一种多功能结构工程加载试验系统技术方案

本实用新型专利技术提出了一种多功能结构工程加载试验系统，包括反力框架、水平作动器单元、加载梁、竖向作动器单元、第一连接部、第二连接部。水平作动器单元一端与反力框架铰接，另一端与加载梁铰接；加载梁上安装第一连接部，竖向作动器单元的一端连接第二连接部，第二连接部与第一连接部连接，以使得竖向作动器单元跟随加载点做水平、竖直两个方向拟合曲线运动。竖向作动器单元的另一端与反力框架连接；加载梁与反力框架之间的空间用于放置试件。本实用新型专利技术不需要专门的随动装置，能很好地实现竖向作动器跟随加载点做水平、竖直两个方向拟合曲线轨迹随动，方便用于结构件进行压、弯、剪等多种复合类型加载试验。

A Multifunctional Loading Test System for Structural Engineering

【技术实现步骤摘要】
一种多功能结构工程加载试验系统
本技术属于土木工程
，涉及一种加载试验系统，尤其是结构工程加载试验系统。
技术介绍
结构试验是为了防止建筑物等设施在外力作用发生时产生意外，造成人员伤亡，为此对结构性能做了大量研究，并进行大量试验验证设计理论，结构试验主要以结构或构件以荷载或位移值为控制量对试件进行加载、卸载。目前，国内外采用的结构抗震试验竖向加载形式有：被动滑移式、主动跟踪式、上承式、下拉式、模块化拉杆式等。这些加载装置可以与水平加载系统共同实施加载控制，亦可单独加载。被动滑移式、主动跟踪式、上承式、下拉式这几种竖向加载系统存在的问题主要有：(1)加载后试件变形，使得加载平面外产生的侧向分量或侧向阻力呈变动状态，试验过程中为了保证平面内轴向载荷，同时克服平面外侧向阻力，需要不断修正作动器的输出载荷，很大程度上增加试验难度；(2)由于试件变形产生的平面外载荷不能由传感器直接测得，在一定程度上降低了试验结果的可靠性；(3)为了保证平面内加载，需要增加限位装置，结构相对复杂，安装精度要求高；(4)加载装置与反力台座相连，对台座可能产生受拉或受压的冲切力，所有荷载都通过加载装置传到反力台座上，对台座承载能力要求高。此外，上承式加载系统存在的主要问题还包括：(1)滑动支座与试件之间的摩擦系数呈变动状态，因此试验过程中需要全过程标定，如果是高速加载，难度会更高；(2)如试验过程中需要全过程标定，对采集系统也有很高要求。模块化拉杆式加载系统中，水平作动器一端连接于刚性结构/反力墙上，一端通过拉杆连接于结构试件上，竖向荷载采用液压伺服作动器施加，通过张拉固定在试件两端的高强度柔性杆件传递至试件，试件两端可布置多根高强度柔性杆件。此加载系统的优点有：(1)可以保证试件始终受到轴向载荷；(2)试验试件安装简单方便，安全性高；(3)可以安装一组到多组竖向加载装置，模块化操作，适用面广；(4)装置构成简单，安装范围广。模块化拉杆式加载系统的缺点是拉杆只能承受拉力，不能承受压力，无法进行小轴压比加载试验，也无法做压弯剪等更复杂复合试验。另外，试件底座通常需要做的比较大，实验投入成本比较大。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种多功能结构工程加载试验系统，以在不需要随动装置的情况下，实现竖向作动器跟随加载点做水平、竖直两个方向拟合曲线轨迹随动，方便用于结构件进行压、弯、剪等多种复合类型加载试验。为了达到上述目的，本技术的解决方案是：一种多功能结构工程加载试验系统，包括反力框架、水平作动器单元、加载梁、竖向作动器单元、第一连接部、第二连接部；所述水平作动器单元一端与所述反力框架铰接，另一端与所述加载梁铰接；所述加载梁上安装第一连接部，所述竖向作动器单元的一端连接第二连接部，第二连接部与第一连接部连接，以使得所述竖向作动器单元跟随加载点做水平、竖直两个方向拟合曲线运动；所述竖向作动器单元的另一端与所述反力框架连接；所述加载梁与所述反力框架之间的空间用于放置试件。第一连接部包括水平通轴和关节轴承；所述关节轴承嵌入在所述加载梁中，所述水平通轴通过所述关节轴承与所述加载梁连接；第二连接部为螺杆；所述螺杆穿过所述水平通轴的上下两端面，并通过锁紧螺母锁紧；优选地，所述水平通轴的两端各安装一个所述关节轴承。所述水平作动器单元的一端通过球铰与所述反力框架连接，另一端通过球铰与所述加载梁连接。所述竖向作动器单元的上端为活塞杆端，通过法兰与第二连接部连接。所述竖向作动器单元的下端通过球铰与所述反力框架连接。所述反力框架包括水平的反力平台和竖向的反力墙；优选地，所述反力墙与所述水平作动器单元的一端连接，所述反力平台与所述竖向作动器单元的另一端连接。所述水平作动器单元包括至少一个水平作动器。所述竖向作动器单元包括至少一个竖向作动器；优选地，所述竖向作动器单元包括两个竖向作动器。由于采用上述方案，本技术的有益效果是：本技术多功能结构工程加载试验系统结构简单，成本较低；竖直作动器上端水平通轴与加载梁的关节轴承连接，同时竖向作动器下端与反力框架铰接，使得加载梁始终保持水平加载姿态，不需要专门的随动装置，无摩擦力影响，能很好地实现竖向作动器跟随加载点做水平、竖直两个方向拟合曲线轨迹随动，保证加载的精确性和实时性；由于竖向作动器上端部的螺杆穿过水平通轴，且上下段采用锁紧螺母固定，结构简单，方便调节加载梁与反力框架竖直距离，满足不同试验高度要求，方便用于结构件进行压、弯、剪等多种复合类型加载试验；通过多个作动器协调动作，能较好地模拟试验所需的力和位移边界条件，能满足更加复杂的加载试验要求。附图说明图1为本技术一实施例中多功能结构工程加载试验系统的结构示意图。具体实施方式以下结合附图所示实施例对本技术作进一步的说明。一种多功能结构工程加载试验系统，图1所示为其结构示意图。该多功能结构工程加载试验系统包括反力框架1、水平作动器单元、加载梁3、竖向作动器单元、第一连接部5、第二连接部。水平作动器单元包括至少一个水平作动器，本实施例中，水平作动器单元包括一个水平作动器2。竖向作动器单元包括至少一个竖向作动器；本实施例中，竖向作动器单元包括两个竖向作动器，分别为401和402，从而本实施例中竖向作动器单元为由两个竖向作动器组成的竖向作动器阵列。水平作动器单元一端(后端)与反力框架1铰接，另一端(前端)与加载梁3铰接。本实施例中，水平作动器2的一端通过球铰与反力框架1连接，另一端通过球铰与加载梁3连接。本实施例中，反力框架1包括水平的反力平台101和竖向的反力墙102。加载梁3上安装第一连接部5，竖向作动器单元的一端(上端)连接第二连接部，第二连接部与第一连接部5连接，以允许调整加载梁3的高度，并且允许加载梁3在反力框架1所在平面内与竖向作动器单元的相对转动，使得竖向作动器单元跟随加载点做水平、竖直两个方向拟合曲线运动。竖向作动器单元的另一端(下端)与反力框架1连接；本实施例中，竖向作动器单元的下端通过球铰与反力平台101连接。从而，反力墙102与水平作动器2的一端连接，反力平台101与竖向作动器单元的下端连接。加载梁3与反力平台101之间的空间用于放置试件8。第一连接部5包括水平通轴和关节轴承。关节轴承嵌入在加载梁3中，水平通轴通过关节轴承与加载梁3连接，方便加载过程中加载梁3的姿态调整。第二连接部为螺杆6；螺杆6穿过水平通轴的上下两端面，并通过锁紧螺母(上下两个锁紧螺母701和702)锁紧；本实施例中，水平通轴的两端各安装一个关节轴承。竖向作动器单元的上端为活塞杆端(即对应的作动器的缸杆端)，通过法兰与螺杆6连接。试验时，可以根据不同试件8高度，加载梁3可以沿着螺杆6上下调整，确定位置后，通过锁紧螺母701、702锁紧水平通轴上下位置，即加载梁3的高度位置。本实施例中，竖向作动器阵列和水平作动器协调动作共同提供试验要求的荷载，其中竖向荷载为这些作动器施加荷载在垂向上的矢量和，水平荷载为这些作动器施加荷载在水平向上的矢量和。各作动器在加载过程中，通过控制活塞杆的伸出量及荷载值来保持加载梁的姿态。上述的对实施例的描述是为便于该
的普通技术人员能理解和应用本技术。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能结构工程加载试验系统，其特征在于：包括反力框架、水平作动器单元、加载梁、竖向作动器单元、第一连接部、第二连接部；所述水平作动器单元一端与所述反力框架铰接，另一端与所述加载梁铰接；所述加载梁上安装第一连接部，所述竖向作动器单元的一端连接第二连接部，第二连接部与第一连接部连接，以使得所述竖向作动器单元跟随加载点做水平、竖直两个方向拟合曲线运动；所述竖向作动器单元的另一端与所述反力框架连接；所述加载梁与所述反力框架之间的空间用于放置试件。

【技术特征摘要】
1.一种多功能结构工程加载试验系统，其特征在于：包括反力框架、水平作动器单元、加载梁、竖向作动器单元、第一连接部、第二连接部；所述水平作动器单元一端与所述反力框架铰接，另一端与所述加载梁铰接；所述加载梁上安装第一连接部，所述竖向作动器单元的一端连接第二连接部，第二连接部与第一连接部连接，以使得所述竖向作动器单元跟随加载点做水平、竖直两个方向拟合曲线运动；所述竖向作动器单元的另一端与所述反力框架连接；所述加载梁与所述反力框架之间的空间用于放置试件。2.根据权利要求1所述的多功能结构工程加载试验系统，其特征在于：第一连接部包括水平通轴和关节轴承；所述关节轴承嵌入在所述加载梁中，所述水平通轴通过所述关节轴承与所述加载梁连接；第二连接部为螺杆；所述螺杆穿过所述水平通轴的上下两端面，并通过锁紧螺母锁紧。3.根据权利要求2所述的多功能结构工程加载试验系统，其特征在于：所述水平通轴的两端各安装一个所述关节轴承。4.根据权利要求1所述的多功能结构工程加载试验系统，其特征在于：所述水平作动器单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡敬礼，
申请(专利权)人：上海筑邦测控科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31