[发明专利]不对称抗侧力结构的加载试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明为一种不对称抗侧力结构的加载试验装置及方法，属于建筑结构试验技术领域。

背景技术

工程结构领域研究工作的开展与深化，在很大程度上依赖于试验手段与方法。目前结构试验的规模越来越大，不仅大尺寸结构构件的试验研究不断增多，而且由于研究的需要，不断有对整体结构或子结构进行大比例试验的要求，因此根据实际情况完善试验手段与方法成为迫切的需要。

在结构抗震试验中，往往以水平低周反复加载模拟抗侧力结构受地震作用的情况。对于其结构自身布置相对于水平加载点左右两侧的构造完全相同的对称结构试件而言，由于其两侧对称、发生平动变形，采用在同一水平高度位置设置分配梁、单点加载即可，试验方法较为成熟；而对于两侧构造不相同的不对称结构，如果采用上述方法施加水平力，因试件本身相对于水平加载点左右两侧平面外的不对称，在试验中势必出现难以控制的扭转变形，因而无法合理控制水平加载，致使不能将模拟实际受力情况的试验进行下去。因此，需要有一种针对不对称抗侧力结构进行加载试验的试验装置与控制方法。这对完善工程结构试验研究方法有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对上述实际需要，提出一种不对称抗侧力结构的加载试验装置及方法，可以应用于建筑结构试验中，模拟结构试件的受力情况，研究其受力变形性能。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

本试验装置主要由承力系统、竖向加载系统和水平加载系统组成。承力系统主要承担结构试件及加载装置的固定和支承工作，包括台座、反力墙、支架、反力梁；其中，反力墙和台座是试验室的永久性固定设施，支架固定在台座上，反力梁通过支架固定在待测结构试件的上方。竖向加载系统对结构试件施加竖向力，数量为一个或可以相互独立控制加载两个或两个以上；每个竖向加载系统包括竖向力千斤顶、竖向力传感器、竖向加载分配梁和水平滑动支座；其中，竖向力千斤顶设置于待测结构试件需要施加竖向荷载的位置的上方；竖向力千斤顶的底座通过水平滑动支座倒置连接于承力系统的反力梁下表面，使竖向力千斤顶可以发生沿水平加载方向的滑动；竖向力千斤顶的油缸伸出端连接竖向力传感器后，向下作用于安装固定在台座上的待测结构试件，对待测结构试件的顶部直接施加或通过加载分配梁施加竖向压力，竖向力传感器实现对竖向压力的量测；水平加载系统对待测结构试件施加水平力，设置于试验所要求的水平高度处，根据试验需要，在待测结构试件的同一水平高度设置两个或两个以上，且均可相互独立控制加载；每个水平加载系统包括水平力千斤顶、水平力传感器、铰链连接件和由水平加载梁和螺杆螺母组成的水平力传递装置；每个水平加载系统的水平力传递装置通过用前后两侧的水平加载梁和螺杆螺母将待测结构试件夹紧的方式固定在待测结构试件上，确保能将往复作用的水平力传递于试件；每个水平力千斤顶均在一端与反力墙固定，另一端通过水平力传感器和铰链连接件与水平力传递装置相连，可以对待测结构试件独立施加水平作用力，实现控制与量测；由各水平加载系统共同形成对待测结构试件进行水平加载控制的装置。

应用上述装置进行试验时，包括以下步骤：

1)将待测结构试件固定在台座上；

2)将各竖向力千斤顶的底座通过水平滑动支座倒置连接于承力系统的反力梁下表面，竖向力千斤顶的油缸伸出端通过所连接的竖向力传感器作用在安装固定于台座上的待测结构试件的顶部，用于对待测结构试件施加竖向压力；

3)水平力千斤顶在一端与反力墙固定，另一端通过水平力传感器和铰链连接件与水平力传递装置相连，用于施加往复作用的水平力；

4)安装其他所有量测仪器装置并调试；

5)根据试验方案，通过竖向力千斤顶向待测结构试件施加恒定或非恒定的竖向压力；

6)通过各水平加载系统的水平力千斤顶向待测结构试件的相应位置施加水平力，并不断采集所需数据。利用在同一水平高度设置的各水平加载系统可相互独立控制加载这一特点，控制不对称结构在加载试验过程中的扭转效应，根据各加载点的位移，实行全程位移控制加载，即按照试验研究目的的需要控制各水平力千斤顶位移，使待测结构试件实现可控制的水平平动或扭转加载；如果各水平加载系统的加载控制需要相互关联，也可以在它们之间加入加载控制系统，实现同步控制；

7)通过试验过程中的数据采集，可以得到结构每个加载点处水平力和位移等数据，得出总水平力与位移的关系；或通过实测出的各水平加载点处的水平力差值以及水平加载系统间的距离，实现对结构水平扭转的力与位移量测；