第二章 加载装置与试验设备 【教学基本要求】 通过本章的学习使您掌握或了解建筑结构试验中的各种加载装置和相关的试验设备，具体的要求如下： 1.掌握重物加载的方法及相关的加载设备; 2.了解机械式加载方法及加载设备; 3.了解气动加载方法及加载设备; 4.掌握液压加载的方法及相关的加载设备; 5.了解动荷加载装置; 6.掌握加载辅助设备; 7.掌握试件支承装置。 【学 习 重 点】 1.重物加载, 液压加载的分类, 液压系统, 液压加载荷载的标定; 2.荷载支承装置，荷载传递装置; 3.试件支承装置。 【内容提要和学习指导】 1-1重物加载 在建筑结构试验和检验中重物加载是最经常使用的加载方法之一，是使用容重较大的又容易获得的物质对结构或构件施加荷载的方法。 重物加载的优点是：1.适于长时期的建筑结构试验，并能保持荷载值的稳定;2.荷载重物容易获取，加载方法简单方便，经济可靠。 为了施加较大的集中荷载，往往利用荷载放大机构。杠杆是最简单的荷载放大机构，又因其制造简单方便，荷载值恒定不变，适用于长时期的试验加载。 在试验时应根据具体情况选择不同的加载重物，不论采用哪种物质作为重物荷载，必须在试验前对荷载值进行称重，保证重物荷载值的准确性。由于重物荷载的体积庞大，在进行建筑结构破坏性实验过程中应采取尽安全保护等措施，保证试验的安全。 1-2机械式加载 机械式加载方法就是利用简单的机械设备对结构施加荷载，机械式加载对建筑结构可施加集中荷载。 机械式加载的优点是加载机械设备简单可靠，实现加载容易。 1-3气压加载 1.气压加载 气压加载是使用压缩空气或高压氮气建筑结构施加均布荷载。压缩空气和高压氮气是通过橡胶气囊给结构施加荷载的，为了提高气囊的试验压力荷载，结构的四周应砌筑支承边墙，使结构、支承边墙和地面将气囊包围在其中，达到增高气体荷载压力的目的。 2.负压加载 气压加载的另一种方法是抽真空，形成大气压力差实现对结构的均布加载。 气压加载适用于对板壳等大面积的结构物施加均布荷载，其优点是加卸荷载方便可靠，荷载值稳定易控制。 1-4液压加载 液压加载在建筑结构试验中是理想的加载方法之一，它不但可以对建筑结构物施加静荷载，也可施加动荷载。液压加载的原理清晰，加载设备操作简单方便、安全可靠，能产生较大的荷载，而且荷载容易控制准确稳定，并能实现多点同步加载，是目前建筑结构试验应用最广技术先进的加载方法之一。 1.液压加载的分类 液压加载器根据结构和不同的功能分为：液压千斤顶、单向作用液压加载器、双向作用液压加载器和电液伺服作动器。 液压千斤顶是一种简单的起重工具，可用于施加集中荷载。单向作用液压加载器不能单独使用进行加荷，需要配备液压系统，形成液压加荷系统。其结构简单，加荷工作行程大，可在使用中倒置安装，易实现多点同步加载。双向作用液压加载器的特点是：活塞两侧液压油的作用面积基本相当，因此，双作用液压加载器可施加往复拉压加载，为抗震结构试验中的低周往复加载试验提供了加载器具。电液伺服加载器是在双作用液压加载器的基础上配置电液伺服阀、拉压力传感器和位移传感器组成的可控加载装置。 2.液压系统 液压加载系统包括液压系统和荷载支承系统，液压系统由液压控制系统和液压加载器组成。液压控制系统由油箱、高压油泵、测力装置及各种阀门组成。一个液压系统可以控制多个液压加载器。 配置不同的荷载支承系统，利用液压加载系统可做各种建筑结构(屋架、梁、柱、板及墙板等)静载试验。 电液伺服作动器的电液控制系统，包括液压系统及微机控制系统。液压系统由油泵站及电液伺服作动器组成。微机控制系统包括：装有模数(A/D)及数模(D/A)转换卡的微机、应变仪及信号放大器组成。由电阻应变片、位移传感器和拉压力传感器与数据采集系统组成闭环控制。 电液伺服加载系统具有频响快，灵敏度高，控制精度好，适应性强等优点，在建筑结构试验中应用范围较广，电液伺服作动器和控制系统可以完成结构静荷试验、结构动荷试验、结构低周疲劳和模拟地震试验等等。 3.液压加载器荷载的标定 液压加载器必须经过国家质量技术监督局认证的具有检测资质的试验室或检测站的标定, 标定液压加载器时应采用实际使用方式进行标定，建立荷载—压力表示值的关系曲线，才能保证试验荷载值的准确性。 标定液压加载器时，由于压力表示值的低端和高端属于压力表低灵敏度的区域，因此，在压力表示值不灵敏区域内不可进行液压加载器的标定。在压力表示值的灵敏区域内均匀地取6个以上测量点，测取压力表示值和相应的试验机荷载示值，反复测试三次取各测点的平均值，然后进行一元线性回归分析，给出压力表示值与液压加载器顶出力间的拟合直线方程，在试验时利用直线方程的关系进行加载。 |
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