结构试验的荷载设备09
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选择试验荷载和加载方法时，应满足下列几项要求： 1）选用的试验荷载的图式应与结构设计计算的荷载
图式所产生的内力值相一致或极为接近； 2）荷载传力方式和作用点明确，产生的荷载数值要
稳定，特别是静力荷载要不随加载时间，外界环境和 结构的变形而变化； 3）荷载分级的分度值要满足试验量测的精度要求， 加载设备要有足够的强度储备； 4）加载装置本身要安全可靠，不仅要满足强度要求， 还必须按变形条件来控制加载装置的设计，即尚必须 满足刚度要求。防止对试件产生卸荷作用而减轻了结 构实际承担的荷载；
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2.3.5地震模拟振动台 60年代开始，模拟地震台就出现在抗震试验中，
其中日本最多； 再现各种地震波对结构进行动力试验的一种先进
试验设备。 其特点： 1、具有自动控制 2、数据采集及处理系统 3、闭环伺服液压控制技术。
整体性的结构试验试件可取1/10～1/12。
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2.2 重力加载法 2.2.1重力直接加载方法 利用物体本身的重量加于结构上作为荷载。 优点：重物容易取得，并可重复使用；缺点：用
砂粒等加载时，若将材料直接堆放于结构表面， 将会造成材料本身的起拱，对结构产生卸荷作用；
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组成和工作原理：
2.3.5.1振动台台体结构 台面具有一定尺寸的平板结构（同济4×4m，日本原子能工作试 验中心是15×15m） 1987水电科学院从西德引进5×5m
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在国内最大吨位 5000kN，试件最大 高度可达3m；
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2.3.4电液伺服液压系统 一种比较理想、更为完善的试验设备；
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2.3.4.2 电液伺服阀的工作原理
控制系统阀的输出流量、位移、喷嘴挡板间隙等都与输入电流 成比例变化。
电液伺服阀是电液伺服液压 加载系统中的心脏部分，它安 装于液压加载器上，根据指令 发生器发出的信号经放大后输 入伺服阀，转换成大功率的液 压信号，将来自液压源的液压 油输入加载器，使加载器按输 入信号的规律产生振动对结构 施加荷载，同时由伺服阀及结 构上量测的荷载、应变、位移 等信号通过伺服控制器作反馈 控制，以提高整个系统的灵敏 度。
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2.3.5.4测试和分析系统 除了对台面运动需进行位移、加速度的测量外，
还需测量模型的位移、加速度和应变等。 位移：差动变压器式和电位计式的位移计；可测
量模型相对于台面的位移或相对于基础的位移； 加速度：应变式加速度计、压电式加速度计。 振动台台面运动参数最基本的是位移、速度和加
2.3.5.2液压驱动和动力系统 液压驱动系统是给振动台以推力，按照振动台是单向（水平或垂 直）、双向（水平—水平或水平—垂直）或三向（二向水平—垂直） 运动，各向加载器推力取决于可动质量的大小和最大加速度的要求。 常用电液伺服系统来驱动。
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2.3.5.3控制系统
两种控制方法：模拟控制；数字计算机控制。
优点：结构自振时荷载不附加在结构上。
缺点：由于加载作用点的偏差而使结构在另一平 面内同时振动产生干扰。
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பைடு நூலகம்
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2.4.1.2初速度加载法（突加荷载法）
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2.4.1.3反冲激振法（火箭激振）
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2.9 环境随机振动激振法（脉动法） 环境随机振动激振法也称脉动法。建筑物经常处
于微小的而不规则的振动中。这种微小而不规则 的振动来源于微小的地震活动以及诸如机器运转， 车辆来往等人为扰动的原因，使地面存在着连续 不断的运动，其运动幅值极为微小，而它所包含 的频谱是相当丰富的，故称为地面脉动。由地面 脉动激起建筑物经常处于微小而不规则的振动中， 通常称为建筑物脉动。可以利用这种脉动现象来 分析测定结构的动力特性。
速度以及使用频率。
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2.4 惯性力加载法
在结构动力试验中，利用物体质量在运动时产生 的惯性力对结构施加动力荷载。
2.4.1冲击力加载
特点是荷载作用时间极为短促，在它的作用下使 被加载结构产生自由振动。
适于进行结构动力特性试验。
2.4.1.1初位移加载法 也称张拉突卸法。
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2.3.2液压加载系统
液压加载器系统主要是由储油箱、高压油泵、液压加载 器、测力装置和各类阀门组成的操纵台通过高压油管连 接而成。
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.2.3大型结构试验机
一种比较完善的液压 加载系统。是结构试 验室内进行结构试验 的一种专门设备，比 较典型的是结构长柱 试验机。
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2.2.2杠杆加载方法
杠杆加载也属于重力加载的一种。利用杠杆原理 1、放大荷重； 2、结构有变形时，荷载可以保持恒定，对持久试验尤为适
合。
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2.3 液压加载法
液压加载法是目前应用比较普遍和理想的一种 加载方法。其最大优点是利用油压使液压加载器 （千斤顶）产生较大的荷载，试验操作安全方便。 2.3.1液压加载器 是液压加载设备中的一个主要部件。原理是用高压 油泵将具有一定压力的液压油压入液压加载器的工 作油缸，推动活塞，对结构施加荷载。
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5）加载设备要操作方便，便于加载和卸载,并能控制加载 速度，又能适应同步加载或先后加载的不同要求；
6）试验加载方法要力求采用现代化先进技术，减轻体力 劳动，提高试验质量。厘米，大尺寸可以大到结构物真 型），太小的试件要考虑尺寸效应（尺寸效应就是指模型 尺寸减小，强度略有所提高的现象）。但是在满足构造模 拟要求的条件下。局部性的试件尺寸可取真型的1/4～1，
模拟控制方法：有位移反馈控制和加速度信号输 入控制两种。
数字计算机控制：采用计算机进行数字替代的补 偿技术。
可由计算机将台面输出信号与系统本身的传递函 数（频率响应）求得下一次驱动台面所需的补偿 量和修正后的输入信号。经过多次迭代，直至台 面输出反应信号与原始输入信号之间的误差小于 预先给定的量值，完成迭代补偿并得到满意的期 望地震波。
图式所产生的内力值相一致或极为接近； 2）荷载传力方式和作用点明确，产生的荷载数值要
稳定，特别是静力荷载要不随加载时间，外界环境和 结构的变形而变化； 3）荷载分级的分度值要满足试验量测的精度要求， 加载设备要有足够的强度储备； 4）加载装置本身要安全可靠，不仅要满足强度要求， 还必须按变形条件来控制加载装置的设计，即尚必须 满足刚度要求。防止对试件产生卸荷作用而减轻了结 构实际承担的荷载；
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2.3.5地震模拟振动台 60年代开始，模拟地震台就出现在抗震试验中，
其中日本最多； 再现各种地震波对结构进行动力试验的一种先进
试验设备。 其特点： 1、具有自动控制 2、数据采集及处理系统 3、闭环伺服液压控制技术。
整体性的结构试验试件可取1/10～1/12。
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2.2 重力加载法 2.2.1重力直接加载方法 利用物体本身的重量加于结构上作为荷载。 优点：重物容易取得，并可重复使用；缺点：用
砂粒等加载时，若将材料直接堆放于结构表面， 将会造成材料本身的起拱，对结构产生卸荷作用；
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组成和工作原理：
2.3.5.1振动台台体结构 台面具有一定尺寸的平板结构（同济4×4m，日本原子能工作试 验中心是15×15m） 1987水电科学院从西德引进5×5m
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在国内最大吨位 5000kN，试件最大 高度可达3m；
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2.3.4.2 电液伺服阀的工作原理
控制系统阀的输出流量、位移、喷嘴挡板间隙等都与输入电流 成比例变化。
电液伺服阀是电液伺服液压 加载系统中的心脏部分，它安 装于液压加载器上，根据指令 发生器发出的信号经放大后输 入伺服阀，转换成大功率的液 压信号，将来自液压源的液压 油输入加载器，使加载器按输 入信号的规律产生振动对结构 施加荷载，同时由伺服阀及结 构上量测的荷载、应变、位移 等信号通过伺服控制器作反馈 控制，以提高整个系统的灵敏 度。
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2.3.5.4测试和分析系统 除了对台面运动需进行位移、加速度的测量外，
还需测量模型的位移、加速度和应变等。 位移：差动变压器式和电位计式的位移计；可测
量模型相对于台面的位移或相对于基础的位移； 加速度：应变式加速度计、压电式加速度计。 振动台台面运动参数最基本的是位移、速度和加
2.3.5.2液压驱动和动力系统 液压驱动系统是给振动台以推力，按照振动台是单向（水平或垂 直）、双向（水平—水平或水平—垂直）或三向（二向水平—垂直） 运动，各向加载器推力取决于可动质量的大小和最大加速度的要求。 常用电液伺服系统来驱动。
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2.3.5.3控制系统
两种控制方法：模拟控制；数字计算机控制。
优点：结构自振时荷载不附加在结构上。
缺点：由于加载作用点的偏差而使结构在另一平 面内同时振动产生干扰。
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2.9 环境随机振动激振法（脉动法） 环境随机振动激振法也称脉动法。建筑物经常处
于微小的而不规则的振动中。这种微小而不规则 的振动来源于微小的地震活动以及诸如机器运转， 车辆来往等人为扰动的原因，使地面存在着连续 不断的运动，其运动幅值极为微小，而它所包含 的频谱是相当丰富的，故称为地面脉动。由地面 脉动激起建筑物经常处于微小而不规则的振动中， 通常称为建筑物脉动。可以利用这种脉动现象来 分析测定结构的动力特性。
速度以及使用频率。
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2.4 惯性力加载法
在结构动力试验中，利用物体质量在运动时产生 的惯性力对结构施加动力荷载。
2.4.1冲击力加载
特点是荷载作用时间极为短促，在它的作用下使 被加载结构产生自由振动。
适于进行结构动力特性试验。
2.4.1.1初位移加载法 也称张拉突卸法。
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2.3.2液压加载系统
液压加载器系统主要是由储油箱、高压油泵、液压加载 器、测力装置和各类阀门组成的操纵台通过高压油管连 接而成。
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一种比较完善的液压 加载系统。是结构试 验室内进行结构试验 的一种专门设备，比 较典型的是结构长柱 试验机。
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2.2.2杠杆加载方法
杠杆加载也属于重力加载的一种。利用杠杆原理 1、放大荷重； 2、结构有变形时，荷载可以保持恒定，对持久试验尤为适
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2.3 液压加载法
液压加载法是目前应用比较普遍和理想的一种 加载方法。其最大优点是利用油压使液压加载器 （千斤顶）产生较大的荷载，试验操作安全方便。 2.3.1液压加载器 是液压加载设备中的一个主要部件。原理是用高压 油泵将具有一定压力的液压油压入液压加载器的工 作油缸，推动活塞，对结构施加荷载。
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5）加载设备要操作方便，便于加载和卸载,并能控制加载 速度，又能适应同步加载或先后加载的不同要求；
6）试验加载方法要力求采用现代化先进技术，减轻体力 劳动，提高试验质量。厘米，大尺寸可以大到结构物真 型），太小的试件要考虑尺寸效应（尺寸效应就是指模型 尺寸减小，强度略有所提高的现象）。但是在满足构造模 拟要求的条件下。局部性的试件尺寸可取真型的1/4～1，
模拟控制方法：有位移反馈控制和加速度信号输 入控制两种。
数字计算机控制：采用计算机进行数字替代的补 偿技术。
可由计算机将台面输出信号与系统本身的传递函 数（频率响应）求得下一次驱动台面所需的补偿 量和修正后的输入信号。经过多次迭代，直至台 面输出反应信号与原始输入信号之间的误差小于 预先给定的量值，完成迭代补偿并得到满意的期 望地震波。