[发明专利]一种土木工程阵列加载试验系统

说明书

技术领域

本发明属于土木工程结构试验加载系统技术领域，涉及加载试验系统，尤其适用于土木工程压加载试验。

背景技术

目前公知的土木工程结构试验加载系统，尤其土木工程压剪试验加载系统，常规的加载方法为：竖向布置一直作动器，模拟重力荷载，水平布置一只作动器模拟剪力，两只作动器同时对试件进行加载。在水平作动器动作时，试件发生变形，试件的加载点在水平方向、竖直方向都有移动，为保证竖向作动器能始终垂直于加载点，而且能保持设定的荷载，竖向作动器就要跟随加载点做水平、竖向的拟合曲线轨迹跟动，由于加载点移动轨迹的不可精确预测性以及摩擦力的影响，竖向作动器随动的精度和实时性无法得到有效保障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阵列加载试验系统，该系统不仅能实现土木工程结构压剪试验加载，而且能很好的解决竖向作动器跟随加载点做水平、竖直两个方向拟合曲线轨迹跟动的精确性和实时性，同时，该系统还能满足更加复杂的加载试验要求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种土木工程阵列加载试验系统，包括反力框架、一竖向作动单元、至少一水平作动单元以及一加载梁；

所述竖向作动单元布置于所述加载梁上方，其包括竖直平行布置的至少两只竖向作动器，所述反力框架、竖向作动单元以及加载梁构成连杆机构；

所述水平作动单元布置于所述加载梁侧边，每组水平作动单元包括至少一只水平布置的水平作动器；

所述竖向作动器与所述水平作动器的两端分别与所述反力框架、加载梁铰接连接。

进一步的，所述连杆机构为平面连杆机构或空间连杆机构。

优选的，所述的加载试验系统包括两组水平作动单元，所述两组水平作动单元布置在水平面上相互垂直的两个方向上。

每组水平作动单元中，所述水平作动器平行布置。

所述竖向作动器的规格相同设置，所述水平作动器的规格相同设置。

所述竖向作动器、水平作动器两端的铰接连接方式为耳板销钉销铰连接或球铰连接。

所述连杆机构为平面连杆机构时，所述加载梁具有附加平面外约束以使所述加载梁在水平作动单元的作动平面内运动。

所述加载梁与试件直接连接。

所述加载梁与试件的连接面上设有多个连接件。

所述连接件为连接孔。

所述加载梁与试件相连的连接面为平面。

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：

反力框架上竖向布置一组竖向作动单元，竖向作动单元中包括至少两只竖向作动器，竖向作动器两端与反力框架、加载梁铰接连接，水平布置至少一组水平作动单元，水平作动单元包括至少一只水平作动器，水平作动器的两端也与反力框架，加载梁铰接连接。试件直接与加载梁相连，试件所受到的加载力为所有作动器的合力，至少两只竖向作动器同反力架、加载梁组成的连杆机构(平面连杆机构与空间连杆机构)。

当试验加载时，竖向加载单元实行位移控制加载，其做同步、相同的动作，竖向作动器的加载力通过加载梁作用于试件上，试件竖直方向所受的加载力为竖向作动器对加载梁竖向加载力的合力。

水平作动器动作时，加载点会同时发生竖向、水平位移，此时，竖向作动器在伸长一定长度的同时，同反力架、加载梁组成的连杆机构，就会由原来的长方形(多边柱体)变成平行四边形(倾斜的多边柱体机构)，水平作动器的伸长量由试验人员设定，竖向作动器的伸长量由加载梁的水平位移量、加载梁对试件的加载力共同决定。这样就在无摩擦力影响、无跟动模块的情况下，实现了压剪试验加载，或根据不同的控制算法完成其他复杂的试验加载。

附图说明

图1为阵列加载系统第一实施例初始状态的结构示意图。

图2为图1所示阵列加载系统进行压剪试验的结构示意图。

图3为图1所示阵列加载系统进行扭转加载的结构示意图。

图4为平面内的连杆加载系统侧向支撑结构示意图。

图5为阵列加载系统第二实施例初始状态的结构示意图。

图6为图5所示阵列加载系统进行压剪试验的结构示意图。

图7为图5所示阵列加载系统进行扭转加载的结构示意图。

图8为阵列加载系统第三实施例初始状态的结构示意图。

其中：1为反力框架；2为第一竖向作动器；3为第二竖向作动器；4为加载梁；5为水平作动器；6为试件；7第三竖向作动器；8侧向支撑。

具体实施方式