一种加载试验系统的制作方法

本实用新型涉及工程构件试验装置技术领域，具体而言，涉及一种加载试验系统。

背景技术：

隔震技术是指通过在工程结构中合理设置隔震装置，达到延长结构基本周期的作用，最终达到降低地震作用和保护主体结构安全的效果。通常需要借助加载试验系统对隔震装置进行加载试验，模拟隔震装置在实际条件下的复杂受力条件，研究实际工作状况下隔震装置的各个方向的刚度性能。现有的加载试验系统对隔震装置的力控制、位移控制、转角控制等控制误差较大，试验结果准确性较低。

技术实现要素：

本实用新型的目的包括提供一种加载试验系统，其控制误差较小，试验结果准确性较高。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实施例提供一种加载试验系统，包括基座以及设置于基座上的试验平台、反力框架、竖向作动器和横向作动器，试验平台转动连接于基座且用于固定试件，竖向作动器用于对试件施加竖直方向的推力或拉力，横向作动器连接于反力框架和试验平台，横向作动器用于对试验平台施加水平方向的力以产生剪力或扭矩。

在可选的实施方式中，竖向作动器连接于反力框架，且竖向作动器位于试验平台的上方以从上方连接于试件。

在可选的实施方式中，反力框架包括多个立柱和可拆卸地连接于多个立柱之间的反力平台，立柱设置于基座，多个立柱围绕试验平台的周向间隔设置，反力平台位于试验平台的上方，竖向作动器连接于反力平台。

在可选的实施方式中，反力平台包括相对设置的连接梁，连接梁的两端分别与立柱通过螺栓连接。

在可选的实施方式中，反力平台的底部设置滑轨，竖向作动器滑动连接于滑轨，滑轨设置有锁定装置，锁定装置用于锁定竖向作动器相对滑轨的位置。

在可选的实施方式中，滑轨延伸至反力平台的外缘。

在可选的实施方式中，加载试验系统包括至少两个横向作动器，至少两个横向作动器沿试验平台的周向布置。

在可选的实施方式中，横向作动器连接于试验平台的外周壁，且横向作动器的延伸方向与试验平台的外周壁相切。

在可选的实施方式中，加载试验系统包括4个横向作动器，4个横向作动器依次垂直设置。

在可选的实施方式中，加载试验系统包括动力装置，动力装置用于为竖向作动器和横向作动器提供动力。

本实用新型实施例的有益效果包括：

加载试验系统包括基座以及设置于基座上的试验平台、反力框架、竖向作动器和横向作动器，试验平台转动连接于基座且用于固定试件，竖向作动器用于对试件施加竖直方向的推力或拉力，横向作动器连接于反力框架和试验平台，横向作动器用于对试验平台施加水平方向的力以产生剪力或扭矩。本加载试验系统在对试件进行测试试验时，将试件固定于试验平台，可通过竖向作动器直接对试件施加竖直方向的力，通过横向作动器直接对试验平台施加水平方向的力以对试件施加剪力或者扭矩，与现有的需要多个倾斜的作动器协同作用以产生所需加载力的方式而言，本加载试验系统简单直接地在竖直方向和水平方向布置作动器以对试件直接施加水平方向和竖向方向的作用力，水平方向和竖直方向两个维度的加载力和位移更方便数据计算，作动器对试件的力控制、位移控制、转角控制等的控制误差更小，进而试验结果准确性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例中加载试验系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中反力框架的竖向剖面图；

图3为本实用新型实施例中反力平台的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中反力框架的横向剖面图。

图标：100-加载试验系统；110-基座；120-试验平台；140-反力框架；141-立柱；142-柱脚；143-反力平台；144-加强板；145-加强肋板；146-连接梁；147-平台本体；148-主梁；149-加强弯折板；150-下连梁；151-滑轨；160-竖向作动器；170-横向作动器；180-动力装置；182-油源；184-液压分站；186-管路；200-试件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参照图1，本实施例提供一种加载试验系统100，包括基座110以及设置于基座110上的试验平台120、反力框架140、竖向作动器160和横向作动器170。试验平台120转动连接于基座110且用于固定试件200。竖向作动器160用于对试件200施加竖直方向的推力或拉力。横向作动器170连接于反力框架140和试验平台120，横向作动器170用于对试验平台120施加水平方向的力以产生剪力或扭矩。

其中，基座110为钢筋混凝土底座，用于固定于试验场地的地面上。反力框架140、试验平台120、竖向作动器160以及横向作动器170均设置在基座110上。

请参照图2，试验平台120为圆柱体的平台，其轴线垂直于基座110。试验平台120通过转轴和轴承转动连接于基座110。试验平台120的上端面用于与试件200连接以将试件200固定，具体可通过螺栓与试件200进行固定连接。在本实施例中，试件200为隔震装置，在其他实施例中，试件200也可以为钢筋混凝土框架等建筑构件。试件200上设置有位移传感器以及角度传感器，以检测试件200的位移和转动数据传送至加载试验系统100的中控装置，中控装置用于控制作动器动作并显示检测数据。

反力框架140包括多个立柱141和可拆卸地连接于多个立柱141之间的反力平台143。立柱141设置于基座110，多个立柱141围绕试验平台120的周向间隔设置，试验平台120位于多个立柱141之间。在本实施例中，共设置有4个沿试验平台120的周向间隔设置的立柱141，每个立柱141均垂直于基座110，俯视视角中4个立柱141之间的连线大致围成正方形。在其他实施例中，也可以是3个立柱141或者5个立柱141，仅需满足反力框架140的结构稳定性即可。每个立柱141的底端分别借助柱脚142与基座110通过螺栓固定，同时为保证立柱141的稳定，立柱141的底部与柱脚142之间还设置有三角形的加强板144。立柱141的截面呈工字型，为保证立柱141的刚度，立柱141的相对两侧的侧面凹槽内设置有多个加强肋板145。

请参照图3，反力平台143位于试验平台120的上方。反力平台143包括相对设置的连接梁146，连接梁146的两端分别与立柱141通过螺栓连接。具体地，反力平台143包括平台本体147、主梁148和连接梁146。平台本体147水平方向上的相对两侧焊接有主梁148，主梁148贴合平台本体147的侧壁。主梁148的两端分别与两侧的连接梁146固定连接，主梁148垂直于连接梁146。在本实施例中，为保证结构强度，主梁148与连接梁146整体浇筑以成一体。在本实施例中，连接梁146的两端与立柱141之间通过螺栓装配固定，连接梁146的两端与立柱141之间设置加强弯折板149，加强弯折板149具有垂直夹角，加强弯折板149同时与立柱141和连接梁146通过螺栓连接。在其他实施例中，也可以采用卡槽固定的装配形式。因此，反力平台143可拆卸地连接于立柱141，从而能够调整反力平台143相对于试验平台120的高度，即可以调整试验空间的高度。

在本实施例中，为保证反力框架140的稳定，相邻立柱141之间还设置有下连梁150，下连梁150设置在立柱141靠近底端的位置且与试验平台120基本齐平。4个下连梁150能够从下方维持四个立柱141的稳定，从而整个反力框架140形成闭合的自平衡受力体系。

竖向作动器160为液压伺服作动器。在本实施例中，竖向作动器160连接于反力框架140，且竖向作动器160位于试验平台120的上方以从上方连接于试件200。

具体地，竖向作动器160连接于反力平台143，且竖向作动器160向下延伸。为方便竖向作动器160能够对试件200施加偏心的拉力或者压力，反力平台143的底部设置滑轨151，竖向作动器160滑动连接于滑轨151。在本实施例中，平台本体147的底面设置滑轨151，滑轨151为直线滑轨，并且滑轨151延伸至反力平台143的外缘。竖向作动器160能够沿滑轨151滑动，从而偏离试件200的中心位置，由此，竖向作动器160不仅能够对试件200的中心施力，也能够对试件200偏离中心的侧部位置施力，进而不仅能够对试件200进行竖向抗压静、动刚度和竖向抗拉静、动刚度测试试验，还能够对试件200进行侧向扭转静、动刚度进行试验，多方面检测试件200的刚度。当做完试验后，可以解除试件200与试验平台120的固定，利用竖向作动器160沿反力平台143的滑动，将试件200从整个反力框架140的内部带至框架边缘，从而更加方便试件200的拆卸。

在其他实施例中，滑轨151也可为曲线滑轨，仅需保证在竖直方向上能够使竖向作动器160能够偏移试件200的中心以施加偏心力即可。另外，滑轨151设置有锁定装置，锁定装置用于锁定竖向作动器160相对滑轨151的位置，从而在确定竖向作动器160的位置后能够使其保持稳定，以保证加载过程的平稳和安全。

锁定装置包括设置在滑轨151上的螺栓孔，当竖向作动器160滑动到位后，竖向作动器160上的螺栓旋紧于螺栓孔即可将竖向作动器160的位置锁定。锁定装置还可以包括抱箍，当竖向作动器160滑动到位后，抱箍穿设竖向作动器160并抱紧于滑轨151从而将竖向作动器160锁定。

在本实施例中，竖向作动器160从试件200的上方进行加载，加载力不会直接传递至基座110和地面上，使得整个加载试验系统100的加载能力不再受制于基座110的强度和地面的承载力限值，可有效降低整体造价。可以理解，在其他实施例中，竖向作动器160也可以位于试验平台120的下方，并且竖向作动器160的一端连接于基座110，另一端连接于试验平台120，此时也可以对试件200进行竖向施力。由于试验平台120被竖向作动器160完全支承，因此需要保证竖向作动器160的结构强度，或者限制试件200的质量。

请参照图4，加载试验系统100包括至少两个横向作动器170，至少两个横向作动器170沿试验平台120的周向布置。横向作动器170为液压伺服作动器。横向作动器170水平设置。在本实施例中，加载试验系统100包括4个横向作动器170，每个横向作动器170的一端通过万向连杆及连接头连接于下连梁150，另一端也通过万向连杆和连接头连接于试验平台120，从而当试验平台120带动试件200转动时，横向作动器170可随之变化方向以适应试验平台120的转动。在本实施例中，横向作动器170连接于试验平台120的外周壁，且横向作动器170的延伸方向与试验平台120的外周壁相切，从而最直接地为试件200提供扭矩。在其他实施例中，也可以使得横向作动器170连接于试验平台120的底面，仅需保证能够产生足够扭矩即可。4个横向作动器170与4个下连梁150一一对应连接，从而在自然状态下4个横向作动器170依次垂直设置，并且4个横向作动器170在周向上的朝向一致。当4个横向作动器170共同作用时可使得试件200产生扭矩，当其中任意两个相对设置的横向作动器170同步作用时可对试件200施加剪力。在其他实施例中个，也可以仅设置两个横向作动器170，两个横向作动器170可相对设置，从而能够对试件200施加剪力。横向作动器170上设置力传感器以检测施力情况，将相关数据传送至中控装置。

此外，加载试验系统100包括动力装置180，动力装置180用于为竖向作动器160和横向作动器170提供动力。动力装置180包括油源182、连接于油源182的液压分站184以及连接于液压分站184的管路186，管路186连接于竖向作动器160以及横向作动器170，竖向作动器160和横向作动器170均为液压伺服作动器，油源182用于提供液压油，液压分站184将液压油经管路186输送至各作动器，以为各作动器提供动力。

加载试验系统100的工作过程如下：

将试件200固定在试验平台120上，且将试件200的上端与竖向作动器160固定连接在一起。通过中控装置控制竖向作动器160和横向作动器170以对试件200进行加载，以模拟试件200在实际情况下的复杂受力。主要可模拟的受力情况如下：

(1)竖向作动器160上下推动试件200，向其施加竖直方向的压(拉)力，可测试得到试件200的竖向抗压(拉)静、动刚度；

(2)在竖向作动器160施加一定压力或拉力的同时，4个横向作动器170中的任意一对相对设置的2个横向作动器170在水平方向同步推(拉)试验平台120，对试件200施加水平剪力，可测试得到不同压(拉)应力情况下试件200的水平剪切静、动刚度；

(3)4个横向作动器170同时施加沿周向同方向的推力或拉力，可绕轴向对试件200施加扭矩，可测试得到试件200的轴向扭转静、动刚度，并且该工况中可同时施加一定的垂向拉力或压力，研究该工况下拉力或压力的相关性影响；

(4)竖向作动器160沿滑轨151移动一定的距离偏离试件200的中心后，对试件200施加竖向压力及拉力，可测试得到试件200的侧向扭转静、动刚度；

(5)以上各组工程也可自由组合。

在以上试验过程中，可通过力传感器、位移传感器以及角度传感器进行数据检测并将数据发送至中控装置。上述加载试验系统100的加载能力范围如下：竖向压力为0至30000kn；竖向拉力为0至5000kn；水平力(静态)为-5000kn至5000kn；水平力(动态)为-3000kn至3000kn；竖向位移为-500mm至500mm；水平位移为-1000mm至1000mm；绕试验平台120的轴向旋转角度为-20°至20°；绕任意水平轴旋转角度为-20°至20°。整个系统的加载能力较高。

加载试验系统100在对试件200进行测试试验时，将试件200固定于试验平台120，可通过竖向作动器160直接对试件200施加竖直方向的力，通过横向作动器170直接对试验平台120施加水平方向的力以对试件200施加剪力或者扭矩。与现有的需要多个倾斜的作动器协同作用以产生所需加载力的方式而言，加载试验系统100采用简单直接地在竖直方向和水平方向布置作动器以对试件200直接施加水平方向和竖向方向的作用力，水平方向和竖直方向两个维度的加载力和位移更方便数据计算，作动器对试件200的力控制、位移控制、转角控制等的控制误差更小，进而试验结果准确性更高。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。