一種多層、多跨靜力模型水平加載及導(dǎo)向裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域,涉及一種多層、多跨靜力模型水平加載及導(dǎo)向裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高等院校土木工程專業(yè)本科生階段,在《建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)》、《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算》、《建筑結(jié)構(gòu)抗震》等課程中會(huì)涉及框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)體系,目前主要通過理論教學(xué)的方式讓學(xué)生對(duì)各種結(jié)構(gòu)體系的組成特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)和計(jì)算方法等進(jìn)行簡單了解。
[0003]實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高等院校本科生教學(xué)中已越來越普遍,關(guān)于多層、多跨、多種結(jié)構(gòu)體系的實(shí)驗(yàn)引入到教學(xué)實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生通過對(duì)某一結(jié)構(gòu)體系鋼結(jié)構(gòu)模型施加水平荷載測(cè)量位移和應(yīng)變并計(jì)算應(yīng)力、對(duì)多種結(jié)構(gòu)體系施加相同荷載進(jìn)行位移比較這兩種試驗(yàn)方式,可加深對(duì)不同結(jié)構(gòu)體系的了解,有助于所學(xué)理論的熟練掌握和應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中本科生試驗(yàn)教學(xué)中的不足,本發(fā)明提供一種有關(guān)多層、多跨不同結(jié)構(gòu)體系的鋼結(jié)構(gòu)模型水平加載裝置,該裝置主要用于對(duì)多層、多跨靜力鋼結(jié)構(gòu)模型施加多點(diǎn)水平荷載,確保加載方向水平且多點(diǎn)荷載等大,多點(diǎn)加載可通過分配梁均衡,采用分配梁均衡時(shí)需與導(dǎo)向裝置配套使用,可實(shí)現(xiàn)對(duì)最多四層每層四點(diǎn)共16個(gè)點(diǎn)同步加載,也可實(shí)現(xiàn)不同點(diǎn)反向加載。
[0005]為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0006]—種多層、多跨靜力模型水平加載及導(dǎo)向裝置,包括伺服加載裝置、水平加載導(dǎo)向支架、分配梁、反力墻連接板、荷載均衡油缸、壓力均衡油缸供油系統(tǒng)和拉力傳感器。
[0007]所述的伺服加載裝置I采用觸摸屏作為輸入控制、顯示單元,伺服加載裝置I前端與分配梁3連接,分配梁3通過直線導(dǎo)軌、滑塊安裝在導(dǎo)向支架2上;伺服加載裝置I后端安裝在反力墻連接板4上,安裝位置能夠滑動(dòng)調(diào)節(jié)。每套電動(dòng)伺服加載裝置的靜載最大出力50kN,工作行程150mm。伺服加載裝置采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸的加載方式,可進(jìn)行荷載伺服控制加載和位移伺服控制加載,可單臺(tái)伺服加載裝置I進(jìn)行工作,也可多臺(tái)伺服加載裝置I同步協(xié)調(diào)工作。
[0008]所述的水平加載導(dǎo)向支架2采用門式結(jié)構(gòu),包括立柱、橫梁和直線導(dǎo)向裝置,水平加載導(dǎo)向支架2滑動(dòng)安裝在槽道8上;立柱高度符合模數(shù),共兩根位于導(dǎo)向支架2的兩側(cè);橫梁通過螺栓與兩邊立柱連接,橫梁所處高度按模數(shù)可調(diào),橫梁頂面及底面均可安裝直線導(dǎo)向裝置。
[0009]所述的分配梁采用類箱梁結(jié)構(gòu),分配梁長度有多種規(guī)格,最長可安裝4個(gè)加載點(diǎn),最短可安裝I個(gè)加載點(diǎn),不同長度的分配梁可單獨(dú)使用也可組合使用,實(shí)現(xiàn)模型拉壓對(duì)稱加載。
[0010]所述的反力墻連接板為雙向底板,T型槽結(jié)構(gòu)。反力墻連接板上有橫向軌道和豎向軌道,橫向?qū)к壟c伺服加載裝置I連接,反力墻連接板4通過豎向軌道與反力墻7連接,可豎向、水平調(diào)整位置。每一橫向軌道上可布置一個(gè)電動(dòng)伺服加載裝置I,電動(dòng)伺服加載裝置I與分配梁3連接,對(duì)多層、多跨靜力模型每一層實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)加載、兩點(diǎn)加載、四點(diǎn)加載等加載方式;每一橫向軌道上布置兩個(gè)電動(dòng)伺服加載裝置,通過控制使一個(gè)電動(dòng)伺服加載裝置輸出拉力,另一個(gè)輸出壓力,對(duì)多層、多跨靜力模型每一層實(shí)現(xiàn)扭矩加載。
[0011 ]所述的荷載均衡油缸一端與分配梁鉸接,另一端與拉壓力傳感器相連;荷載均衡油缸最大均衡荷載50kN,均衡行程100mm。所述的壓力均衡油缸供油系統(tǒng)與電動(dòng)伺服加載裝置相連接,為其提供動(dòng)力。所述的拉壓力傳感器為柱式,量程50kN,線性度不大于0.1 %。
[0012]本發(fā)明用于對(duì)多層、多跨靜動(dòng)力鋼結(jié)構(gòu)模型施加多點(diǎn)水平荷載,確保加載方向水平且多點(diǎn)荷載等大,多點(diǎn)加載可通過分配梁均衡,采用分配梁均衡時(shí)需與導(dǎo)向裝置配套使用,可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)點(diǎn)同步加載,也可實(shí)現(xiàn)不同點(diǎn)反向加載。
[0013]本發(fā)明水平加載導(dǎo)向支架安裝位置沿槽道可移動(dòng)、橫梁高度按模數(shù)可調(diào)。橫梁頂面及底面均可安裝直線導(dǎo)向裝置;導(dǎo)向裝置采用直線導(dǎo)軌作為行走介質(zhì),具有摩擦系數(shù)小、潤滑容易、摩擦接觸面磨耗低、承載力高等優(yōu)點(diǎn)。導(dǎo)軌本身可同時(shí)承受兩個(gè)方向拉伸、壓縮荷載,且四個(gè)方向等負(fù)荷,有利于抵抗有側(cè)向荷載的實(shí)驗(yàn);反力墻連接板可保證加載點(diǎn)位置任意可調(diào),可在任意位置加載;多個(gè)油缸可分組調(diào)整壓力,以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)加載的效果。
【附圖說明】
[0014]圖1為水平加載導(dǎo)向支架和分配梁正視圖;
[0015]圖2為反力墻連接板正視圖。
[0016]圖3為安裝一個(gè)電動(dòng)伺服加載裝置的多層、多跨靜力模型加載及導(dǎo)向裝置側(cè)視圖;
[0017]圖4為安裝四個(gè)電動(dòng)伺服加載裝置的多層、多跨靜力模型加載及導(dǎo)向裝置側(cè)視圖;
[0018]圖5為多層、多跨靜力模型加載及導(dǎo)向裝置俯視圖;
[0019]圖中:I伺服加載裝置;2水平加載導(dǎo)向支架;3分配梁;4反力墻轉(zhuǎn)接板;5荷載均衡油缸;6拉壓力傳感器;7反力墻;8槽道。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做進(jìn)一步說明。實(shí)驗(yàn)裝置的具體安裝和實(shí)施方式如下:
[0021]電動(dòng)伺服加載裝置I前端與分配梁3連接,分配梁3通過直線導(dǎo)軌、滑塊安裝在導(dǎo)向支架2上,后端通過反力墻連接板4安裝在反力墻7上,安裝位置可連續(xù)調(diào)節(jié)。荷載均衡油缸5可均衡拉壓雙向荷載,最大均衡荷載50kN,一端與分配梁3鉸接,一端與拉壓力傳感器6連接。
[0022]加載架2安裝位置沿槽道8可移動(dòng),加載架2中橫梁高度按模數(shù)可調(diào),橫梁頂面及底面均可安裝直線導(dǎo)向裝置。主要構(gòu)件安裝面均進(jìn)行機(jī)加工,粗糙度不大于R3.2,按10mm模數(shù)均勻加工,導(dǎo)向高度需與試件結(jié)點(diǎn)高度對(duì)應(yīng)。
[0023]分配梁3采用類箱梁結(jié)構(gòu),采用長短組合搭配,最長的可安裝4個(gè)加載點(diǎn),四層一共可安裝16個(gè)加載點(diǎn),可進(jìn)行拉壓對(duì)稱加載。
[0024]反力墻連接板4橫向四層軌道,與四個(gè)固定在反力墻7上的平行軌道相連。反力墻連接板整體尺寸為2750 X 1750 X 100mm,承載力200kN。每一橫向軌道上布置一個(gè)電動(dòng)伺服加載裝置I分別與長短分配梁3組合可實(shí)現(xiàn)多層、多跨靜力模型每一層一點(diǎn)加載、兩點(diǎn)加載、四點(diǎn)加載等加載方式。四個(gè)作動(dòng)器布置在四個(gè)軌道上可實(shí)現(xiàn)16點(diǎn)任意組合形式的加載;每一橫向軌道上布置兩個(gè)電動(dòng)伺服加載裝置并控制分別輸出拉力和壓力,可實(shí)現(xiàn)某一層扭矩加載。
[0025]多個(gè)荷載均衡油缸8可分組調(diào)整壓力,以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)加載的效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多層、多跨靜力模型水平加載及導(dǎo)向裝置,其特征在于,該裝置包括伺服加載裝置(I)、水平加載導(dǎo)向支架(2)、分配梁(3)、反力墻連接板(4)、荷載均衡油缸(5)、壓力均衡油缸供油系統(tǒng)和拉力傳感器(6); 所述的伺服加載裝置(I)前端與分配梁(3)連接,后端安裝在反力墻連接板(4)上,安裝位置能夠調(diào)節(jié); 所述的水平加載導(dǎo)向支架(2)采用門式結(jié)構(gòu),包括立柱、橫梁和直線導(dǎo)向裝置;水平加載導(dǎo)向支架(2)滑動(dòng)安裝在槽道(8)上,立柱高度符合模數(shù),共兩根位于兩側(cè);橫梁與兩邊立柱連接,橫梁高度按模數(shù)調(diào)整,橫梁頂面及底面能夠安裝直線導(dǎo)向裝置; 所述的分配梁(3)采用類箱梁結(jié)構(gòu),通過直線導(dǎo)軌、滑塊安裝在導(dǎo)向支架(2)上;分配梁(3)長度有多種規(guī)格,最長可安裝4個(gè)加載點(diǎn),最短可安裝I個(gè)加載點(diǎn),不同長度的分配梁通過單獨(dú)使用或組合使用,實(shí)現(xiàn)模型拉壓對(duì)稱加載; 所述的反力墻連接板(4)為雙向底板,T型槽結(jié)構(gòu),反力墻連接板(4)上有橫向軌道和豎向軌道,能夠豎向、水平調(diào)整位置,反力墻連接板(4)通過豎向軌道與反力墻(7)連接,通過橫向軌道與伺服加載裝置(I)連接;每一橫向軌道上安裝一個(gè)電動(dòng)伺服加載裝置(I),電動(dòng)伺服加載裝置(I)與分配梁(3)連接,對(duì)多層、多跨靜力模型的每一層實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)加載、兩點(diǎn)加載、四點(diǎn)加載;每一橫向軌道上安裝兩個(gè)電動(dòng)伺服加載裝置(2),一個(gè)電動(dòng)伺服加載裝置(I)輸出拉力,另一個(gè)電動(dòng)伺服加載裝置(I)輸出壓力,對(duì)多層、多跨靜力模型的每一層實(shí)現(xiàn)扭矩加載; 所述的荷載均衡油缸(5)—端與分配梁(3)鉸接,另一端與拉壓力傳感器(6)相連;所述的壓力均衡油缸供油系統(tǒng)(6)與電動(dòng)伺服加載裝置(I)連接,為其提供動(dòng)力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層、多跨靜力模型水平加載及導(dǎo)向裝置,其特征在于,所述的伺服加載裝置采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸的加載方式,能夠進(jìn)行荷載伺服控制加載和位移伺服控制加載,單臺(tái)伺服加載裝置(I)進(jìn)行工作,或多臺(tái)伺服加載裝置(I)同步協(xié)調(diào)工作。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種多層、多跨靜力模型水平加載及導(dǎo)向裝置,包括伺服加載裝置、水平加載導(dǎo)向支架、分配梁、反力墻連接板、荷載均衡油缸、壓力均衡油缸供油系統(tǒng)和拉力傳感器。電動(dòng)伺服加載裝置前端與分配梁連接,分配梁通過直線導(dǎo)軌、滑塊安裝在導(dǎo)向支架上,后端安裝在反力墻連接板上,安裝位置可連續(xù)調(diào)節(jié);荷載均衡油缸一端與分配梁鉸接,另一端與拉壓力傳感器相連;壓力均衡油缸供油系統(tǒng)與電動(dòng)伺服加載裝置相連接,為其提供動(dòng)力。本發(fā)明用于對(duì)多層、多跨靜動(dòng)力鋼結(jié)構(gòu)模型施加多點(diǎn)水平荷載,確保加載方向水平且多點(diǎn)荷載等大,多點(diǎn)加載可通過分配梁均衡,采用分配梁均衡時(shí)需與導(dǎo)向裝置配套使用,可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)點(diǎn)同步加載,也可實(shí)現(xiàn)不同點(diǎn)反向加載。
【IPC分類】G09B23/10
【公開號(hào)】CN105575229
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610057491
【發(fā)明人】陳廷國, 吳江龍, 徐康乾, 孫良君, 王四杰, 張震
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué), 煙臺(tái)大學(xué), 煙臺(tái)新天地試驗(yàn)技術(shù)有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2016年1月27日