电液伺服控制土木工程阵列加载结构试验系统技术方案

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。本实用新型专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及试验仪器设备，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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。本技术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。本技术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。图2是另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。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步描述。参照图1和图2，一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10、垂直加载作动器2和水平加载作动器4，所述水平加载作动器4的一端与加载梁10的侧面铰接，所述水平加载作动器4的另一端与试验框架铰接，所述垂直加载作动器2的下端与所述加载梁10的上端铰接，所述加载梁10的下部与试验框架之间为用于放置试件9的试验工位，所述试验系统还包括滑动装置1，所述垂直加载作动器2的上端与所述滑动装置1连接，所述滑动装置1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2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上。所述垂直加载作动器2的下端通过前球铰3与加载梁10相连。所述水平加载作动器2采用前后关节铰结构，后球铰5与加载框架连接，前球铰6与加载梁10连接。所述试验框架包括地基8、反力墙7和主梁11，所述滑动装置1与所述主梁11连接，所述水平加载作动器4的另一端与反力墙7连接，所述加载梁10的下部与地基8之间为试验工位。所述垂直加载作动器2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4有至少两个以上形成水平加载作动器阵列。本实施例的加载结构试验系统实现的试验方法如下：第一，通过阵列安装在滑动装置的垂直加载作动器，提供试验要求的试样负载，此负荷为所有垂向加载作动器提供的垂向加载力的合力；第二，垂直加载作动器在加载过程中，控制活塞杆位移量，保证加载梁的水平状态；第三，水平加载作动器提供一个足够的水平加载力，使加载梁水平运动，其位移量为试验要求的水平位移量；第四，在水平加载时，测量加载梁水平运动至试验要求位置过程中的作动器加载力数据，并考虑滑动装置运动的摩擦力因素，修正得到试样的水平负载数据。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一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，特征在于：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。
2.如权利要求1所述的电液伺服控制土木工程阵列加载结构试验系统，其特征在于：所述垂直加载作动器的上端通过后法兰与滑动装置连接。
3.如权利要求2所述的电液伺服控制土木工程阵列加载结构试验系统，其特征在于：所述滑动装置为滑动板，所述滑动板可水平滑动地安装在加载框架的主梁上。
4.如权利要求1~3...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟绵新，李树海，刘光荣，王辉，
申请(专利权)人：杭州邦威机电控制工程有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33