CN108806468A - 滑梁式低周反复试验装置及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滑梁式低周反复试验装置及操作方法，包括加载架、滑梁、可滑动式上夹具、可滑动式下夹具、竖向荷载加载器、竖向伺服作动器、横向伺服作动器、反力墙、底座、上滑道、下滑道和L型固定支架；所述加载架安装在底座上，并通过L型固定支架固定，加载架为“门”字型框架；所述滑梁横向安装在加载架上，滑梁的上面安装有竖向荷载加载器，竖向荷载加载器上安装有竖向伺服作动器，滑梁下端设置有上滑道，可滑动式上夹具顶端卡在上滑道卡槽内，并沿着滑梁的下端左右滑动；下滑道安装在底座的上部，可滑动式下夹具底端卡在下滑道卡槽内左右滑动。本发明可保证柱顶水平位移且同时可以做柱和剪力墙在地震作用下损伤演化的试验。

Description

滑梁式低周反复试验装置及操作方法

技术领域

本发明涉及一种试验装置，具体地说是一种用于做低周反复试验的滑梁式试验装置。

背景技术

为了研究地震作用下钢筋混凝土梁、柱的损伤演化过程，钢筋混凝土低周反复加载试验向来为土木工程教学和研究中常见的试验项目，开展钢筋混凝土低周反复加载试验有助于还原实际工程中的地震荷载，从而更有效的进行地震作用下钢筋混凝土墙、柱的研究。但是，目前高等院校进行钢筋混凝土低周反复加载试验装置均体积比较庞大、功能单一、费用昂贵、占地面积大。钢筋混凝土低周反复加载试验通常在反力加载梁上进行，千斤顶作为加载装置，反力墙用于限制柱端水平位移。

当在反力加载梁上进行钢筋混凝土低周反复加载试验时，由于反力加载梁是固定的，不能移动，在对试件进行低周反复加载试验过程中，千斤顶与试件直接接触，难以保证柱顶的水平位移，从而影响试验结果。柱顶和柱底的夹具活动范围小，不能做剪力墙在地震作用下损伤演化的试验。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种滑梁式低周反复试验装置及操作方法，可保证柱顶水平位移且同时可以做柱和剪力墙在地震作用下损伤演化的试验。

本发明采用的技术方案为：一种滑梁式低周反复试验装置，包括加载架、滑梁、可滑动式上夹具、可滑动式下夹具、竖向荷载加载器、竖向伺服作动器、横向伺服作动器、反力墙、底座、上滑道、下滑道和L型固定支架；

所述加载架安装在底座上，并通过L型固定支架固定，加载架为“门”字型框架；

所述滑梁横向安装在加载架上，滑梁的上面安装有竖向荷载加载器，竖向荷载加载器上安装有竖向伺服作动器；竖向荷载加载器包括滑梁轴承、滚轴、荷载传递桥和轴承外包层，所述轴承外包层包裹在滑梁轴承外围，滑梁轴承在其内部自由转动，所述荷载传递桥贯穿竖向伺服作动器和轴承外包层，传递竖向荷载；所述滑梁在滑梁轴承上左右滑动，并接受横向伺服作动器传来的横向荷载，横向伺服作动器与反力墙连接，反力墙为支撑横向伺服作动器使其产生对滑梁的荷载，所述滑梁还通过竖向荷载加载器接受竖向伺服作动器传来的竖向荷载，滑梁的两端设有边界板；

所述滑梁下端设置有上滑道，上滑道包括上滑道卡槽和用来固定试件的顶部的可滑动式上夹具，所述上滑道卡槽凹陷于滑梁底部，所述可滑动式上夹具顶端卡在上滑道卡槽内，并沿着滑梁的下端左右滑动；

所述下滑道安装在底座的上部，包括下滑道卡槽和用来固定试件的底部的可滑动式下夹具，所述下滑道卡槽凹陷底座上，可滑动式下夹具底端卡在下滑道卡槽内左右滑动；

所述竖向伺服作动器、横向伺服作动器包括活塞杆、作动器缸体、作动器底座、油孔和位移传感器；所述作动器缸体安装在作动器底座上，作动器底座上设有油孔，油孔通出的油管连接液压泵和作动器缸体，作动器缸体由液压泵产生的液压动力进入或抽离缸体，推动活塞杆位移，以向试件施加一定的荷载，所述位移传感器设在作动器缸体内部与活塞杆连接，感应并输出活塞杆的位移，在试验中此位移即为试件的实际位移。

作为优选，所述滑梁底部每10cm设置一个上滑道卡孔，上滑道卡孔直径为2cm的圆形孔洞结构，所述可滑动式上夹具每10cm设置一个上夹具卡孔，上夹具卡孔为长度10cm，两端曲率半径为2cm的半圆弧的孔洞结构，按试件需求尺寸将上滑道卡孔与上夹具卡孔对齐后，插入螺栓固定可滑动式上夹具。

作为优选，所述可滑动式上夹具还设有上夹具横向滑槽，使滑动式上夹具可在上夹具横向滑槽上前后活动，以控制可滑动式上夹具的前后尺寸。

作为优选，所述底板上部每10cm设置一个下滑道卡孔，下滑道卡孔直径为2cm的圆形孔洞结构，所述可滑动式下夹具外侧每10cm设置一个下夹具卡孔，下夹具卡孔为长度10cm，两端曲率半径为2cm的半圆弧的孔洞结构，按试件需求尺寸将下滑道卡孔与下夹具卡孔对齐后，插入螺栓固定可滑动式下夹具。

作为优选，所述可滑动式下夹具还设有下夹具横向滑槽，可滑动式下夹具可在下夹具横向滑槽上前后活动，以控制可滑动式下夹具的前后尺寸。

作为优选，所述活塞杆和作动器缸体之间设有O型密封圈，连接并保证活塞杆和作动器缸体的密封。

作为优选，所述活塞杆和作动器缸体之间还设有防尘圈，防止灰尘等其它细小污染物进入作动器缸体。

上述滑梁式低周反复试验装置的操作方法，具体包括以下步骤：

①将所述滑梁抬起，达到试件可放置在其下的高度；

②将底座上的可滑动式下夹具和滑梁上的可滑动式上夹具调整到可将试件放入其内的位置；

③将被测试件放置到底座上指定位置，将滑梁放下，调整可滑动式上夹具和可滑动式下夹具，将试件卡入夹具内，保证试件不会发生相对滑动；

④将螺栓插入对应的孔道内，拧紧螺栓，固定试件到所需的位置；

⑤控制竖向伺服作动器，加大竖向荷载，对试件施加一定的竖向荷载达到试验要求；

⑥控制横向伺服作动器，逐步加大水平荷载，观察并记录试件破坏状态，在计算机上读取同步数据。

本发明中，横向伺服作动器链接电脑，可测定加载的荷载，本荷载即为所加载试件所受的荷载，加载高度为试件高度。本发明中，上、下夹具与滑梁和底座卡孔，可用螺栓加以固定，以防止加载时发生的相对滑动。

本发明的有益效果：

①本发明相对于普通的低周反复加载试验装置，解决了反力加载梁固定、不能移动的弊端，可在梁上施加水平荷载由梁传递给试件，以保证试件顶端水平位移。

②本发明中，伺服作动器均与电脑连接，可以精确控制其施加荷载，从而控制柱顶端的荷载。

③本发明中，加载架以及竖向荷载加载器与滑梁连接部分均有轴承，可最大程度保证滑梁水平滑动时，除伺服作动器施加的荷载外，无其他干扰因素。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的竖向荷载加载器示意图；

图3为本发明的上滑道示意图；

图4为本发明的下滑道示意图；

图5为本发明的竖向伺服作动器和横向伺服作动器示意图。

附图标记说明：1加载架；2滑梁；3可滑动式上夹具；4可滑动式下夹具；5滑梁轴承；6竖向荷载加载器；7竖向伺服作动器；8横向伺服作动器；9反力墙；10底座；11边界板；12上滑道；13下滑道；14L型固定支架；15滚轴；16荷载传递桥；17轴承外包层；18上滑道卡槽；19上滑道卡孔；20上夹具卡孔；21上夹具横向滑槽；22下滑道卡槽；23下滑道卡孔；24下夹具卡孔；25下夹具横向滑槽；26活塞杆；27作动器缸体；28O型密封圈；29防尘圈；30作动器底座；31油孔；32位移传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。

如图1-5所示，一种滑梁式低周反复试验装置，包括加载架1、滑梁2、可滑动式上夹具3、可滑动式下夹具4、、竖向荷载加载器6、竖向伺服作动器7、横向伺服作动器8、反力墙9、底座10、上滑道12、下滑道13和L型固定支架14；

所述加载架1安装在底座10上，并通过L型固定支架14固定，保证加载架1在试验过程中的稳固，加载架1为“门”字型框架，作用为固定其他结构位置，起支撑作用。

所述滑梁2横向安装在加载架1上，滑梁2的上面安装有竖向荷载加载器6，竖向荷载加载器6上安装有竖向伺服作动器7，竖向荷载加载器6包括滑梁轴承5、滚轴15、荷载传递桥16和轴承外包层17，所述轴承外包层17包裹在滑梁轴承5外围，以固定轴承，滑梁轴承5在其内部自由转动，所述荷载传递桥16贯穿竖向伺服作动器7和轴承外包层17，作用为传递竖向荷载；所述滑梁2在滑梁轴承5上左右滑动，并接受横向伺服作动器8传来的横向荷载，横向伺服作动器8与反力墙9连接，反力墙9为支撑横向伺服作动器8使其产生对滑梁2的荷载，所述滑梁2还通过竖向荷载加载器6接受竖向伺服作动器7传来的竖向荷载，由于滑梁轴承5保证在加载时，滑梁2仍可自由左右滑动。滑梁2的两端设有边界板11，以确定滑梁2的边界，即横向滑动范围，所述滚轴15加入润滑油后，其可使滑梁轴承5与滑梁2之间近乎于无摩擦滑动，以减少滑动摩擦对试验的影响。

所述滑梁2下端设置有上滑道12，上滑道12包括上滑道卡槽和可滑动式上夹具3，所述上滑道卡槽凹陷于滑梁2底部，所述可滑动式上夹具3顶端可卡在上滑道卡槽内，可滑动式上夹具3用来固定试件的顶部，并沿着滑梁2的下端左右滑动，同时也可以调整横向卡具宽度，以适应不同尺寸的试件；所述滑梁底部每10cm设置一个上滑道卡孔，上滑道卡孔直径为2cm的圆形孔洞结构，所述可滑动式上夹具3每10cm设置一个上夹具卡孔，上夹具卡孔为长度10cm，两端曲率半径为2cm的半圆弧的孔洞结构，按试件需求尺寸将上滑道卡孔与上夹具卡孔对齐后，插入螺栓可固定可滑动式上夹具3，可滑动式上夹具3还设有上夹具横向滑槽，使滑动式上夹具3可在上夹具横向滑槽上前后活动，以控制可滑动式上夹具3的前后尺寸。

所述下滑道13安装在底座10的上部，包括下滑道卡槽和可滑动式下夹具4，所述可滑动式下夹具4用来固定试件的底部，所述下滑道卡槽凹陷底座10上，可滑动式下夹具4底端卡在下滑道卡槽内左右滑动，同时也可以调整横向卡具宽度，以适应不同尺寸的试件。所述底板10上部每10cm设置一个下滑道卡孔，下滑道卡孔直径为2cm的圆形孔洞结构，所述可滑动式下夹具4外侧每10cm设置一个下夹具卡孔，下夹具卡孔为长度10cm，两端曲率半径为2cm的半圆弧的孔洞结构，按试件需求尺寸将下滑道卡孔与下夹具卡孔对齐后，插入螺栓可固定可滑动式下夹具4，可滑动式下夹具4还设有下夹具横向滑槽，可滑动式下夹具4可在下夹具横向滑槽上前后活动，以控制可滑动式下夹具4的前后尺寸。

所述竖向伺服作动器7、横向伺服作动器8包括活塞杆26、作动器缸体27、O型密封圈28、防尘圈29、作动器底座30、油孔31和位移传感器32；

所述作动器缸体27安装在作动器底座30上，作动器底座30上设有油孔31，油孔31通出的油管连接液压泵和作动器缸体27，作动器缸体27由液压泵产生的液压动力进入或抽离缸体，推动活塞杆26位移，以向试件施加一定的荷载，所述位移传感器32设在作动器缸体27内部与活塞杆26连接，感应并输出活塞杆26的位移，在试验中此位移即为试件的实际位移。

所述活塞杆26和作动器缸体27之间设有O型密封圈28，连接并保证活塞杆26和作动器缸体27的密封。活塞杆26和作动器缸体27之间还设有防尘圈29，防止灰尘等其它细小污染物进入作动器缸体27。

上述滑梁式低周反复试验装置的操作方法，具体包括以下步骤：

①将所述滑梁2抬起，达到试件可放置在其下的高度；

②将底座10上的可滑动式下夹具4和滑梁2上的可滑动式上夹具3调整到可将试件放入其内的位置；

③将被测试件放置到底座10上指定位置，将滑梁2放下，调整可滑动式上夹具3和可滑动式下夹具4，将试件卡入夹具内，保证试件不会发生相对滑动；

④将螺栓插入对应的孔道内，拧紧螺栓，固定试件到所需的位置；

⑤控制竖向伺服作动器7，加大竖向荷载，对试件施加一定的竖向荷载达到试验要求；

⑥控制横向伺服作动器8，逐步加大水平荷载，观察并记录试件破坏状态，在计算机上读取同步数据。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种滑梁式低周反复试验装置，其特征在于：包括加载架、滑梁、可滑动式上夹具、可滑动式下夹具、竖向荷载加载器、竖向伺服作动器、横向伺服作动器、反力墙、底座、上滑道、下滑道和L型固定支架；

所述加载架安装在底座上，并通过L型固定支架固定，加载架为“门”字型框架；

所述滑梁横向安装在加载架上，滑梁的上面安装有竖向荷载加载器，竖向荷载加载器上安装有竖向伺服作动器；竖向荷载加载器包括滑梁轴承、滚轴、荷载传递桥和轴承外包层，所述轴承外包层包裹在滑梁轴承外围，滑梁轴承在其内部自由转动，所述荷载传递桥贯穿竖向伺服作动器和轴承外包层；所述滑梁在滑梁轴承上左右滑动，并接受横向伺服作动器传来的横向荷载，横向伺服作动器与反力墙连接，反力墙为支撑横向伺服作动器使其产生对滑梁的荷载，所述滑梁还通过竖向荷载加载器接受竖向伺服作动器传来的竖向荷载，滑梁的两端设有边界板；

所述滑梁下端设置有上滑道，上滑道包括上滑道卡槽和用来固定试件的顶部的可滑动式上夹具，所述上滑道卡槽凹陷于滑梁底部，所述可滑动式上夹具顶端卡在上滑道卡槽内，并沿着滑梁的下端左右滑动；

所述下滑道安装在底座的上部，包括下滑道卡槽和用来固定试件的底部的可滑动式下夹具，所述下滑道卡槽凹陷底座上，可滑动式下夹具底端卡在下滑道卡槽内左右滑动；

所述竖向伺服作动器、横向伺服作动器包括活塞杆、作动器缸体、作动器底座、油孔和位移传感器；所述作动器缸体安装在作动器底座上，作动器底座上设有油孔，油孔通出的油管连接液压泵和作动器缸体，作动器缸体推动活塞杆位移，所述位移传感器设在作动器缸体内部与活塞杆连接，感应并输出活塞杆的位移。

2.根据权利要求1所述的滑梁式低周反复试验装置，其特征在于：所述滑梁底部每10cm设置一个上滑道卡孔，上滑道卡孔直径为2cm的圆形孔洞结构，所述可滑动式上夹具每10cm设置一个上夹具卡孔，上夹具卡孔为长度10cm，两端曲率半径为2cm的半圆弧的孔洞结构，将上滑道卡孔与上夹具卡孔对齐后，插入螺栓固定可滑动式上夹具。

3.根据权利要求1所述的滑梁式低周反复试验装置，其特征在于：所述可滑动式上夹具还设有上夹具横向滑槽，使滑动式上夹具在上夹具横向滑槽上前后活动。

4.根据权利要求1所述的滑梁式低周反复试验装置，其特征在于：所述底板上部每10cm设置一个下滑道卡孔，下滑道卡孔直径为2cm的圆形孔洞结构，所述可滑动式下夹具外侧每10cm设置一个下夹具卡孔，下夹具卡孔为长度10cm，两端曲率半径为2cm的半圆弧的孔洞结构，将下滑道卡孔与下夹具卡孔对齐后，插入螺栓固定可滑动式下夹具。

5.根据权利要求1所述的滑梁式低周反复试验装置，其特征在于：所述可滑动式下夹具还设有下夹具横向滑槽，可滑动式下夹具在下夹具横向滑槽上前后活动。

6.根据权利要求1所述的滑梁式低周反复试验装置，其特征在于：所述活塞杆和作动器缸体之间设有O型密封圈。

7.根据权利要求1所述的滑梁式低周反复试验装置，其特征在于：所述活塞杆和作动器缸体之间还设有防尘圈。

8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的滑梁式低周反复试验装置的操作方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

①将所述滑梁抬起，达到试件可放置在其下的高度；

②将底座上的可滑动式下夹具和滑梁上的可滑动式上夹具调整到可将试件放入其内的位置；

③将被测试件放置到底座上指定位置，将滑梁放下，调整可滑动式上夹具和可滑动式下夹具，将试件卡入夹具内，保证试件不会发生相对滑动；

④将螺栓插入对应的孔道内，拧紧螺栓，固定试件到所需的位置；

⑤控制竖向伺服作动器，加大竖向荷载，对试件施加一定的竖向荷载达到试验要求；

⑥控制横向伺服作动器，逐步加大水平荷载，观察并记录试件破坏状态，在计算机上读取同步数据。