[发明专利]一种多维动静态加载设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种加载设备，尤其是一种在建筑工程领域用于对大型试件进行不同类型试验的大型动静态加载设备。 

背景技术

近年来，随着我国国民经济的持续高速增长，各种建设项目的投资规模也不断扩大，对于建筑行业的要求也越来越高。其中，国内建筑工程领域出现了很多以高、大、特、新为特征的工程建设项目，这些项目突出的特点表现为结构的高度越来越高、跨度越来越大、造型越来越奇特、体系越来越复杂、材料的强度越来越高。目前国内混凝土强度已高达1000MPa、建筑用钢材强度也高达590MPa，而国外甚至已有强度高达1000MPa的建筑用钢投入应用。但是这些新型材料和结构的数据和经验并不完备，尤其在重大工程项目兴建过程中，往往没有成熟的技术经验可借鉴，大部分设计和施工中的关键技术和问题还需要通过试验的方法来验证和解决。 

目前国内多数大型建筑工程结构试验室普遍存在着设备加载能力不足、控制手段落后、检测方法陈旧、试验台座承载能力不够等问题，无法针对某些重大工程项目进行大比例、大尺寸构件和结构模型试验，更无从进行足尺寸构件动静力试验。而如果只进行较小比例和较小尺寸的构件模型试验又存在着试验结果失真、与原型力学性能不符等重大缺陷，给大型复杂工程项目的设计和施工留下了难以预计的安全隐患。 

归纳起来，目前建筑工程领域中现有的试验加载设备主要存在以下不足：1、加载能力严重不足。目前国际及国内大型试验设备最大加载能力虽然已达到约60MN，但仍然无法满足当前和未来重大工程项目的试验检测需求。2、加载手段单一。目前国际和国内现有的大型试验设备加载手段主要有两种：（1）可进行单向压缩或平面内的剪压试验，但无法反应结构的三维特性及地震作用下的动力响应；（2）可针对特定试件(如隔震支座)进行高速、三维加载，但试验机加载空间很小，无法对其它结构构件进行试验。3、大部分大型试验加载设备装卸试件困难、耗时长，导致加载设备利用率低、试验效率低下。 

因此，发明一种可对试样施加大载荷，进行多维加载，易于装卸试件，适用于不同规格和受力状况的大型多维动静态加载设备具有重要意义。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多维动静态加载设备，可广泛用于建筑领域不同试件、不同受力状态的加载，以克服现有技术中设备加载能力低、加载手段单一、通用性差、试验效率低的问题。 

一种多维动静态加载设备，包括由顶横梁、移动横梁、框架立柱、加载平台、底座组成的加载框架，加载平台安装在底座上，在底座上围绕加载平台外侧树立有多个框架立柱，框架立柱顶部固定有顶横梁，在立柱之间安装有沿立柱竖直方向运动的移动横梁，还包括由作动器、电液伺服阀、传感器、蓄能器、控制系统组成的液压系统，所述加载平台由置于其底部和侧面的多组作动器驱动，所述传感器为力和位移传感器。 

所述作动器包括置于加载平台底部驱动其进行z向运动的z向作动器，置于加载平台x向侧面的x向作动器以及置于加载平台y向侧面的y向作动器，其中，z向作动器上设置有z向传感器，x向作动器上设置有x向传感器，y向作动器上设置有y向传感器。 

还包括在实验过程中保持加载平台稳定运动的下压作动器，下压作动器上设置有下压传感器。 

所述顶横梁、框架立柱、底座被固定为一个整体框架，该整体框架垂直方向和水平方向刚度均小于1/2000。 

所述加载平台与底座之间具有动压油膜，使得其间的摩擦系数不大于0.0025。 

所述z向作动器固定连接在加载平台上并在z向随之运动。 

所述x向作动器对称布置在加载平台x向两侧。 

所述y向作动器单向布置在加载平台y向一侧，加载平台y向另一侧设置为用于试件装卸的窗口。 

所述z向作动器、x向作动器和y向作动器执行静态加载。 

所述x向作动器和y向作动器执行动态加载。 

所述z向作动器数量为6支，每支最大载荷为22MN，最大行程250mm；所述x向作动器数量为每侧各3支，每支最大静载荷为15MN，最大动载荷为1MN，最大行程为±500mm；所述y向作动器数量为2支，每支最大静载荷为3MN，最大行程为±1500mm。 

本发明的有益效果是：（1）可进行足尺试件的大吨位加载试验，满足建筑工程领域中试验设备加载能力要求。（2）设备加载方式多样，可完成试件复杂受力状况试验。（3）可在一定连续空间范围内向试件施加约束。（4）设备功能多样，自动化程度高，可在同一设备上完成多种试验，大大提高设备使用效率和试验效率。