1、SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 進行結構試驗時，應在試驗結構上再現要求的荷進行結構試驗時，應在試驗結構上再現要求的荷載，即試驗荷載。試驗荷載絕大多數是模擬荷載，而載，即試驗荷載。試驗荷載絕大多數是模擬荷載，而產生這些模擬荷載的方法很多，一般都通過加載設備產生這些模擬荷載的方法很多，一般都通過加載設備和試驗裝置產生，可用于結構試驗的加載設備有重物和試驗裝置產生，可用于結構試驗的加載設備有重物氣壓、機械機具、液壓、動力激振以及與它們相匹配氣壓、機械機具、液壓、動力激振以及與它們相匹配的各種試驗裝置

2、等。的各種試驗裝置等。把試驗荷載分成了靜力荷載、動把試驗荷載分成了靜力荷載、動力荷載以及荷載反力設備力荷載以及荷載反力設備3部分內容，主要對荷載的部分內容，主要對荷載的原理、方法、特點等方面進行介紹。原理、方法、特點等方面進行介紹。 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.一、荷載試驗是結構試驗的基本方法。一、荷載試驗是結構試驗的基本方法。 二、荷載的選用原則：二、荷載的選用原則：1.1.試驗用的荷載形式、大小、加載方式等都是根據試驗的目的試驗用的荷載形式、大小、加載方式等都是根據試驗的目的要求，以如何能更好地模擬原有荷載等因素來選擇。要求，以如何能更好地模擬原有荷載

3、等因素來選擇。2.2.在決定試驗荷載時，還應該根據試驗室的設備條件和現場所在決定試驗荷載時，還應該根據試驗室的設備條件和現場所具備的試驗條件的具體情況進行。具備的試驗條件的具體情況進行。SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.三、荷載的分類：三、荷載的分類：直接作用：自重、活、雪、灰、施工、風等；間接作用：溫度、收縮、偏差、沉降、地震等；分布；集中；短期；長期；靜；動；由模擬荷載實現由模擬荷載實現四、產生荷載的方法與加載設備有很多種類：四、產生荷載的方法與加載設備有很多種類： 靜力試驗靜力試驗1. 重物直接加載或通過杠桿作用間接加載的重力加載重力加載方法；2. 液壓加

4、載器和液壓試驗機、電液伺服加載系統的液壓加載液壓加載；3. 絞車、差動滑輪組、彈簧和螺旋千斤頂等機械加載機械加載方法；4. 利用壓縮空氣或真空作用的特殊方法特殊方法等等。SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.動力試驗動力試驗1. 慣性力慣性力或電磁系統激振電磁系統激振;2. 比較先進的設備是由自動控制、液壓裝置與計算機相結合而組成的電液伺服加載系統電液伺服加載系統和由此作為振源的地震模擬振動臺地震模擬振動臺加載設備等；3. 人工爆炸人工爆炸和利用環境隨機激振環境隨機激振（脈動法）的方法。SCHOOL

5、OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.五、選擇試驗荷載和加載方法時，應滿足下列幾五、選擇試驗荷載和加載方法時，應滿足下列幾點要求：點要求：試驗荷載的圖式所產生的內力值完全一致完全一致或極為接近極為接近；荷載值準確準確；荷載傳力方式和作用點明確，產生的荷載數值要穩定穩定；荷載分級分級符合要求，同時必須滿足試驗量測的精度精度要求；加載裝置要有足夠的安全性和可靠性，強度強度！滿足剛度剛度要求；加載設備的操作要方便，便于加載和卸載，能控制加載速度；采用現代化先進技術。SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.六、試驗試驗荷載載和加載載方法1 1荷載圖載圖式的選擇與

6、設計選擇與設計 荷載載在試驗結構構試驗結構構件上的布置形式（荷載載的類類型、分布方式等）稱為稱為荷載圖載圖式。2 2試驗試驗荷載載制度 試驗試驗荷載載制度指的是試驗進試驗進行期間間荷載與時間載與時間的關關系。 荷載載程序。一般結構靜結構靜力試驗試驗的加載載分為預載為預載、標標準荷載載（正常使用荷載載）、破壞荷載載三個階個階段。加載載分級級；卸荷分級級和一次性卸荷兩種兩種。 荷載載大小。在試驗試驗的不同階階段有不同的試驗試驗荷載值載值。 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.七、七、荷載系統荷載系統荷載控制裝置荷載系統荷載系統配重荷載架、反力墻分配梁、支座承臺產生荷載

7、的設備SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 重力荷載就是利用物體本身的重量將物體施加于試驗結構上作為荷載的加載方式。重物可以直接加在試驗結構或構件上，也可以通過杠桿間接加在結構或構件上。（1 1）重力直接加載方法）重力直接加載方法圖3.1.1 重物堆放作均布荷載試驗圖 圖3.1.2 重物堆放作集中荷載試驗l重物；2試驗板；3支座；3支墩 1試件；2重物；3支座； 3支墩；5吊籃 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.（1）試驗荷載可就地取材，可重復使用，針對試驗結構或試件）試驗荷載可就地取材，可重復使用，針對試驗結構或試件的變形而言，可

8、保持恒載，可分級加載，容易控制；的變形而言，可保持恒載，可分級加載，容易控制；（2）但加載過程中需要花費較大的勞動力，占據較大的空間，）但加載過程中需要花費較大的勞動力，占據較大的空間，安全性差，試驗組織難度大；安全性差，試驗組織難度大；（3）散裝或塊體材料要注意）散裝或塊體材料要注意起拱；起拱；（4）注意材料的吸濕性。）注意材料的吸濕性。（2）杠桿加載載方法優點優點：杠桿原理，將荷載放大放大作用于結構上。荷載可以保持恒定，對于持久荷載試驗尤為適合，尤其是集中力。分類：承壓式圖圖 3.3 3.3 利用杠桿加載圖示利用杠桿加載圖示拉桿式SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. L

9、UT.（a） （b）圖3.1.5 現場試驗杠桿加載的支承方法（a）墻洞支承；（b）樁支承SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 圖圖 3.4 3.4 利用卷揚機加載圖示利用卷揚機加載圖示 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 1.設備簡單，容易實現；2.通過索具加載時，很容易改變荷載作用方向；3.應工作在線形范圍內；4.缺點是荷載值不大，荷載作用點產生變形時，會引起荷載值的改變。SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.目前結構試驗中最常用的加載方法；v可適用于靜、動載試驗，噸位可大、可小；v液壓加載方法：v 液

10、壓加載系統和試驗臺座；v 結構試驗機系統。v液壓加載裝置液壓加載裝置v 液壓加載器；v 液壓加載系統；v 結構試驗機；v 電液伺服液壓系統；v 地震模擬振動臺。一、液壓加載器（液壓千斤頂）一、液壓加載器（液壓千斤頂）u油箱（泵）、閥門、液壓加載裝置、測力計；圖圖 3.5 3.5 單、雙向加載器圖示單、雙向加載器圖示特點：荷載大，操作簡單，可實現低周反復荷載。需反力設備，多點同步加載卸載比較困難。單向、雙向作用的液壓加載器. SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.電動泵液壓加載器v3.3.1液壓加載器v雙向液壓加載器 液壓壓加載載系統統主要是由儲儲油箱、高壓壓油泵泵、

11、液壓壓加載載器、測測力裝置和各類閥門類閥門通過過高壓壓油管連連接組組成的操縱縱臺。二、液壓加載系統二、液壓加載系統圖圖 3.5 3.5 液壓加載系統圖示液壓加載系統圖示特點：對大噸位、特點：對大噸位、大撓度、大跨度的大撓度、大跨度的結構更為適用，它結構更為適用，它不受加荷點數的多不受加荷點數的多少、加荷點的距離少、加荷點的距離和高度的限制，并和高度的限制，并能適應均布和非均能適應均布和非均布、對稱和非對稱布、對稱和非對稱加荷的需要。加荷的需要。SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.v液壓加載系統的液壓加載系統的 組成部分組成部分v 液壓加載器v 液壓控制臺v 反力架

12、v 臺座v適用于各類結構的靜載試驗（包括擬靜力試驗）三、大型結構試驗機三、大型結構試驗機大噸位、高行程大噸位、高行程30000kN（壓）（壓）10000kN（拉（拉）SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.大型結構試驗機大型結構試驗機四、電液伺服液壓系統四、電液伺服液壓系統圖圖 3.63.6電液伺服加載系統圖示電液伺服加載系統圖示電液伺服加載系統采用閉環控制電液伺服加載系統采用閉環控制電液伺服加載器電液伺服加載器控制系統控制系統液壓源液壓源SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.圖圖 3.73.7液壓加載器構造示意圖液壓加載器構造示意圖1鉸支

13、基座; 2位移傳感器; 3電液伺服閥; 4活塞桿; 5荷載傳感器; 6螺旋墊圈; 7鉸支接頭 1 2 3 4 5 6 7電液伺服作動器電液伺服作動器(加載器加載器)SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.液壓源（油源）液壓源（油源）控制系統控制系統SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.五、地震模擬振動臺五、地震模擬振動臺（shaking table）1試驗結構模型；2控制室；3振動臺臺面；4電液伺服助動器；5振動臺基礎；6液壓動力系統1 123365振動臺臺面與基礎振動臺臺面與基礎液壓驅動和動力系統液壓驅動和動力系統控制系統控制系統測試和分

14、析系統測試和分析系統SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.最大日本最大日本: （15米米20米）米） 三向六自由度三向六自由度 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.圖圖 3.7 3.7 車道荷載車道荷載SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.圖圖 3.8 3.8 中中- -活載圖式活載圖式 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 利用氣體壓力對結構加載有兩種方式：一種是利用壓縮空氣加載；另一種是利用抽真空產生負壓對結構構件施加荷載。由于氣壓由于氣壓加載所產加載所產生的是均生的是均布荷

15、載，布荷載，對于平板對于平板或殼體試或殼體試驗尤為適驗尤為適合。合。 在磁場中通電的導體要受到與磁場方向相垂直的作用力，電在磁場中通電的導體要受到與磁場方向相垂直的作用力，電磁加載就是根據這個原理，在強磁場磁加載就是根據這個原理，在強磁場( (永久磁鐵或直流勵磁線圈永久磁鐵或直流勵磁線圈) )中放入動圈，通入交變電流，則可使固定于動圈上的頂桿等部件中放入動圈，通入交變電流，則可使固定于動圈上的頂桿等部件作反復運動，對試驗對象施加荷載。目前常見的電磁加載設備有作反復運動，對試驗對象施加荷載。目前常見的電磁加載設備有電磁式激振器和電磁振動臺。電磁式激振器和電磁振動臺。 一、電磁激振器（略）。一、電

16、磁激振器（略）。二、二、電磁式振動臺電磁式振動臺（略）。（略）。 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 1 1初位移加載載法（張張拉突卸法） 使結構變結構變形而產產生一個個人為為的初始強迫位移，然后突然釋釋放，使結構結構在靜靜力平衡位置附近作自由振動動。 沖擊力加載的特點是荷載作用時間極為短促，在它的作用下沖擊力加載的特點是荷載作用時間極為短促，在它的作用下使被加載結構產生自由振動，適用于進行結構動力特性的試驗。使被加載結構產生自由振動，適用于進行結構動力特性的試驗。張拉突卸法圖示（張拉突卸法圖示（1 1）SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING.

17、LUT. 張拉突卸法圖示（張拉突卸法圖示（2 2）張拉突卸法特點：結構自振時荷載已經不再依附適用于剛度不大的結構，用較小的力使結構產生振動。注意：加載時在一個平面內，避免在另一個面內產生振動。2 2初速度加載法初速度加載法（突加荷載法）（突加荷載法） 利用擺錘或落重的方法使結構利用擺錘或落重的方法使結構在瞬在瞬時內沖擊，產生一個初速度時內沖擊，產生一個初速度。 突加荷載法圖示突加荷載法圖示3 3反沖激振法反沖激振法也稱火箭激振。也稱火箭激振。 特點：不依附于結構，力比較小。特點：不依附于結構，力比較小。SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.離心力加載圖示離心力加載圖

18、示直線位移慣性直線位移慣性力加載圖示力加載圖示SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 人們可以利用自身在結構物上有規律的活動，產生足夠大的人力慣性力，就有可能形成適合作共振試驗的振幅。這對于自振頻率比較低的大型結構來說，完全有可能被激振到足可進行量測的程度。 舉例：一個體重約舉例：一個體重約70kg70kg的人使其質量中心作頻率為的人使其質量中心作頻率為1Hz1Hz、雙振、雙振幅為幅為15cm15cm的前后運動時，將產生大約的前后運動時，將產生大約0.2kN0.2kN的慣性力。由于在的慣性力。由于在1 1臨界阻尼的情況下共振時的動力放大系數高達臨界阻尼的情況下共振時

19、的動力放大系數高達5050，這意味，這意味著作用于建筑物上的有效激振力大約為著作用于建筑物上的有效激振力大約為10kN10kN。 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 建筑結構由于受外界的干擾而經常處于不規則的振動中，其振幅在10m以下，稱之為脈動。 建筑物的隨機荷載與地面脈動、風或氣壓變化有關，特別是建筑物的隨機荷載與地面脈動、風或氣壓變化有關，特別是受城市車輛、機器設備等產生的擾動和附近地殼內部小的裂縫以受城市車輛、機器設備等產生的擾動和附近地殼內部小的裂縫以及遠處地震傳來的影響尤為重要，其脈動周期一般為及遠處地震傳來的影響尤為重要，其脈動周期一般為0.1-2

20、.0s0.1-2.0s，并且任何時候都存在著環境隨即振動，從而引起建筑物的響應。并且任何時候都存在著環境隨即振動，從而引起建筑物的響應。這種能夠引起建筑物脈動的作用或外界的干擾叫做隨機荷載。這種能夠引起建筑物脈動的作用或外界的干擾叫做隨機荷載。 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 車輛以較高速度行駛過橋梁時，由于橋面或軌面的不平整、車輪不圓，以及發動機的抖動或機車的偏心作用等原因，會引起橋梁結構的振動，這種動力效應通常稱為沖擊作用。 SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.（1 1）跳車荷載；）跳車荷載；（2 2）剎車荷載；）剎車荷載；

21、 （3 3）跑車荷載。）跑車荷載。 結構試驗中的支座是支承結構，正確傳力和模擬實際結構試驗中的支座是支承結構，正確傳力和模擬實際荷載圖式的設備，通常由支墩和鉸支座組成。荷載圖式的設備，通常由支墩和鉸支座組成。 1.1.支墩支墩 多用磚塊臨時砌成，支墩上部應有足夠大的、平整的多用磚塊臨時砌成，支墩上部應有足夠大的、平整的支承面，最好在砌筑時要鋪設鋼板。支墩本身的強度必須支承面，最好在砌筑時要鋪設鋼板。支墩本身的強度必須要進行驗算，支承底面積要按地基耐力來復核，保證試驗要進行驗算，支承底面積要按地基耐力來復核，保證試驗時不致發生沉陷或過度變形。時不致發生沉陷或過度變形。SCHOOL OF CIVI

22、L ENGNIEERING. LUT.滾動鉸支座滾動鉸支座固定鉸支座固定鉸支座滾動鉸支座滾動鉸支座固固定定鉸鉸支支座座SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 支座的基本要求支座的基本要求 ： 1.1.必須保證結構在支座處能自由轉動和結構能正確地傳遞力；必須保證結構在支座處能自由轉動和結構能正確地傳遞力； 2.2.鉸支座處的上下墊板要有一定剛度；鉸支座處的上下墊板要有一定剛度； 3.3.滾軸強度的要求；滾軸強度的要求； 4.4.滾軸的長度；滾軸的長度一般取滾軸的長度；滾軸的長度一般取 試件支承處截面寬度。試件支承處截面寬度。 圖3.6.13 受扭試驗轉動支座構造SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.（a a） （b b）柱與壓桿試驗的鉸支座（柱與壓桿試驗的鉸支座（a a）單向鉸支座；（）單向鉸支座；（b b）雙向鉸支座）雙向鉸支座固定鉸支座固定鉸支座SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT. 分配梁是將一個集中力分解成若干個小的集中力的裝置。分配梁不用多跨連續梁形式，均為單跨簡支形式。一般不宜大于3層。分配梁設置示意圖分配梁設置示意圖SCHOOL OF CIVIL ENGNIEERING. LUT.1.1.豎向荷載架豎向荷載架 2.2.水平荷載架水平荷載架