第二章結構試驗荷載模擬技術作用于工程結構上的荷載荷載又稱為作用，可分為直接作用和間接作用。一、概述作用直接作用間接作用結構自重建筑物面的活荷載機械設備的振動荷載橋梁上的車輛振動荷載地震等荷載等溫度變化混凝土收縮支座沉降等荷載模擬技術

通過一定的設備與儀器，以最接近真實的模擬荷載再現各種荷載結構的作用。荷載模擬方法主要有重物直接加載法、液壓加載法、機械加載法、慣性力加載和電磁激振加載方法等。加載設備基本要求1）試驗荷載的作用，應符合實際荷載作用的傳遞方式，能使被試驗結構、構件再現其實際工作狀態的邊界條件，使截面或部位產生的內力與設計計算等效。2）產生的荷載值應當明確，滿足試驗的準確度，除模擬動力作用之外，荷載值應能保持相對穩定，不會隨時間、環境條件的改變和結構的變形而變化。3）加載設備本身應有足夠的承載力和剛度，并有足夠的儲備，保證使用安全可靠。4）加載設備不應參與結構工作，以致改變結構的受力狀態或使結構產生次應力。5）應能方便調節和分級加(卸)載，易于控制加(卸)載速率，分級值應能滿足精度要求。6）盡量采用先進技術，滿足自動化的要求，減輕勞動強度，方便加載，提高試驗效率和質量。二、重力模擬荷載重力加載利用物體本身的重量施加于結構作為荷載，又分為直接重力加載和間接重力加載。加載物體

1）實驗室：標準鑄鐵砝碼、混凝土立方試塊、水等；

2）現場：砂、石、磚塊等或鋼錠、鑄鐵、廢構件等。直接重力加載法

1）直接放在結構表面上形成均布荷載；

2）重物置于荷載盤上，通過吊盤形成集中荷載；

3）借助鋼索和滑輪導向，對結構施加水平荷載；

4）大面積平板結構，可采用水作試驗荷載。間接重力加載法利用杠桿將荷重放大后作用在結構上。重力加載系統優缺點

優點：設備簡單、取材方便、荷載恒定及加載形式靈活。缺點：荷載量不能很大，操作笨重而費工。雙向作用液壓加載器三、液壓模擬加載組成加荷千斤頂（加載器）、油泵控制臺和荷載架等。液壓加載器手動液壓加載器單向作用液壓加載器1、千斤頂液壓加載系統1）手動液壓加載系統2）同步（異荷）液壓加載系統液壓加載系統千斤頂加載系統試驗機2、試驗機加載系統1）材料萬能試驗機2）結構長柱試驗機組成：液壓操縱臺、大噸位液壓加載器和試驗機架。

3）臥式結構試驗機4）結構疲勞試驗機組成：脈動發生系統控制系統和千斤頂工作系統。脈動工作原理：飛輪帶動曲柄動作時，使脈動器上下移動而產生脈動油壓。電液伺服液壓加載系統

1）系統工作原理組成：液壓源、控制系統和執行系統。系統可將荷載、應變和位移等物理量作為控制參數，實行自動控制。液壓加載器：單缸雙油腔結構，尾座內腔和活塞前端分別裝有位移和荷載傳感器，能自動記量和發出反饋信號。2）電液伺服閥的工作原理電液伺服閥直接安裝于液壓加載器上。當電液伺服閉環回路中的電信號輸入線圈時，銜鐵發生偏轉，帶動一擋板偏移，兩邊噴嘴油流量失去平衡，壓力改變，高壓油進入加載器的油腔使活塞工作，滑閥的移動帶動反饋桿偏轉，使另一擋板反方向偏轉，同時產生恢復力，當偏轉力和恢復力相等時，滑閥停止移動。3）優缺點優點：響應快、靈敏度高、量測與控制精度好，出力大、波形多、頻帶寬、可與計算機聯機等。缺點：投資較大、維護費用高，使用受到一定限制。4）應用可以做靜態、動態、低周疲勞和地震模擬振動臺試驗及利用造波機用于海洋結構試驗等。2.4其他加載技術機械機具加載機械加載機具：絞車、卷揚機、倒鏈、花籃螺絲、螺旋千斤頂及彈簧等。絞車、卷揚機和倒鏈葫蘆：通過繩索遠距離對高聳結構等施加拉力。花籃螺絲：加載值較小時使用。彈簧和螺旋千斤頂：適用于施加長期荷載。機械機具加載設備簡單、索具加載時易改變方向。但荷載值較小。氣壓模擬加載2）用真空泵抽出試件與臺座圍成的封閉空間的空氣，形成大氣壓力差對試件施加均勻荷載。1）用空氣壓縮機對氣包充氣，給試件施加均勻荷載。優缺點優點：加、卸載方便，荷載穩定，安全構件破壞時能自動卸載，構件外表面便于觀察與安裝儀表。缺點：內表面無法直接觀察。2.5結構試驗荷載支承裝置支座與支敦

1）支座：按作用方式不同可分為滾動鉸支座、固定鉸支座球鉸支座和刀口支座。鉸支座一般用鋼材制作。鉸支座的基本要求：1）必須保證結構在支座處能自由轉動。2）必須保證結構在支座處力的傳遞。長度：厚度：支承墊板（上墊板可預埋）尺寸：寬度：b≥構件支承處的寬度支座反力試件抗壓強度設計值滾軸中心至墊板邊緣距離墊板鋼材強度設計值滾軸尺寸長度：試件支承處截面寬度直徑：參照表2-1選用，且按下式進行驗算。滾軸材料彈性模量滾軸半徑簡支構件和連續梁支座：一端為固定鉸支座，其它為滾動鉸支座。安裝時各支座軸線應彼此平行并垂直于試件構件的縱軸線，各支座間的距離取為構件的計算跨度。四角支承板支座四邊支承板支座受扭構件兩端的支座受壓構件兩端的支座2）支敦材料：鋼材或鋼筋混凝土，現場常用磚砌成。雙向板在兩個跨度方向的高差和偏差應滿足上述要求。(3)連續梁各中間支敦應采用可調式支敦，按支敦反力的大小調節支敦高度。

基本要求：(1)支敦和地基總變形量不宜超過試件撓度的1/10。試驗使用兩個以上支敦時，各支敦應具有相同的剛度。(2)單向簡支試件的兩個鉸支座的高差應符合設計要求，其偏差不宜大于試件跨度的1/50。反力裝置

1）豎向反力裝置組成：垂直加荷架、千斤頂連接件和試驗臺座等。

(1)加荷架：包括立柱、橫梁、大梁、地腳錨栓等。移動式：千斤頂可掛在橫梁上，橫梁可上下移動，架子底部設置有四個滾輪，可自由行走。組合式：(2)試驗臺座基本要求:①具有足夠的強度和整體剛度。②動力試驗臺座還應有質量和耐疲勞強度。③靜力臺座和動力臺座同時存在時，兩者應分離設置。按結構構造不同分類:①槽式試驗臺座②地錨式試驗臺座③箱形試驗臺座④槽、錨式試驗臺座⑤抗彎式試驗臺座⑥空間桁架式試驗臺座(3)加載器連接件靜力試驗時，只要使千斤頂與試件給加荷架之間保持穩定即可。抗震試驗時，千斤頂與橫梁之間需安裝滾動輥軸。2）水平反力裝置組成：反力墻（架）與千斤頂水平連接件。