專利名稱：一種室內(nèi)模型試驗(yàn)加載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于土木工程測試儀器的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種室內(nèi)模型試驗(yàn)的加載裝置，主要應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域的室內(nèi)模型試驗(yàn)加載。
技術(shù)背景[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)安全性的要求也日益提高。在重點(diǎn)工程和民生工程建設(shè)前，對(duì)建(構(gòu))筑物在工作環(huán)境下的穩(wěn)定性及安全性評(píng)價(jià)并以此為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化逐漸成為工程建設(shè)中的一個(gè)重要步驟，而室內(nèi)足尺或縮尺模型試驗(yàn)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要手段之一。但在試驗(yàn)中如何施加建(構(gòu))筑物的工作荷載目前仍是一個(gè)技術(shù)難題，現(xiàn)有設(shè)備存在如下問題(I)目前室內(nèi)模型試驗(yàn)加載一般以重物堆載為主，當(dāng)所需荷載量較大時(shí)如采用重物堆載的方法則需要重物數(shù)量龐大，不但造成荷載施加(堆砌重物)的困難，而且在試驗(yàn)過程中難以保證絕對(duì)安全；(2)另外一種常用的加載方式是大型液壓或電磁加載系統(tǒng)，其造價(jià)不菲，甚至高達(dá)數(shù)十萬，往往超出一般研究者的承受范圍，此外由于系統(tǒng)體積較大，附加設(shè)備眾多，難以適應(yīng)小型模型試驗(yàn)的加載要求；(3)在一些建(構(gòu))筑物長期服役性能模型試驗(yàn)中需要考慮動(dòng)力荷載的影響(比如市政供水管道需要考慮地面交通荷載的影響)，但目前尚無可以用于室內(nèi)模型試驗(yàn)的動(dòng)力加載裝置，因而造成模擬建(構(gòu))筑物的長期服役性能方面的困難。

實(shí)用新型內(nèi)容技術(shù)問題本實(shí)用新型提供一種穩(wěn)定性好、兼容性好、能滿足大部分土木工程領(lǐng)域室內(nèi)模型試驗(yàn)要求的室內(nèi)模型試驗(yàn)加載裝置。技術(shù)方案本實(shí)用新型的室內(nèi)模型試驗(yàn)加載裝置的框架包括相對(duì)設(shè)置的左立板、右立板和連接所述兩塊立板頂端的連接件，連接件包括依次連接的左水平板、左寬度調(diào)節(jié)盒、中心水平板、右寬度調(diào)節(jié)盒和右水平板，所述左水平板的另一端與左立板的頂端連接，所述右水平板的另一端與右立板的頂端連接，左寬度調(diào)節(jié)盒和右寬度調(diào)節(jié)盒的結(jié)構(gòu)相同，左水平板和右水平板的結(jié)構(gòu)相同；中心水平板下側(cè)中心位置設(shè)置有氣缸，氣缸通過設(shè)置有調(diào)壓閥的輸氣管與高壓氣源相連接，氣缸中設(shè)置的活塞的下側(cè)連接有活塞桿，活塞桿穿過氣缸下端并連接有加載軸；所述加載軸的下端連接有加載板；氣缸通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)控制裝置連接。本實(shí)用新型中，左寬度調(diào)節(jié)盒的固定板下方設(shè)置有水平板連接槽，固定板下側(cè)設(shè)置有橫向的導(dǎo)軌，水平板連接槽的前后側(cè)壁上設(shè)置有水平均勻排列的調(diào)節(jié)孔；在左水平板上的與左寬度調(diào)節(jié)盒連接一端設(shè)置有橫向滑槽和縱向定位孔，所述橫向滑槽位于左水平板的上側(cè)，所述導(dǎo)軌嵌入橫向滑槽中，所述縱向定位孔和調(diào)節(jié)孔中穿有固定螺栓，將左水平板與左寬度調(diào)節(jié)盒固定連接。本實(shí)用新型加載裝置可分為穩(wěn)定系統(tǒng)和加載系統(tǒng)(I)穩(wěn)定系統(tǒng)主要是保證試驗(yàn)過程中整套加載裝置自身的穩(wěn)定性，主要包括寬度可調(diào)節(jié)加載裝置框架、寬度調(diào)節(jié)盒及其附屬設(shè)施。(2)加載系統(tǒng)是利用高壓氣源對(duì)一個(gè)大型氣缸供氣,而氣缸輸氣頻率與氣壓可以通過計(jì)算機(jī)控制，氣缸輸出的氣壓通過活塞作用在荷載板上實(shí)現(xiàn)室內(nèi)模型試驗(yàn)系統(tǒng)的加載。有益效果本實(shí)用新型的裝置和現(xiàn)有裝置相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型的裝置通過調(diào)節(jié)加載框架的寬度可以實(shí)現(xiàn)對(duì)I. 5^3m范圍內(nèi)的試驗(yàn)?zāi)Ｐ图虞d，可以適應(yīng)不同的模型尺寸，具有良好的兼容性。能施加動(dòng)、靜兩種荷載，具有很好的頭用性。大型液壓或電磁系統(tǒng)因附屬設(shè)備多(比如液壓設(shè)備需油泵池)，占地面積大，不適于在小型的室內(nèi)模型試驗(yàn)中使用，本實(shí)用新型的裝置利用高壓氣源加載，最大加載IMPa，最大頻率2Hz，可以輕松實(shí)現(xiàn)室內(nèi)模型試驗(yàn)中各種加載條件，滿足大部分土木工程室內(nèi)模型試驗(yàn)的加載需求，克服了重物堆載在加載大小和規(guī)模上的限制，在工程試驗(yàn)中具有較強(qiáng)的靈活性，同時(shí)提高了試驗(yàn)過程中的安全性。本實(shí)用新型裝置的配件為常用機(jī)械配件，價(jià)格便宜，較液壓加載和電磁加載在價(jià)格上有較大優(yōu)勢(shì)。本實(shí)用新型裝置利用電信號(hào)控制氣缸開關(guān)的開啟與關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)加載，具有較好的穩(wěn)定性和可控性。

圖I是本實(shí)用新型裝置的正面結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型裝置的側(cè)面結(jié)構(gòu)圖；圖3為左寬度調(diào)節(jié)盒正面剖視結(jié)構(gòu)圖；圖4為左寬度調(diào)節(jié)盒與水平板連接的側(cè)面剖視圖；圖5為左寬度調(diào)節(jié)盒整體結(jié)構(gòu)圖；圖6為左寬度調(diào)節(jié)盒整體剖視圖；圖7為左水平板縱向剖視圖；圖8為左水平板橫向剖視圖。圖中有平臺(tái)I、左立板2、右立板3、連接件4、左水平板41、中心水平板42、右水平板43、橫向滑槽44、縱向定位孔45、左寬度調(diào)節(jié)盒5、固定板51、固定螺栓52、水平板連接槽53、橫向?qū)к?4、調(diào)節(jié)孔55、氣缸6、調(diào)壓閥7、輸氣管8、高壓氣源9、活塞桿10、加載軸11、加載板12、數(shù)據(jù)線13、計(jì)算機(jī)控制裝置14、右寬度調(diào)節(jié)盒15、活塞16。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的室內(nèi)模型試驗(yàn)加載裝置的框架包括相對(duì)設(shè)置的左立板2、右立板3和連接所述兩塊立板頂端的連接件4，連接件4包括依次連接的左水平板41、左寬度調(diào)節(jié)盒5、中心水平板42、右寬度調(diào)節(jié)盒15和右水平板43，左水平板41的另一端與左立板2的頂端連接，右水平板43的另一端與和右立板3的頂端連接，所述左寬度調(diào)節(jié)盒5和右寬度調(diào)節(jié)盒15的結(jié)構(gòu)相同，所述左水平板41和右水平板43的結(jié)構(gòu)相同；整個(gè)框架放置在平臺(tái)I上，左立板2和右立板3的下端可在平臺(tái)I上滑動(dòng)。中心水平板42下側(cè)中心位置設(shè)置有氣缸6，氣缸6通過設(shè)置有調(diào)壓閥7的輸氣管8與高壓氣源9相連接，氣缸6中設(shè)置的活塞16的下側(cè)連接有活塞桿10，活塞桿10穿過氣缸6下端并連接有加載軸11 ;所述加載軸11的下端連接有加載板12，氣缸6通過數(shù)據(jù)線13與計(jì)算機(jī)控制裝置14連接。[0021]左寬度調(diào)節(jié)盒5的固定板51下方設(shè)置有水平板連接槽53，水平板連接槽53為一U形槽，U形開口面向固定板51下側(cè)面，U形開口兩端與固定板51連接，固定板51下側(cè)設(shè)置有橫向的導(dǎo)軌54，水平板連接槽53的前后側(cè)壁上設(shè)置有水平均勻排列的調(diào)節(jié)孔55 ;在左水平板41上的與左寬度調(diào)節(jié)盒5連接一端設(shè)置有橫向滑槽44和縱向定位孔45，橫向滑槽44位于左水平板41的上側(cè)，導(dǎo)軌54嵌入橫向滑槽44中，縱向定位孔45和調(diào)節(jié)孔55中穿有固定螺栓52，將左水平板41與左寬度調(diào)節(jié)盒5固定連接。右水平板43和右寬度調(diào)節(jié)盒15的結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系與此相同。本實(shí)用新型的工作方式和過程如下I.調(diào)節(jié)框架寬度，固定加載裝置考慮到不同尺寸的模型試驗(yàn)，其試驗(yàn)裝置的尺寸也不同，因此本實(shí)用新型設(shè)置了可調(diào)節(jié)寬度的加載系統(tǒng)框架。在加載前首先將本裝置移至模型試驗(yàn)裝置處，通過本加載裝置的框架可伸縮寬度調(diào)節(jié)盒，在框架中心兩側(cè)均勻地增大和減小框架的寬度?？紤]到模型試驗(yàn)的實(shí)際情況，框架的寬度調(diào)節(jié)范圍為I. 5 3m。加載前首先調(diào)節(jié)框架寬度，將固定螺栓穿過縱向定位孔和調(diào)節(jié)孔將各水平板與寬度調(diào)節(jié)盒固定連接。調(diào)整框架位置使荷載板中心與對(duì)準(zhǔn)模型加載區(qū)，將加載裝置固定在地面或平臺(tái)上。2.開啟空氣壓縮機(jī)供氣，并啟動(dòng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，降低荷載板與受載模型接觸開啟空氣壓縮機(jī)并打開氣閥向氣缸供氣，并啟動(dòng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。先設(shè)定較小氣壓，比如lkPa，使荷載板緩慢降低并與受載模型接觸，而后停止下降；3.設(shè)定所加荷載值及頻率，開始試驗(yàn)將氣缸6與氣缸輸氣控制裝置相連，氣缸輸氣控制裝置通過數(shù)據(jù)線13與計(jì)算機(jī)控制裝置14相連，組成加載自動(dòng)控制系統(tǒng)。通過計(jì)算機(jī)控制裝置14設(shè)置所加荷載的大小和頻率、荷載作用時(shí)間或次數(shù)(頻率、時(shí)間和作用次數(shù)對(duì)于動(dòng)荷載來說)，而后啟動(dòng)裝置開始試驗(yàn)，加載自動(dòng)控制系統(tǒng)控制氣缸壓力的輸出，從而完成不同頻率、不同加載值的加載功能，來實(shí)現(xiàn)對(duì)不同荷載值、不同頻率動(dòng)荷載加載要求的模擬。
權(quán)利要求1.一種室內(nèi)模型試驗(yàn)加載裝置，其特征在于，該裝置的框架包括相對(duì)設(shè)置的左立板(2)、右立板(3)和連接所述兩塊立板頂端的連接件(4)，所述連接件(4)包括依次連接的左水平板(41)、左寬度調(diào)節(jié)盒(5)、中心水平板(42)、右寬度調(diào)節(jié)盒(15)和右水平板(43)，所述左水平板(41)的另一端與左立板(2)的頂端連接，所述右水平板(43)的另一端與右立板(3)的頂端連接，所述左寬度調(diào)節(jié)盒(5)和右寬度調(diào)節(jié)盒(15)的結(jié)構(gòu)相同，所述左水平板(41)和右水平板(43)的結(jié)構(gòu)相同； 所述中心水平板(42)下側(cè)中心位置設(shè)置有氣缸(6)，所述氣缸(6)通過設(shè)置有調(diào)壓閥(7)的輸氣管(8)與高壓氣源(9)相連接，氣缸(6)中設(shè)置的活塞(16)的下側(cè)連接有活塞桿(10)，所述活塞桿(10)穿過氣缸(6)下端并連接有加載軸(11);所述加載軸(11)的下端連接有加載板(12 );所述氣缸(6 )通過數(shù)據(jù)線(13)與計(jì)算機(jī)控制裝置(14)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的室內(nèi)模型試驗(yàn)加載裝置，其特征在于，所述左寬度調(diào)節(jié)盒(5)的固定板(51)下方設(shè)置有水平板連接槽(53)，固定板(51)下側(cè)設(shè)置有橫向的導(dǎo)軌(54)，水平板連接槽(53)的前后側(cè)壁上設(shè)置有水平均勻排列的調(diào)節(jié)孔(55)； 在所述左水平板(41)上的與左寬度調(diào)節(jié)盒(5)連接一端設(shè)置有橫向滑槽(44)和縱向定位孔(45)，所述橫向滑槽(44)位于左水平板(41)的上側(cè)，所述導(dǎo)軌(54)嵌入橫向滑槽(44 )中，所述縱向定位孔(45 )和調(diào)節(jié)孔(55 )中穿有固定螺栓(52 )，將左水平板(41)與左寬度調(diào)節(jié)盒(5)固定連接。
專利摘要本實(shí)用新型的室內(nèi)模型試驗(yàn)加載裝置的框架包括相對(duì)設(shè)置的左立板、右立板和連接所述兩塊立板頂端的連接件，連接件包括左水平板、中心水平板、右水平板和兩個(gè)寬度調(diào)節(jié)盒；左水平板和右水平板分別與左立板的頂端和右立板的頂端連接，中心水平板的兩端通過寬度調(diào)節(jié)盒分別與左水平板和右水平板連接；中心水平板下側(cè)中心位置設(shè)置有氣缸，所述氣缸通過設(shè)置有調(diào)壓閥的輸氣管與高壓氣源相連接，氣缸中的活塞桿穿過氣缸下端并連接有加載軸；所述加載軸的下端連接有加載板。本實(shí)用新型的加載裝置以氣壓實(shí)現(xiàn)加載，并且可以施加不同作用模式的動(dòng)荷載，簡單實(shí)用，用于室內(nèi)模型試驗(yàn)，滿足大部分工程實(shí)踐中的荷載條件。
文檔編號(hào)G01M99/00GK202362161SQ201120509179
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者呂偉華, 尤佺, 張亞軍, 朱逢斌, 王正興, 王非, 繆林昌, 黎春林 申請(qǐng)人:東南大學(xué)