[发明专利]试验构件空间侧向约束加载的反馈控制装置及控制方法

说明书

一种试验构件空间侧向约束加载的反馈控制装置及控制方法，其中，反馈控制装置包括加载装置和约束装置；加载装置有一组，设置在试验构件的纵向一侧；每个加载装置与试验构件的节点对应设置，用以给节点施加主加载方向的荷载；约束装置有一组，设置在试验构件的横向一侧，用以约束节点的侧向位移；在每个约束装置的对侧，均布置有第一位移测量装置；第一位移测量装置用以测量试验构件上对应位置处的实际侧向约束位移；在每组加载装置的对侧布置有一组第二位移测量装置；第二位移测量装置用以测量试验构件上对应节点的实际主加载方向位移。本发明解决了传统试验中构件约束的边界条件难以准确再现以及试验结果的精度和可信度较低的技术问题。

技术领域

本发明实验力学领域，具体涉及一种土木工程结构的试验构件在空间侧向约束加载下的变形分量反馈控制方法。

背景技术

建筑结构通常由于体型巨大，从而受限于经济及试验环境约束，难以进行足尺结构试验。目前常用的试验方法一般选取结构中关键部位或受力复杂集中部位进行研究。这样选取的结构构件进行力学性能研究不可避免的需要还原构件边界真实的受力状态，也即是构件的边界条件再现。然而受限于技术条件，通常仅对构件边界自由度中敏感自由度进行结点约束，但是由于构件在结构中随着整体结构运动、运动过程及方式复杂多变以及试验中所约束自由度的位移及转角变化与结构整体运动有关，因此这样得出的结论与结构真实受力状况有区别。

发明内容

本发明提出了一种空间侧向约束加载的变形分量反馈控制装置及控制方法，要解决传统的试验方法中边界条件难以精确再现以及试验结果的准确度较低的技术问题。

本发明技术方案如下。

一种空间侧向约束加载的变形分量反馈控制装置，包括有加载装置、约束装置和位移测量装置；所述加载装置至少有一组，设置在试验构件的纵向一侧；其中，每组加载装置沿竖向平行间隔布置，并且每个加载装置与试验构件的节点位置对应设置；所述加载装置的自由端水平连接在试验构件上，用以给节点施加横向荷载；所述约束装置有一组，设置在试验构件的横向一侧；其中，约束装置的自由端水平连接在试验构件上，用以约束节点的纵向位移；所述位移测量装置有一组，设置在约束装置的对侧，用以测量试验构件的纵向位移。

优选的，所述试验构件为钢筋混凝土框架结构构件或者为钢结构构件。

优选的，所述加载装置和约束装置的外侧设有反力墙；所述加载装置的固定端与反力墙连接，加载装置的自由端与试验构件螺栓固结；所述约束装置的固定端与反力墙连接，约束装置的自由端与试验构件螺栓固结；所述位移测量装置外侧设有反力架，位移测量装置的固定端与反力架固定连接；位移测量装置的自由端与试验构件铰接连接。

优选的，所述加载装置、约束装置和位移测量装置三者均与计算机相连，该计算机对接收到的加载装置的加载信息和位移测量装置采集的实际侧向约束位移进行分析判断。

一种空间侧向约束加载的变形分量反馈控制装置的控制方法，包括如下步骤。

步骤1：在试验构件的纵向一侧布置加载装置，同时在试验构件的对侧布置约束装置和位移测量装置；其中，加载装置、约束装置和位移测量装置布置在试验构件的敏感受力点处。

步骤2：对试验构件的各个敏感受力点处均设定对应的目标侧向约束位移

步骤3：确定比例积分控制算法中控制参数K_p、K_i；其中，K_p是比例参数，K_i是积分参数，并且选择加载装置的加载速度控制参数。

步骤4：使用加载装置进行加载，同时使用位移测量装置采集试验构件对应敏感受力点处的实际侧向约束位移

步骤5：对比试验构件的敏感受力点处实际侧向约束位移与目标侧向约束位移分析实际侧向约束位移与目标侧向约束位移之间的误差