[發明專利]不對稱抗側力結構的加載試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201210197111.7
• 申請日: 2012-06-14
• 公開（公告）號: CN102706734A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 趙均;許洋;徐金蓓;王浩;劉揚;侯鵬程
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/32
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術領域

本發明為一種不對稱抗側力結構的加載試驗裝置及方法，屬于建筑結構試驗技術領域。

背景技術

工程結構領域研究工作的開展與深化，在很大程度上依賴于試驗手段與方法。目前結構試驗的規模越來越大，不僅大尺寸結構構件的試驗研究不斷增多，而且由于研究的需要，不斷有對整體結構或子結構進行大比例試驗的要求，因此根據實際情況完善試驗手段與方法成為迫切的需要。

在結構抗震試驗中，往往以水平低周反復加載模擬抗側力結構受地震作用的情況。對于其結構自身布置相對于水平加載點左右兩側的構造完全相同的對稱結構試件而言，由于其兩側對稱、發生平動變形，采用在同一水平高度位置設置分配梁、單點加載即可，試驗方法較為成熟；而對于兩側構造不相同的不對稱結構，如果采用上述方法施加水平力，因試件本身相對于水平加載點左右兩側平面外的不對稱，在試驗中勢必出現難以控制的扭轉變形，因而無法合理控制水平加載，致使不能將模擬實際受力情況的試驗進行下去。因此，需要有一種針對不對稱抗側力結構進行加載試驗的試驗裝置與控制方法。這對完善工程結構試驗研究方法有著重要的意義。

發明內容

本發明的目的是針對上述實際需要，提出一種不對稱抗側力結構的加載試驗裝置及方法，可以應用于建筑結構試驗中，模擬結構試件的受力情況，研究其受力變形性能。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

本試驗裝置主要由承力系統、豎向加載系統和水平加載系統組成。承力系統主要承擔結構試件及加載裝置的固定和支承工作，包括臺座、反力墻、支架、反力梁；其中，反力墻和臺座是試驗室的永久性固定設施，支架固定在臺座上，反力梁通過支架固定在待測結構試件的上方。豎向加載系統對結構試件施加豎向力，數量為一個或可以相互獨立控制加載兩個或兩個以上；每個豎向加載系統包括豎向力千斤頂、豎向力傳感器、豎向加載分配梁和水平滑動支座；其中，豎向力千斤頂設置于待測結構試件需要施加豎向荷載的位置的上方；豎向力千斤頂的底座通過水平滑動支座倒置連接于承力系統的反力梁下表面，使豎向力千斤頂可以發生沿水平加載方向的滑動；豎向力千斤頂的油缸伸出端連接豎向力傳感器后，向下作用于安裝固定在臺座上的待測結構試件，對待測結構試件的頂部直接施加或通過加載分配梁施加豎向壓力，豎向力傳感器實現對豎向壓力的量測；水平加載系統對待測結構試件施加水平力，設置于試驗所要求的水平高度處，根據試驗需要，在待測結構試件的同一水平高度設置兩個或兩個以上，且均可相互獨立控制加載；每個水平加載系統包括水平力千斤頂、水平力傳感器、鉸鏈連接件和由水平加載梁和螺桿螺母組成的水平力傳遞裝置；每個水平加載系統的水平力傳遞裝置通過用前后兩側的水平加載梁和螺桿螺母將待測結構試件夾緊的方式固定在待測結構試件上，確保能將往復作用的水平力傳遞于試件；每個水平力千斤頂均在一端與反力墻固定，另一端通過水平力傳感器和鉸鏈連接件與水平力傳遞裝置相連，可以對待測結構試件獨立施加水平作用力，實現控制與量測；由各水平加載系統共同形成對待測結構試件進行水平加載控制的裝置。

應用上述裝置進行試驗時，包括以下步驟：

1)將待測結構試件固定在臺座上；

2)將各豎向力千斤頂的底座通過水平滑動支座倒置連接于承力系統的反力梁下表面，豎向力千斤頂的油缸伸出端通過所連接的豎向力傳感器作用在安裝固定于臺座上的待測結構試件的頂部，用于對待測結構試件施加豎向壓力；

3)水平力千斤頂在一端與反力墻固定，另一端通過水平力傳感器和鉸鏈連接件與水平力傳遞裝置相連，用于施加往復作用的水平力；

4)安裝其他所有量測儀器裝置并調試；

5)根據試驗方案，通過豎向力千斤頂向待測結構試件施加恒定或非恒定的豎向壓力；

6)通過各水平加載系統的水平力千斤頂向待測結構試件的相應位置施加水平力，并不斷采集所需數據。利用在同一水平高度設置的各水平加載系統可相互獨立控制加載這一特點，控制不對稱結構在加載試驗過程中的扭轉效應，根據各加載點的位移，實行全程位移控制加載，即按照試驗研究目的的需要控制各水平力千斤頂位移，使待測結構試件實現可控制的水平平動或扭轉加載；如果各水平加載系統的加載控制需要相互關聯，也可以在它們之間加入加載控制系統，實現同步控制；

7)通過試驗過程中的數據采集，可以得到結構每個加載點處水平力和位移等數據，得出總水平力與位移的關系；或通過實測出的各水平加載點處的水平力差值以及水平加載系統間的距離，實現對結構水平扭轉的力與位移量測；