[实用新型]电液伺服控制土木工程阵列加载结构试验系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及试验仪器设备，尤其是涉及土木工程结构试验仪 器，具体是指一种阵列加载结构试验系统。

背景技术

土木工程结构试验的拟静力、拟动力试验中主要是用于结构抗震 方面的研究，因此加载方案一般为垂向恒力加载，水平往复加载。

现有技术有三种：第一种是带有滑动装置的结构试验系统；第二 种是带有滑动装置且采用连杆结构的结构试验系统。这两种方法适用 于不同的结构试验要求。第一种方法适用于结构抗震试验中的弯剪试 验，加载时允许试样上部发生转动。第二种方法适用于结构抗震试验 中的压剪试验，加载时不允许试样上部发生转动，试验原理见《JGJ101 -96建筑抗震试验方法规程》。第三种方法是采用至少两台两端铰接的 作动器对试件施加垂向载荷，同时水平加载作动器对试样进行水平往 复加载，通过解算的方式对试样施加要求的垂向力和水平力。

第一种方法中垂向采用千斤顶加载进行恒载控制，由于试件在水 平作动器的作用下发生水平往复位移，垂向加载千斤顶的后端通过滚 动导轨沿水平作动器的运动方向运动，从而保证垂向力始终垂直。但 由于试件水平变形导致垂向加载点的垂向位置发生变化，从而导致垂 向载荷发生变化，而千斤顶不能够实现快速响应，使垂向载荷保持恒 定，因此整个实验过程中的垂向载荷是波动较大的。不同的试样波动 范围不同，一般都在10％以上，无法满足加载精度的要求。

第二种方法中垂向加载精度不高，且为了使试件顶部不发生转动 而采用了一套连杆机构，这种机构存在的问题是结构笨重，试样高度 范围受限。

第三种方法是通过计算机控制系统根据垂向加载作动器和水平加 载作动器的位移输出以及原始长度，计算出试验过程中加载板的空间 位置，通过控制不同作动器的输出，使得加载板保持水平状态，从而 完成压剪或弯剪试验。但存在以下缺点：

(1)由于试件水平变形导致垂向作动器偏转时，垂向加载力会产 生水平分力，试样上实际承受的垂向力是作动器载荷的垂向分力，其 水平分力需要计算获得，因此垂向作动器的安装误差、间隙以及框架 变形对试验结果的影响较大。

(2)水平加载作动器实际加载过程中，因为垂向载荷导致的试样 变形会使得水平加载作动器也发生一定程度的偏转，计算时必须考虑 偏转导致的垂向分力和水平分力的影响。

因此，此方法需要同时对垂向和水平向的力进行分解和解算。

发明内容

为了克服已有加载结构试验系统的加载精度较低的不足，本实用 新型提供了一种有效提升加载精度的电液伺服控制土木工程阵列加载 结构试验系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电液伺服控制土木工程阵列加载结构试验系统，包括试验框 架、加载梁、垂直加载作动器和水平加载作动器，所述水平加载作动 器的一端与加载梁的侧面铰接，所述水平加载作动器的另一端与试验 框架铰接，所述垂直加载作动器的下端与所述加载梁的上端铰接，所 述加载梁的下部与试验框架之间为用于放置试件的试验工位，所述试 验系统还包括滑动装置，所述垂直加载作动器的上端与所述滑动装置 连接，所述滑动装置可水平滑动地安装在所述试验框架上。

进一步，所述垂直加载作动器的上端通过后法兰与滑动装置连接。

再进一步，所述滑动装置为低摩阻滑动板，所述低摩阻滑动板可 水平滑动地安装在加载框架的主梁上。

所述垂直加载作动器的下端通过前球铰与加载梁相连。

所述水平加载作动器采用前后关节铰结构，后球铰与加载框架连 接，前球铰与加载梁连接。

所述试验框架包括地基、反力墙和主梁，所述滑动装置与所述主 梁连接，所述水平加载作动器的另一端与反力墙连接，所述加载梁的 下部与地基之间为试验工位。

所述垂直加载作动器有至少两个以上形成垂直加载作动器阵列， 所述水平加载作动器有至少两个以上形成水平加载作动器阵列。

本实用新型的有益效果主要表现在：通过计算机控制系统控制作 动器阵列输出同样的位移从而保证加载板可以保持水平，消除偏转， 从而保证了试样收到纯正的水平剪切力，提升了加载精度；也可以控 制每个阵列作动器输出为力为恒值，使试样顶部在水平力的作用下发 生转动，从而实现弯剪试验。

附图说明

图1是一种电液伺服控制土木工程阵列加载结构试验系统的示意 图。