一種多層、多跨靜力模型水平加載及導向裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程專業(yè)實驗教學領(lǐng)域，涉及一種多層、多跨靜力模型水平加載及導向裝置。
【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》、《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算》、《建筑結(jié)構(gòu)抗震》等課程中會涉及框架結(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的方式讓學生對各種結(jié)構(gòu)體系的組成特點、優(yōu)缺點和計算方法等進行簡單了解。
[0003]實驗教學在高等院校本科生教學中已越來越普遍，關(guān)于多層、多跨、多種結(jié)構(gòu)體系的實驗引入到教學實驗中，學生通過對某一結(jié)構(gòu)體系鋼結(jié)構(gòu)模型施加水平荷載測量位移和應變并計算應力、對多種結(jié)構(gòu)體系施加相同荷載進行位移比較這兩種試驗方式，可加深對不同結(jié)構(gòu)體系的了解，有助于所學理論的熟練掌握和應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中本科生試驗教學中的不足，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，該裝置主要用于對多層、多跨靜力鋼結(jié)構(gòu)模型施加多點水平荷載，確保加載方向水平且多點荷載等大，多點加載可通過分配梁均衡，采用分配梁均衡時需與導向裝置配套使用，可實現(xiàn)對最多四層每層四點共16個點同步加載，也可實現(xiàn)不同點反向加載。
[0005]為了達到上述目的，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向裝置，包括伺服加載裝置、水平加載導向支架、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通過直線導軌、滑塊安裝在導向支架2上;伺服加載裝置I后端安裝在反力墻連接板4上，安裝位置能夠滑動調(diào)節(jié)。每套電動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驅(qū)動電動缸的加載方式，可進行荷載伺服控制加載和位移伺服控制加載，可單臺伺服加載裝置I進行工作，也可多臺伺服加載裝置I同步協(xié)調(diào)工作。
[0008]所述的水平加載導向支架2采用門式結(jié)構(gòu)，包括立柱、橫梁和直線導向裝置，水平加載導向支架2滑動安裝在槽道8上;立柱高度符合模數(shù)，共兩根位于導向支架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個加載點，最短可安裝I個加載點，不同長度的分配梁可單獨使用也可組合使用，實現(xiàn)模型拉壓對稱加載。
[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電動伺服加載裝置I，電動伺服加載裝置I與分配梁3連接，對多層、多跨靜力模型每一層實現(xiàn)一點加載、兩點加載、四點加載等加載方式;每一橫向軌道上布置兩個電動伺服加載裝置，通過控制使一個電動伺服加載裝置輸出拉力，另一個輸出壓力，對多層、多跨靜力模型每一層實現(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)與電動伺服加載裝置相連接，為其提供動力。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)明用于對多層、多跨靜動力鋼結(jié)構(gòu)模型施加多點水平荷載，確保加載方向水平且多點荷載等大，多點加載可通過分配梁均衡，采用分配梁均衡時需與導向裝置配套使用，可實現(xiàn)對多個點同步加載，也可實現(xiàn)不同點反向加載。
[0013]本發(fā)明水平加載導向支架安裝位置沿槽道可移動、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向裝置;導向裝置采用直線導軌作為行走介質(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。導軌本身可同時承受兩個方向拉伸、壓縮荷載，且四個方向等負荷，有利于抵抗有側(cè)向荷載的實驗;反力墻連接板可保證加載點位置任意可調(diào)，可在任意位置加載;多個油缸可分組調(diào)整壓力，以實現(xiàn)多點同時加載的效果。
【附圖說明】
[0014]圖1為水平加載導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為安裝一個電動伺服加載裝置的多層、多跨靜力模型加載及導向裝置側(cè)視圖；
[0017]圖4為安裝四個電動伺服加載裝置的多層、多跨靜力模型加載及導向裝置側(cè)視圖；
[0018]圖5為多層、多跨靜力模型加載及導向裝置俯視圖；
[0019]圖中:I伺服加載裝置;2水平加載導向支架;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。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式做進一步說明。實驗裝置的具體安裝和實施方式如下:
[0021]電動伺服加載裝置I前端與分配梁3連接，分配梁3通過直線導軌、滑塊安裝在導向支架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，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向裝置。主要構(gòu)件安裝面均進行機加工，粗糙度不大于R3.2，按10mm模數(shù)均勻加工，導向高度需與試件結(jié)點高度對應。
[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個加載點，四層一共可安裝16個加載點，可進行拉壓對稱加載。
[0024]反力墻連接板4橫向四層軌道，與四個固定在反力墻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電動伺服加載裝置I分別與長短分配梁3組合可實現(xiàn)多層、多跨靜力模型每一層一點加載、兩點加載、四點加載等加載方式。四個作動器布置在四個軌道上可實現(xiàn)16點任意組合形式的加載;每一橫向軌道上布置兩個電動伺服加載裝置并控制分別輸出拉力和壓力，可實現(xiàn)某一層扭矩加載。
[0025]多個荷載均衡油缸8可分組調(diào)整壓力，以實現(xiàn)多點同時加載的效果。
【主權(quán)項】
1.一種多層、多跨靜力模型水平加載及導向裝置，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)； 所述的水平加載導向支架(2)采用門式結(jié)構(gòu)，包括立柱、橫梁和直線導向裝置;水平加載導向支架(2)滑動安裝在槽道(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向裝置； 所述的分配梁(3)采用類箱梁結(jié)構(gòu)，通過直線導軌、滑塊安裝在導向支架(2)上;分配梁(3)長度有多種規(guī)格，最長可安裝4個加載點，最短可安裝I個加載點，不同長度的分配梁通過單獨使用或組合使用，實現(xiàn)模型拉壓對稱加載； 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電動伺服加載裝置(I)，電動伺服加載裝置(I)與分配梁(3)連接，對多層、多跨靜力模型的每一層實現(xiàn)一點加載、兩點加載、四點加載;每一橫向軌道上安裝兩個電動伺服加載裝置(2)，一個電動伺服加載裝置(I)輸出拉力，另一個電動伺服加載裝置(I)輸出壓力，對多層、多跨靜力模型的每一層實現(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)與電動伺服加載裝置(I)連接，為其提供動力。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向裝置，其特征在于，所述的伺服加載裝置采用伺服電機驅(qū)動電動缸的加載方式，能夠進行荷載伺服控制加載和位移伺服控制加載，單臺伺服加載裝置(I)進行工作，或多臺伺服加載裝置(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向裝置，包括伺服加載裝置、水平加載導向支架、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。電動伺服加載裝置前端與分配梁連接，分配梁通過直線導軌、滑塊安裝在導向支架上，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)與電動伺服加載裝置相連接，為其提供動力。本發(fā)明用于對多層、多跨靜動力鋼結(jié)構(gòu)模型施加多點水平荷載，確保加載方向水平且多點荷載等大，多點加載可通過分配梁均衡,采用分配梁均衡時需與導向裝置配套使用，可實現(xiàn)對多個點同步加載，也可實現(xiàn)不同點反向加載。
【IPC分類】G09B23/10
【公開號】CN105575229
【申請?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
【申請人】大連理工大學, 煙臺大學, 煙臺新天地試驗技術(shù)有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年1月27日