CN107192525A - 一种土木工程结构抗震试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种土木工程结构抗震试验装置，包括支撑体，支撑体的上方连接有底盘，底盘上通过横向滑轨连接有上拖板，上拖板通过纵向滑轨连接有加载箱，加载箱内的下底面上开设有横向滑槽，横向滑槽内滑动连接滑块，滑块上设有直线电机，滑块上方还固定电机，电机上连接有变频器，电机的输出轴上设有转盘，转盘上设有位置可调的加载质量块，加载质量块的规格有多种，可从转盘上拆装和替换，加载箱上设有转台，转台上设有装夹装置；该试验装置还包括贴在试验件上的与控制器电连接的检测元件。本发明能模拟地震和风能对实验的模型产生震动的影响，并采集相关数据进行分析，对设计过程中的裕量系数的选择，抗震材料的选择等提供可行性参考，实用性强。

Description

一种土木工程结构抗震试验装置
技术领域
本发明涉及土木工程的实验装置技术领域，特别涉及一种土木工程结构抗震试验装置。
背景技术
土木建筑工程的安全责任重大，轻则产生经济损失，重则危及生命安全，所以做好土木工程的安全设计很重要，在土木工程结构的设计过程中，针对土木工程结构所做的安全试验可以为设计提供可靠性参考意见，对设计工作来说非常重要。危及土木工程安全的几大影响因素中，震动的影响最为明显，提供抗震试验数据尤为重要。目前，能提供单一方向或者水平竖直组合的输入方式，对土木工程结构进行抗震试验的数据的平台较多，但是这种实验提供的数据是不全面的，也不能真实的反应振动的具体情况，而能模拟大自然中的地震和风能对实验的模型产生震动的影响，并采集相关数据，然后将数据送入控制器综合对比后进行分析，提供地震和风能对土木工程结构的影响的可行性参考数据的实验设备近乎空白，满足不了设计中愈来愈高的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种土木工程结构抗震试验装置，以解决上述提到的所有问题。
本发明的技术方案是：一种土木工程结构抗震试验装置，包括支撑体，支撑体的上方通过多个弹性件连接有底盘，所述底盘上通过横向滑轨连接有上拖板，所述上拖板通过纵向滑轨连接有加载箱，所述加载箱内的下底面上开设有横向滑槽，横向滑槽设置在下底面的中间位置，所述横向滑槽内滑动连接滑块，滑块上设置有用于驱动滑块在横向滑槽内滑动的直线电机，滑块上还固定有电机，电机上连接有变频器，所述电机的输出轴上设置有转盘，所述转盘上设置有位置可调的加载质量块，所述加载质量块的规格有多种，可从转盘上拆装和替换，所述加载箱上设置有转台，转台上设置有用于夹持和固定模型位置的装夹装置；支撑体的侧边设置有供电模块和控制器，所述直线电机、电机、变频器均与控制器连接，所述直线电机、电机通过控制开关和供电模块电连接；该试验装置还包括贴在试验件上的检测元件，所述检测元件与控制器电连接。
较佳地，弹性件为弹簧。
较佳地，加载箱的右侧面开设有通口，所述通口上铰接有可开合的盖，盖的一端设置有与加载箱的右侧面进行连接的锁合装置。
较佳地，转盘上开设有若干距离转盘的中心轴位置不等的安装孔，所述加载质量块通过螺钉连接在转盘上的安装孔上。
较佳地，支撑体的下方设置有减震装置，所述减震装置是ROSTA橡胶弹簧减震装置。
较佳地，检测元件是电涡流传感器和压电加速度计。
较佳地，控制器为单片机，型号为STC12C5A08AD。
较佳地，支撑体上还设置有箱体，所述箱体的侧面设有透明观测窗，所述观测窗的材料为加强钢化玻璃。
较佳地，箱体内部的顶面固定伸缩杆，所述伸缩杆下端设置有通过控制开关和供电模块电连接的鼓风机。
较佳地，伸缩杆采用液压缸。
本发明的有益效果：本发明提供的一种土木工程结构抗震试验装置，能模拟大自然中的地震和风能对实验的模型产生震动的影响，并采集相关数据，然后将数据送入控制器综合对比后进行分析，提供地震和风能对土木工程结构的影响的可行性参考数据，对设计过程中的裕量系数的选择，抗震材料的选择等提供可行性参考，实用性强。
附图说明
图1为本发明的整体结构的示意图；
图2为本发明的内部结构的俯视图。
附图标记说明：
1、减震装置；2、弹性件；3、加载箱；4、滑块；5、加载质量块；6、转盘；7、电机；8、底盘；9、装夹装置；10、转台；11、上拖板；12、支撑体；13、伸缩杆；14、鼓风机；15、箱体。
具体实施方式
下面结合附图1和图2，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
参见图1和图2，本发明实施例提供了一种土木工程结构抗震试验装置，包括支撑体12，支撑体12的上方通过多个弹性件2连接有底盘8，所述底盘8上通过横向滑轨连接有上拖板11，所述上拖板11通过纵向滑轨连接有加载箱3，所述加载箱3内的下底面上开设有横向滑槽，横向滑槽设置在下底面的中间位置，所述横向滑槽内滑动连接滑块4，滑块4上设置有用于驱动滑块4在横向滑槽内滑动的直线电机，滑块4上还固定有电机7，电机7上连接有变频器，所述电机7的输出轴上设置有转盘6，所述转盘6上设置有位置可调的加载质量块5，所述加载质量块5的规格有多种，可从转盘6上拆装和替换，所述加载箱3上设置有转台10，所述转台10上设置有用于夹持和固定模型位置的装夹装置9；所述支撑体12的侧边设置有供电模块和控制器，所述直线电机、电机7、变频器均与控制器连接，所述直线电机、电机7通过控制开关和供电模块电连接；该试验装置还包括贴在试验件上的检测元件，所述检测元件与控制器电连接。
进一步地，弹性件2为弹簧。
进一步地，加载箱3的右侧面开设有通口，所述通口上铰接有可开合的盖，盖的一端设置有与加载箱3的右侧面进行连接的锁合装置，打开盖后，可以方便的更换加载质量块的规格，以及调整加载质量块的位置。
进一步地，转盘6上开设有若干距离转盘6的中心轴位置不等的安装孔，所述加载质量块5通过螺钉连接在转盘6上的安装孔上。
进一步地，支撑体12的下方设置有减震装置1，所述减震装置1是ROSTA橡胶弹簧减震装置。
进一步地，检测元件是电涡流传感器和压电加速度计。
进一步地，控制器为单片机，型号为STC12C5A08AD。
进一步地，支撑体12上还设置有箱体15，所述箱体15的侧面设有透明观测窗，所述观测窗的材料为安全性高的加强钢化玻璃。
进一步地，箱体15内部的顶面固定伸缩杆13，所述伸缩杆13下端设置有通过控制开关和供电模块电连接的鼓风机14。
进一步地，伸缩杆13采用液压缸。
本发明所提供的装置，在使用时，将土木工程结构的试验件用装夹装置固定在转台上，并将检测元件贴在土木工程结构的上面，再启动装置。
启动装置后，上拖板可以借助电机驱动在底盘上横向移动，加载箱可以借助电机驱动在上拖板上纵向移动；加载箱内部的下表面上开设有横向横向滑槽，横向滑槽内滑动连接的滑块上设置有用于驱动滑块在横向滑槽内滑动的直线电机，滑块的位置变化，距离转盘的中心的位置就发生变化，配合转台的转动，即可实现加载的位置的变化。
滑块上固定有连接有变频器的电机，通过调节变频器的频率，或者调节转盘上的加载质量块的规格，或者调节加载质量块距转盘中心轴的距离，就可以调节系统输入的载荷的变化。
系统输入的载荷频率和加速度可以通过控制器控制执行的相关电机来执行，具体的可以通过数字式的变频控制仪来进行，从而实现变速及加速度的大小的变化，根据需要可以将不在水平和竖直两个方向上的力利用投影关系求出水平和竖直的两个轴上的分力，然后，通过在水平和竖直两个方向上同时施加分力来观察其作用下的震动的影响。
箱体内部的顶面固定伸缩杆，伸缩杆可根据需要调节高度。伸缩杆的下端固定有鼓风机，可以提供风力以供模拟研究。
作为本发明的一个优选方案，鼓风机可以设置为多个，鼓风机的吹风口可以摆动，从而吹出去的风的方向可变。
作为本发明的一个优选方案，鼓风机上连接着变频器，通过调节变频器的频率使得鼓风机吹出来的风的风力大小也能调节。
实验中，可以进行模拟单一的地震作用下产生的震动对土木工程结构的影响，也可以单一的模拟风力作用下产生的震动对土木工程结构的影响，还可以同时模拟，考察两者综合作用下对土木工程结构的震动影响，分析数据为设计提供参考数据。
综上所述，本发明提供的一种土木工程结构抗震试验装置，能模拟大自然中的地震和风能对实验的模型产生震动的影响，并采集相关数据，然后将数据送入控制器综合对比后进行分析，提供地震和风能对土木工程结构的影响的可行性参考数据，对设计过程中的裕量系数的选择，抗震材料的选择等提供可行性参考，实用性强，值得推广。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种土木工程结构抗震试验装置，包括支撑体(12)，其特征在于，所述支撑体(12)的上方通过多个弹性件(2)连接有底盘(8)，所述底盘(8)上通过横向滑轨连接有上拖板(11)，所述上拖板(11)通过纵向滑轨连接有加载箱(3)，所述加载箱(3)内的下底面上开设有横向滑槽，横向滑槽设置在下底面的中间位置，所述横向滑槽内滑动连接滑块(4)，滑块(4)上设置有用于驱动滑块(4)在横向滑槽内滑动的直线电机，滑块(4)上还固定有电机(7)，电机(7)上连接有变频器，所述电机(7)的输出轴上设置有转盘(6)，所述转盘(6)上设置有位置可调的加载质量块(5)，所述加载质量块(5)的规格有多种，可从转盘(6)上拆装和替换，所述加载箱(3)上设置有转台(10)，所述转台(10)上设置有用于夹持和固定模型位置的装夹装置(9)；所述支撑体(12)的侧边设置有供电模块和控制器，所述直线电机、电机(7)、变频器均与控制器连接，所述直线电机、电机(7)通过控制开关和供电模块电连接；该试验装置还包括贴在试验件上的检测元件，所述检测元件与控制器电连接。
2.如权利要求1所述的一种土木工程结构抗震试验装置，其特征在于，所述弹性件(2)为弹簧。
3.如权利要求1所述的一种土木工程结构抗震试验装置，其特征在于，所述加载箱(3)的右侧面开设有通口，所述通口上铰接有可开合的盖，盖的一端设置有与加载箱(3)的右侧面进行连接的锁合装置。
4.如权利要求1所述的一种土木工程结构抗震试验装置，其特征在于，所述转盘(6)上开设有若干距离转盘(6)的中心轴位置不等的安装孔，所述加载质量块(5)通过螺钉连接在转盘(6)上的安装孔上。
5.如权利要求1所述的一种土木工程结构抗震试验装置，其特征在于，所述支撑体(12)的下方设置有减震装置(1)，所述减震装置(1)是ROSTA橡胶弹簧减震装置。
6.如权利要求1所述的一种土木工程结构抗震试验装置，其特征在于，所述检测元件是电涡流传感器和压电加速度计。
7.如权利要求1所述的一种土木工程结构抗震试验装置，其特征在于，所述控制器为单片机，型号为STC12C5A08AD。
8.如权利要求1所述的一种土木工程结构抗震试验装置，其特征在于，所述支撑体(12)上还设置有箱体(15)，所述箱体(15)的侧面设有透明观测窗，所述观测窗的材料为加强钢化玻璃。
9.如权利要求8所述的一种土木工程结构抗震试验装置，其特征在于，所述箱体(15)内部的顶面固定伸缩杆(13)，所述伸缩杆(13)下端设置有通过控制开关和供电模块电连接的鼓风机(14)。
10.如权利要求9所述的一种土木工程结构抗震试验装置，其特征在于，所述伸缩杆(13)采用液压缸。
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