的試驗(yàn)工位，特征在于:所述試驗(yàn)系統(tǒng)還包括滑動(dòng)裝置，所述垂直加載作動(dòng)器的上端與所述滑動(dòng)裝置連接，所述滑動(dòng)裝置可水平滑動(dòng)地安裝在所述試驗(yàn)框架上。2.如權(quán)利要求1所述的電液伺服控制土木工程陣列加載結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述垂直加載作動(dòng)器的上端通過后法蘭與滑動(dòng)裝置連接。3.如權(quán)利要求2所述的電液伺服控制土木工程陣列加載結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述滑動(dòng)裝置為滑動(dòng)板，所述滑動(dòng)板可水平滑動(dòng)地安裝在加載框架的主梁上。4.如權(quán)利要求1?3之一所述的電液伺服控制土木工程陣列加載結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述垂直加載作動(dòng)器的下端通過前球鉸與加載梁相連。5.如權(quán)利要求1?3之一所述的電液伺服控制土木工程陣列加載結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述水平加載作動(dòng)器采用前后關(guān)節(jié)鉸結(jié)構(gòu)，后球鉸與加載框架連接，前球鉸與加載梁連接。6.如權(quán)利要求1?3之一所述的電液伺服控制土木工程陣列加載結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述試驗(yàn)框架包括地基、反力墻和主梁，所述滑動(dòng)裝置與所述主梁連接，所述水平加載作動(dòng)器的另一端與反力墻連接，所述加載梁的下部與地基之間為試驗(yàn)工位。7.如權(quán)利要求1?3之一所述的電液伺服控制土木工程陣列加載結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述垂直加載作動(dòng)器有至少兩個(gè)以上形成垂直加載作動(dòng)器陣列，所述水平加載作動(dòng)器有至少兩個(gè)以上形成水平加載作動(dòng)器陣列。
【專利摘要】一種電液伺服控制土木工程陣列加載結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)，包括試驗(yàn)框架、加載梁、垂直加載作動(dòng)器和水平加載作動(dòng)器，所述水平加載作動(dòng)器的一端與加載梁的側(cè)面鉸接，所述水平加載作動(dòng)器的另一端與試驗(yàn)框架鉸接，所述垂直加載作動(dòng)器的下端與所述加載梁的上端鉸接，所述加載梁的下部與試驗(yàn)框架之間為用于放置試件的試驗(yàn)工位，所述試驗(yàn)系統(tǒng)還包括滑動(dòng)裝置，所述垂直加載作動(dòng)器的上端與所述滑動(dòng)裝置連接，所述滑動(dòng)裝置可水平滑動(dòng)地安裝在所述試驗(yàn)框架上。本實(shí)用新型提供了一種有效提升加載精度的電液伺服控制土木工程陣列加載結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)。
【IPC分類】G01N3/20, G01N3/24, G01N3/02
【公開號(hào)】CN205246459
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520880972
【發(fā)明人】鐘綿新, 李樹海, 劉光榮, 王輝
【申請(qǐng)人】杭州邦威機(jī)電控制工程有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2015年11月5日