[发明专利]一种模型试验动静荷载加载装置

说明书

技术领域

本发明属于土木工程测试仪器的技术领域，涉及一种室内模型试验的加载装置，主要应用于土木工程领域的室内模型试验加载。

背景技术

随着科学技术的进步，对于基础设施建设安全性的要求也日益提高。在重点工程和民生工程建设前，对建（构）筑物在工作环境下的稳定性及安全性评价并以此为依据进行设计优化逐渐成为工程建设中的一个重要步骤，而室内足尺或缩尺模型试验是实现这一目标的重要手段之一。但在试验中如何施加建（构）筑物的工作荷载目前仍是一个技术难题，现有设备存在如下问题：（1）目前室内模型试验加载一般以重物堆载为主，当所需荷载量较大时如采用重物堆载的方法则需要重物数量庞大，不但造成荷载施加(堆砌重物)的困难，而且在试验过程中难以保证绝对安全；（2）另外一种常用的加载方式是大型液压或电磁加载系统，其造价不菲，甚至高达数十万，往往超出一般研究者的承受范围，此外由于系统体积较大，附加设备众多，难以适应小型模型试验的加载要求；（3）在一些建（构）筑物长期服役性能模型试验中需要考虑动力荷载的影响（比如市政供水管道需要考虑地面交通荷载的影响），但目前尚无可以用于室内模型试验的动力加载装置，因而造成模拟建（构）筑物的长期服役性能方面的困难。

发明内容

技术问题：本发明提供一种稳定性好、兼容性好、能满足大部分土木工程领域室内模型试验要求的模型试验动静荷载加载装置。     

技术方案：本发明的模型试验动静荷载加载装置的框架包括相对设置的左立板、右立板和连接所述两块立板顶端的连接件，连接件包括依次连接的左水平板、左宽度调节盒、中心水平板、右宽度调节盒和右水平板，所述左水平板的另一端与左立板的顶端连接，所述右水平板的另一端与右立板的顶端连接，左宽度调节盒和右宽度调节盒的结构相同，左水平板和右水平板的结构相同；中心水平板下侧中心位置设置有气缸，气缸通过设置有调压阀的输气管与高压气源相连接，气缸中设置的活塞的下侧连接有活塞杆，活塞杆穿过气缸下端并连接有加载轴；所述加载轴的下端连接有加载板；气缸通过数据线与计算机控制装置连接。

本发明中，左宽度调节盒的固定板下方设置有水平板连接槽，固定板下侧设置有横向的导轨，水平板连接槽的前后侧壁上设置有水平均匀排列的调节孔；在左水平板上的与左宽度调节盒连接一端设置有横向滑槽和纵向定位孔，所述横向滑槽位于左水平板的上侧，所述导轨嵌入横向滑槽中，所述纵向定位孔和调节孔中穿有固定螺栓，将左水平板与左宽度调节盒固定连接。

本发明加载装置可分为稳定系统和加载系统：（1）稳定系统主要是保证试验过程中整套加载装置自身的稳定性，主要包括：宽度可调节加载装置框架、宽度调节盒及其附属设施。（2）加载系统是利用高压气源对一个大型气缸供气，而气缸输气频率与气压可以通过计算机控制，气缸输出的气压通过活塞作用在荷载板上实现室内模型试验系统的加载。    

有益效果：本发明的装置和现有装置相比，具有以下优点：

本发明的装置通过调节加载框架的宽度可以实现对1.5~3m范围内的试验模型加载，可以适应不同的模型尺寸，具有良好的兼容性。能施加动、静两种荷载，具有很好的实用性。

大型液压或电磁系统因附属设备多(比如液压设备需油泵池)，占地面积大，不适于在小型的室内模型试验中使用，本发明的装置利用高压气源加载，最大加载1MPa，最大频率2Hz，可以轻松实现室内模型试验中各种加载条件，满足大部分土木工程室内模型试验的加载需求，克服了重物堆载在加载大小和规模上的限制，在工程试验中具有较强的灵活性，同时提高了试验过程中的安全性。

本发明装置的配件为常用机械配件，价格便宜，较液压加载和电磁加载在价格上有较大优势。本发明装置利用电信号控制气缸开关的开启与关闭，实现动态加载，具有较好的稳定性和可控性。

附图说明

图1是本发明装置的正面结构图；

图2为本发明装置的侧面结构图；

图3为左宽度调节盒正面剖视结构图；

图4为左宽度调节盒与水平板连接的侧面剖视图；

图5 为左宽度调节盒整体结构图；

图6 为左宽度调节盒整体剖视图；

图7为左水平板纵向剖视图；

图8为左水平板横向剖视图。