專利名稱：多功能碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力靜力試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于空間結(jié)構(gòu)件的受力變形試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法，特別涉及一種碼頭空間結(jié)構(gòu)受力變形試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，內(nèi)河航運(yùn)的基礎(chǔ)建設(shè)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但由于內(nèi)河碼頭建設(shè)面臨復(fù)雜的水文和地質(zhì)環(huán)境，在船舶系纜力或撞擊力及各種復(fù)雜工況作用下，極易造成大水位差高樁框架碼頭的破壞，因此，在高樁框架碼頭的建設(shè)中，對(duì)碼頭整體結(jié)構(gòu)的受力分析以及碼頭結(jié)構(gòu)中樁、柱、梁、板、墻、框架、節(jié)點(diǎn)等常用構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)顯得尤為重要，而在現(xiàn)實(shí)的技術(shù)中還沒(méi)有可以模擬各種復(fù)雜工況作用下碼頭整體結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的試驗(yàn)系統(tǒng)和試驗(yàn)方法，大型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)是一種用于測(cè)試結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的大型儀器，它的研制和發(fā)展，對(duì)國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)過(guò)程中必須建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)檢驗(yàn)、優(yōu)化、驗(yàn)證具有重要意義。大規(guī)模的工程設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)性和節(jié)約資源減少成本的總體要求對(duì)大型工程在設(shè)計(jì)階段的試驗(yàn)驗(yàn)證變得更為重要和必不可少，在設(shè)計(jì)和使用過(guò)程中必須考慮的結(jié)構(gòu)在復(fù)雜外界條件下(負(fù)荷、振動(dòng)、高低溫、腐蝕、風(fēng)化)的變形和斷裂強(qiáng)度等技術(shù)指標(biāo)以及各種結(jié)構(gòu)整體工作性能、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性性能等問(wèn)題的研究需要也日益突出?，F(xiàn)代結(jié)構(gòu)試驗(yàn)由過(guò)去的單個(gè)構(gòu)件試驗(yàn)向整體結(jié)構(gòu)試驗(yàn)和足尺寸試驗(yàn)轉(zhuǎn)化，為確保安全必須進(jìn)行接近實(shí)際結(jié)構(gòu)或全尺寸試驗(yàn)，同時(shí)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和液壓伺服技術(shù)的飛速發(fā)展為結(jié)構(gòu)試驗(yàn)和監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和監(jiān)測(cè)提供了有力的保障，促進(jìn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的發(fā)展。因此，世界上各國(guó)都在致力于大型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)儀器的開(kāi)發(fā)研究。因此急需一種碼頭空間結(jié)構(gòu)件受力變形試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種碼頭空間結(jié)構(gòu)件受力變形試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法。本發(fā)明的目的之一是提出一種多功能碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力靜力試驗(yàn)系統(tǒng)；本發(fā)明的目的之二是提出一種利用多功能碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力靜力試驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行的碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力靜力試驗(yàn)的方法。本發(fā)明的目的之一是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明提供的多功能碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力靜力試驗(yàn)系統(tǒng)，包括承載框架、用于模擬高樁碼頭豎向荷載的垂向加載作動(dòng)器、用于模擬船舶對(duì)碼頭的撞擊力和系纜力的水平加載作動(dòng)器、分別為垂向加載作動(dòng)器與水平加載作動(dòng)器提供動(dòng)力的電液伺服油源、控制器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述承載框架通過(guò)反力地基構(gòu)成封閉的試件加載空間，所述水平加載作動(dòng)器設(shè)置于加載框架的水平調(diào)節(jié)梁上并作用于試件，所述垂向加載作動(dòng)器設(shè)置于加載框架的垂向調(diào)節(jié)梁上并作用于試件，所述電液伺服驅(qū)動(dòng)器分別與垂向加載作動(dòng)器和水平加載作動(dòng)器連接并分別為其提供動(dòng)力，所述控制器分別與垂向加載作動(dòng)器和水平加載作動(dòng)器連接用于控制垂向加載作動(dòng)器和水平加載作動(dòng)器對(duì)試件施加載荷，所述水平加載作動(dòng)器設(shè)置有水平位移傳感器，所述水平位移傳感器設(shè)置于水平加載作動(dòng)器與試件接觸的作用端，所述垂向加載作動(dòng)器設(shè)置有垂向位移傳感器，所述垂向位移傳感器設(shè)置于垂向加載作動(dòng)器與試件接觸的作用端，所述水平加載作動(dòng)器設(shè)有水平負(fù)荷傳感器，所述水平負(fù)荷傳感器用于檢測(cè)水平加載作動(dòng)器對(duì)試件施加的載荷，所述垂向加載作動(dòng)器設(shè)有垂向負(fù)荷傳感器，所述垂向負(fù)荷傳感器用于檢測(cè)垂向加載作動(dòng)器對(duì)試件施加的載荷，所述水平位移傳感器、垂向位移傳感器、水平負(fù)荷傳感器、垂向負(fù)荷傳感器分別與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接。進(jìn)一步，所述承載框架包括承載橫梁、立柱和斜支撐，所述承載橫梁、立柱和斜支撐通過(guò)螺栓以可拆卸的方式連接形成組合式框架結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，所述水平調(diào)節(jié)梁為設(shè)置于加載框架上垂向移動(dòng)的承載橫梁，所述垂向調(diào)節(jié)梁為設(shè)置于加載框架上水平移動(dòng)的承載橫梁。進(jìn)一步，所述承載框架還包括雙層試驗(yàn)力分配梁、試件底座、水平支撐裝置和水平拉桿支撐板，所述雙層試驗(yàn)力分配梁設(shè)置與垂向加載作動(dòng)器與試件之間，所述試件設(shè)置于試件底座上，所述試件底座與試件連接，所述水平支撐裝置設(shè)置于承載框架一側(cè)用于加固承載框架，所述水平拉桿支撐板設(shè)置于試件底座與承載框架的立柱之間，所述水平拉桿支撐板用于調(diào)節(jié)試件底座的位置。進(jìn)一步，所述控制器為多通道工控PC控制器，所述控制器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通訊連接，用于實(shí)現(xiàn)控制器內(nèi)部信號(hào)與外部數(shù)據(jù)信號(hào)的同步采集。進(jìn)一步，所述垂向加載作動(dòng)器還設(shè)置有萬(wàn)向球頭和法蘭，所述垂向加載作動(dòng)器通過(guò)萬(wàn)向球頭與前端部分配梁連接，所述垂向加載作動(dòng)器通過(guò)法蘭與水平調(diào)節(jié)梁連接；所述水平加載作動(dòng)器還設(shè)置有前球鉸和后球鉸，所述水平加載作動(dòng)器通過(guò)前球鉸與試樣連接，所述水平加載作動(dòng)器通過(guò)后球鉸與垂向調(diào)節(jié)梁連接。進(jìn)一步，所述水平加載作動(dòng)器采用電液伺服擬動(dòng)力作動(dòng)器，用于最高響應(yīng)頻率高于20Hz的擬動(dòng)力加載試驗(yàn)。本發(fā)明的目的之二是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明提供的根據(jù)多功能碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力靜力試驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行的碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)方法，包括以下步驟
Si:根據(jù)試驗(yàn)要求制作試件并預(yù)埋測(cè)試元件；
52:數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置初始化；
53:放置待測(cè)試件；
S4:按規(guī)范分級(jí)驅(qū)動(dòng)垂向加載作動(dòng)器作用于待測(cè)試件垂向載荷，獲取垂向承載力信號(hào)及位移、變形信號(hào)；
55:按規(guī)范分級(jí)驅(qū)動(dòng)水平加載作動(dòng)器作用于待測(cè)試件水平載荷，獲取水平承載力信號(hào)及位移、變形信號(hào)；
56:處理獲取垂向承載力信號(hào)、水平承載力信號(hào)及位移、變形信號(hào)；
57:分析待測(cè)試件并輸出處理結(jié)果。進(jìn)一步，所述步驟S7中處理結(jié)果包括應(yīng)力和應(yīng)變值；所述應(yīng)力和應(yīng)變值通過(guò)圖或
5表的形式列出。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于框架組裝簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有很強(qiáng)的通用性。既能完成高樁碼頭的加載實(shí)驗(yàn)又能根據(jù)添加的輔具完成梁、板、柱、墻、框架、節(jié)點(diǎn)等典型結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能試驗(yàn)，垂向承載梁能和滑動(dòng)導(dǎo)軌能夠在不移動(dòng)高樁碼頭的情況下直接調(diào)整高樁碼頭的受力點(diǎn)。在控制方面，采用POP-M多通道電液伺服計(jì)算機(jī)控制，該控制系統(tǒng)操作方便，控制精度高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，數(shù)據(jù)采集的精度高，并且該控制系統(tǒng)有著很強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析能力。本發(fā)明采用組合式加載框架，整個(gè)框架由螺栓連接而成，可以進(jìn)行拆卸后再組裝，滿足高樁框架碼頭結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的要求，還可以非常方便地通過(guò)調(diào)整框架的組合方式和試驗(yàn)空間，變更框架用途，達(dá)到一次投資，長(zhǎng)期使用的目的。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其它優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書，權(quán)利要求書，以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中
圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的高樁框架碼頭結(jié)構(gòu)試驗(yàn)加載主視圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的高樁框架碼頭結(jié)構(gòu)試驗(yàn)加載側(cè)視圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的高樁框架碼頭結(jié)構(gòu)試驗(yàn)加載俯視圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)方法流程圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)裝置原理框圖。圖中，承載框架-I、垂向加載作動(dòng)器-2、水平加載作動(dòng)器-3、電液伺服油源-4、試件加載空間-5、承載橫梁-6、立柱-7、斜支撐-8、水平拉桿支撐板-9、導(dǎo)軌-10、分配梁-11、水平承載梁-12、控制器-13。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說(shuō)明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的高樁框架碼頭結(jié)構(gòu)試驗(yàn)加載主視圖，圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的高樁框架碼頭結(jié)構(gòu)試驗(yàn)加載側(cè)視圖，圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的高樁框架碼頭結(jié)構(gòu)試驗(yàn)加載俯視圖，圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)方法流程圖，圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)裝置原理框圖，如圖所示，本發(fā)明提供的多功能碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)，包括承載框架I、用于模擬高樁碼頭豎向荷載如門機(jī)輪壓力、堆貨荷載的垂向加載作動(dòng)器2、用于模擬船舶對(duì)碼頭的撞擊力和系纜力的水平加載作動(dòng)器3、分別為垂向加載作動(dòng)器與水平加載作動(dòng)器提供動(dòng)力的電液伺服驅(qū)動(dòng)器(包括電液伺服油源4)、控制器13、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。所述垂向加載作動(dòng)器設(shè)置于分配梁11的導(dǎo)軌10上，所述承載框架與反力地基一起，構(gòu)成了封閉的試件加載空間5，為電液伺服作動(dòng)器加載系統(tǒng)提供反力架。所述水平加載作動(dòng)器設(shè)置于加載框架的水平調(diào)節(jié)梁(即承載橫梁6)上并作用于試件，所述水平加載作動(dòng)器采用最大推力2X250 (30)千牛，最大拉力為2X200 (20)千牛，最大行程為250毫米，最高工作頻率為20赫茲，所述垂向加載作動(dòng)器設(shè)置于加載框架的垂向調(diào)節(jié)梁上并作用于試件，所述垂向加載作動(dòng)器采用最大推力為2X1000 (100)千牛，最大拉力為2X500 (50)千牛，最大行程為300毫米；所述電液伺服驅(qū)動(dòng)器分別與垂向加載作動(dòng)器和水平加載作動(dòng)器連接并分別為其提供動(dòng)力，所述控制器分別與垂向加載作動(dòng)器和水平加載作動(dòng)器連接用于控制垂向加載作動(dòng)器和水平加載作動(dòng)器對(duì)試件施加載荷，所述水平加載作動(dòng)器設(shè)置有水平位移傳感器，所述水平位移傳感器設(shè)置于水平加載作動(dòng)器與試件接觸的作用端，所述垂向加載作動(dòng)器通過(guò)導(dǎo)軌10來(lái)調(diào)節(jié)垂向加載作動(dòng)器的位置，所述垂向加載作動(dòng)器設(shè)置有垂向位移傳感器，所述垂向位移傳感器設(shè)置于垂向加載作動(dòng)器與試件接觸的作用端，所述水平加載作動(dòng)器設(shè)有水平負(fù)荷傳感器，所述水平負(fù)荷傳感器用于檢測(cè)水平加載作動(dòng)器對(duì)試件施加的載荷，所述垂向加載作動(dòng)器設(shè)有垂向負(fù)荷傳感器，所述垂向負(fù)荷傳感器用于檢測(cè)垂向加載作動(dòng)器對(duì)試件施加的載荷，所述水平位移傳感器、垂向位移傳感器、水平負(fù)荷傳感器、垂向負(fù)荷傳感器分別與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接。所述承載框架包括承載橫梁6、立柱7、斜支撐8，所述承載橫梁、立柱、斜支撐通過(guò)螺栓以可拆卸的方式連接形成組合式框架結(jié)構(gòu)。所述水平調(diào)節(jié)梁為設(shè)置于加載框架上垂向移動(dòng)的承載橫梁，所述垂向調(diào)節(jié)梁為設(shè)置于加載框架上水平移動(dòng)的承載橫梁(即水平承載梁12)。所述承載框架還包括雙層試驗(yàn)力分配梁11、試件底座、水平支撐裝置9、水平拉桿支撐板，所述雙層試驗(yàn)力分配梁設(shè)置與垂向加載作動(dòng)器與試件之間，所述試件設(shè)置于試件底座上，所述試件底座與試件連接，所述水平支撐裝置設(shè)置于承載框架一側(cè)用于加固承載框架，所述水平拉桿支撐板設(shè)置于試件底座與承載框架的立柱之間，所述水平拉桿支撐板用于調(diào)節(jié)試件底座的位置。所述承載框架的長(zhǎng)、寬、高分別為6米、6米、6米，本發(fā)明提供的實(shí)施例采用的組合式加載框架，整個(gè)框架由鋼結(jié)構(gòu)梁、柱、斜支撐等部件由8. 8級(jí)以上的高強(qiáng)度螺栓連接而成，所有的部件均為鋼板焊接而成，退火處理后經(jīng)過(guò)機(jī)械加工達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸，組裝后形成整體框架，加載框架豎向滿足動(dòng)態(tài)加載1000千牛的要求，保證長(zhǎng)時(shí)間使用不變形，隨時(shí)可以進(jìn)行拆卸后再組裝為其他用途的加載框架。不僅可以滿足高樁框架碼頭結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的要求，還可以非常方便地通過(guò)調(diào)整框架的組合方式和試驗(yàn)空間，變更框架用途，以滿足其他結(jié)構(gòu)如墻、柱、板、梁及節(jié)點(diǎn)等典型建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的要求，全方位地發(fā)揮加載框架的作用，達(dá)到一次投資，長(zhǎng)期使用的目的。所述承載框架還設(shè)置有用于移動(dòng)試件的門式起重機(jī)，所述門式起重機(jī)設(shè)置于承載框架頂部的承載橫梁。所述控制器為多通道工控PC控制器，所述控制器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通訊連接，用于實(shí)現(xiàn)控制器內(nèi)部信號(hào)與外部數(shù)據(jù)信號(hào)的同步采集。所述垂向加載作動(dòng)器還設(shè)置有萬(wàn)向球頭和法蘭，所述垂向加載作動(dòng)器通過(guò)萬(wàn)向球頭與前端部分配梁連接，所述垂向加載作動(dòng)器通過(guò)法蘭與水平調(diào)節(jié)梁連接；所述水平加載作動(dòng)器還設(shè)置有前球鉸和后球鉸，所述水平加載作動(dòng)器通過(guò)前球鉸與試樣連接，所述水平加載作動(dòng)器通過(guò)后球鉸與垂向調(diào)節(jié)梁連接。所述水平加載作動(dòng)器采用電液伺服擬動(dòng)力作動(dòng)器，用于最高響應(yīng)頻率高于20Hz
7的擬動(dòng)力加載試驗(yàn)。本發(fā)明提供的實(shí)施例采用兩個(gè)100噸擬靜力電液伺服作動(dòng)器作為垂向加載作動(dòng)器，配有內(nèi)置式磁致伸縮位移傳感器和高精度負(fù)荷傳感器。根據(jù)多功能碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行的碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)方法，包括以下步驟
Si:根據(jù)試驗(yàn)要求制作試件并預(yù)埋測(cè)試元件；
52:數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置初始化；
53:放置待測(cè)試件；
S4:按規(guī)范分級(jí)驅(qū)動(dòng)垂向加載作動(dòng)器作用于待測(cè)試件垂向載荷，獲取垂向承載力信號(hào)及位移、變形信號(hào)；
55:按規(guī)范分級(jí)驅(qū)動(dòng)水平加載作動(dòng)器作用于待測(cè)試件水平載荷，獲取水平承載力信號(hào)及位移、變形信號(hào)；
56:處理獲取垂向承載力信號(hào)、水平承載力信號(hào)及位移、變形信號(hào)；
57:分析待測(cè)試件并輸出處理結(jié)果。處理結(jié)果包括輸出應(yīng)力和應(yīng)變值；
在所述步驟S7中首先找出各項(xiàng)觀測(cè)項(xiàng)目的有代表性的數(shù)值，如在設(shè)計(jì)荷載作用下的碼頭結(jié)構(gòu)的水平和豎直的最大應(yīng)力、應(yīng)變和最大裂縫等值。將上述應(yīng)力應(yīng)變值用圖或表的形式列出，與理論計(jì)算出或者通過(guò)軟件模擬計(jì)算出的結(jié)果進(jìn)行比較，并計(jì)算出結(jié)構(gòu)內(nèi)力。根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析結(jié)論，得到碼頭動(dòng)力結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)結(jié)論。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.多功能碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力靜力試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于包括承載框架、用于模擬高樁碼頭豎向荷載的垂向加載作動(dòng)器、用于模擬船舶對(duì)碼頭的撞擊力和系纜力的水平加載作動(dòng)器、分別為垂向加載作動(dòng)器與水平加載作動(dòng)器提供動(dòng)力的電液伺服油源、控制器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述承載框架通過(guò)反力地基構(gòu)成封閉的試件加載空間，所述水平加載作動(dòng)器設(shè)置于加載框架的水平調(diào)節(jié)梁上并作用于試件，所述垂向加載作動(dòng)器設(shè)置于加載框架的垂向調(diào)節(jié)梁上并作用于試件，所述電液伺服驅(qū)動(dòng)器分別與垂向加載作動(dòng)器和水平加載作動(dòng)器連接并分別為其提供動(dòng)力，所述控制器分別與垂向加載作動(dòng)器和水平加載作動(dòng)器連接用于控制垂向加載作動(dòng)器和水平加載作動(dòng)器對(duì)試件施加載荷，所述水平加載作動(dòng)器設(shè)置有水平位移傳感器，所述水平位移傳感器設(shè)置于水平加載作動(dòng)器與試件接觸的作用端，所述垂向加載作動(dòng)器設(shè)置有垂向位移傳感器，所述垂向位移傳感器設(shè)置于垂向加載作動(dòng)器與試件接觸的作用端，所述水平加載作動(dòng)器設(shè)有水平負(fù)荷傳感器，所述水平負(fù)荷傳感器用于檢測(cè)水平加載作動(dòng)器對(duì)試件施加的載荷，所述垂向加載作動(dòng)器設(shè)有垂向負(fù)荷傳感器，所述垂向負(fù)荷傳感器用于檢測(cè)垂向加載作動(dòng)器對(duì)試件施加的載荷，所述水平位移傳感器、垂向位移傳感器、水平負(fù)荷傳感器、垂向負(fù)荷傳感器分別與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力靜力試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述承載框架包括承載橫梁、立柱和斜支撐，所述承載橫梁、立柱和斜支撐通過(guò)螺栓以可拆卸的方式連接形成組合式框架結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功能碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力靜力試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述水平調(diào)節(jié)梁為設(shè)置于加載框架上垂向移動(dòng)的承載橫梁，所述垂向調(diào)節(jié)梁為設(shè)置于加載框架上水平移動(dòng)的承載橫梁。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多功能碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力靜力試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述承載框架還包括雙層試驗(yàn)力分配梁、試件底座、水平支撐裝置和水平拉桿支撐板，所述雙層試驗(yàn)力分配梁設(shè)置與垂向加載作動(dòng)器與試件之間，所述試件設(shè)置于試件底座上，所述試件底座與試件連接，所述水平支撐裝置設(shè)置于承載框架一側(cè)用于加固承載框架，所述水平拉桿支撐板設(shè)置于試件底座與承載框架的立柱之間，所述水平拉桿支撐板用于調(diào)節(jié)試件底座的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多功能碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力靜力試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述控制器為多通道工控PC控制器，所述控制器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通訊連接，用于實(shí)現(xiàn)控制器內(nèi)部信號(hào)與外部數(shù)據(jù)信號(hào)的同步采集。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多功能碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力靜力試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述垂向加載作動(dòng)器還設(shè)置有萬(wàn)向球頭和法蘭，所述垂向加載作動(dòng)器通過(guò)萬(wàn)向球頭與前端部分配梁連接，所述垂向加載作動(dòng)器通過(guò)法蘭與水平調(diào)節(jié)梁連接；所述水平加載作動(dòng)器還設(shè)置有前球鉸和后球鉸，所述水平加載作動(dòng)器通過(guò)前球鉸與試樣連接，所述水平加載作動(dòng)器通過(guò)后球鉸與垂向調(diào)節(jié)梁連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多功能碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力靜力試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述水平加載作動(dòng)器采用電液伺服擬動(dòng)力作動(dòng)器，用于最高響應(yīng)頻率高于20Hz的擬動(dòng)力加載試驗(yàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7任一項(xiàng)所述的多功能碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力靜力試驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行的碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力試驗(yàn)方法，其特征在于包括以下步驟Si:根據(jù)試驗(yàn)要求制作試件并預(yù)埋測(cè)試元件； 52:數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置初始化； 53:放置待測(cè)試件； S4:按規(guī)范分級(jí)驅(qū)動(dòng)垂向加載作動(dòng)器作用于待測(cè)試件垂向載荷，獲取垂向承載力信號(hào)及位移、變形信號(hào)； 55:按規(guī)范分級(jí)驅(qū)動(dòng)水平加載作動(dòng)器作用于待測(cè)試件水平載荷，獲取水平承載力信號(hào)及位移、變形信號(hào)； 56:處理獲取垂向承載力信號(hào)、水平承載力信號(hào)及位移、變形信號(hào)； 57:分析待測(cè)試件并輸出處理結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多功能碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力靜力試驗(yàn)方法，其特征在于所述步驟S7中處理結(jié)果包括應(yīng)力和應(yīng)變值；所述應(yīng)力和應(yīng)變值通過(guò)圖或表的形式列出。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多功能碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力靜力試驗(yàn)系統(tǒng)，包括可拆卸大剛度承載框架、垂向加載作動(dòng)器、水平加載作動(dòng)器、多通道控制器、電液伺服油源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、位移和力傳感器。加載框架凈空尺寸最大4.5m×4.5m×4.5m(長(zhǎng)×寬×高)，試驗(yàn)空間可根據(jù)試樣要求任意調(diào)節(jié)，加荷方式可以通過(guò)兩個(gè)10t~100t靜態(tài)垂向作動(dòng)器、3t~20t動(dòng)態(tài)水平作動(dòng)器完成豎向和水平組合加載，模擬大水位差高樁框架碼頭結(jié)構(gòu)在門機(jī)荷載、堆貨荷載、船舶荷載等各種復(fù)雜工況組合作用下整體或構(gòu)件受力性能試驗(yàn)。并提供了碼頭結(jié)構(gòu)動(dòng)力靜力試驗(yàn)方法，能真實(shí)的模擬碼頭結(jié)構(gòu)在各種復(fù)雜受力工況下的受力變形性能，也可用于類似結(jié)構(gòu)的受力試驗(yàn)。
文檔編號(hào)G01M13/00GK102928293SQ20121041618
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者劉明維, 王多銀, 王俊杰, 周世良, 張小龍, 梁好 申請(qǐng)人:重慶交通大學(xué)