CN109696305A - 一种电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***，包括双门式加载框架、L型加载梁、底座板、水平加载作动器、垂向加载作动器和控制器；双门式加载框架和底座板固定于反力地基上，软钢阻尼器试样设置于底座板的顶部，L型加载梁的横向梁设置于软钢阻尼器试样的顶部；水平加载作动器一端反力墙连接，另一端端与L型加载梁的竖向梁连接；垂向加载作动器一端与双门式加载框架的顶部横梁滑动连接，另一端与L型加载梁的横向梁顶部连接；控制器与水平加载作动器、垂向加载作动器连接；本发明提供的电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***具有试验结果准确性高，阻尼器试样安装方便，且装置成本低的优点。

Description

一种电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***

技术领域

本发明涉及建筑用试验装置技术领域，特别是涉及一种电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***。

背景技术

工程结构减震控制是工程结构抗震的一个新领域。该技术不是采用加强结构的传统抗震方法来提高结构的抗震能力，而是通过调整改变结构动力参数的途径，以明显衰减结构的振动反应，有效地保护结构内部设施在强地震中的安全，已越来越广泛地应用在工程结构的抗震、抗风、减震、降噪等领域中，显示出明显效果，取得了巨大的社会效益和经济效益，为工程结构减震提供了一条崭新的途径，比传统的抗震方法更加有效、合理和经济。

消能减震是指在结构中安装阻尼器，通过阻尼器消耗地震输入的能量，减小房屋地震反应，也是一种消耗地震能量的“软”抗震技术。阻尼器或阻尼装置属“非结构构件”，即非承重构件，其功能仅是在结构变形过程中起到消能作用，对结构的承载力和稳定性不构成任何影响或威胁。所以，消能减震结构体系是一种非常安全可靠的结构减震体系。

软钢阻尼器就是一种典型的抗震耗能装置，用于降低地震对建筑结构的损害；软钢阻尼器的试验主要是测出阻尼器的滞回曲线，获得其耗能数据；传统软钢阻尼器试验装置采用四连杆机构保证上下压板的平行，在为阻尼器施加水平载荷产生水平位移时，自动适应垂向高度的变化，使阻尼器产生水平变形，进而测出阻尼器的耗能曲线。

上述试验装置的缺点主要由以下几个方面：

1)、横梁的重量直接加在阻尼器上，大吨位阻尼器的钢结构横梁为了保证刚度，自身也有很大的重量，会影响试验结果的准确性。

2)、阻尼器试验装置上下加载横梁的平行度直接受连杆机构加工精度的影响。如果连杆机构的加工精度不高，就保证不了上下加载板的平行，从而影响试验精度。

3)、阻尼器受水平载荷的同时，会产生出平面的变形，使得连杆机构承受附加的扭转载荷，导致连杆机构的扭转变形，进而影响连杆机构的平稳工作。

4)连杆机构和上横梁连为一体，自身重量很大，只能依靠起重装置调整试验空间，影响了阻尼器试样的安装的方便程度，增加了试验成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***，以解决上述现有技术存在的问题，具有试验结果准确性高，阻尼器试样安装方便，且装置成本低的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***，包括双门式加载框架、L型加载梁、底座板、水平加载作动器、垂向加载作动器和控制器；

所述双门式加载框架和所述底座板固定于反力地基上，软钢阻尼器试样设置于所述底座板的顶部，所述L型加载梁的横向梁设置于所述软钢阻尼器试样的顶部；所述水平加载作动器的尾端与反力墙连接，所述水平加载作动器的活塞杆端与所述L型加载梁的竖向梁连接；

所述垂向加载作动器的底端与所述双门式加载框架的顶部横梁滑动连接，所述垂向加载作动器的活塞杆端与所述L型加载梁的横向梁顶部连接，所述垂向加载作动器与所述双门式加载框架的顶部横梁之间只有一个沿所述水平加载作动器加载方向的自由度；所述控制器与所述水平加载作动器、所述垂向加载作动器连接。

优选地，所述水平加载作动器与所述反力墙和所述L型加载梁之间均通过关节铰连接。

优选地，所述垂向加载作动器与所述L型加载梁通过球铰连接。

优选地，所述垂向加载作动器与所述双门式加载框架通过跟动底座连接，所述跟动底座包括底座、直线导轨、滑块和滑动板，所述底座固定于所述双门式加载框架的顶部横梁上，所述直线导轨固定于所述底座的底部，所述滑动板固定于所述垂向加载作动器上，所述滑块设置于所述滑动板顶部，且所述滑块与所述直线导轨配合设置。

优选地，所述垂向加载作动器并列设置有两台。

优选地，所述控制器为三通道电液伺服控制器。

优选地，所述双门式加载框架和所述底座板均通过锚栓固定在反力地基上。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

1、本发明提供的电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***，L形加载梁的重量由垂向加载作动器承担，不会直接加在阻尼器上，提高了试验的准确度。

2、本发明提供的电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***试验过程中，在试样产生水平变形后，垂向作动器以闭环控制的方式跟随试样产生的垂向位移，在保证L形加载梁始终与承载底座板平行的同时，不对试样产生附加的垂向力。

3、本发明提供的电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***，L形加载横梁的平行度不再受连杆机构加工精度的影响，可以通过调整2个垂向加载作动器的位移输出精确控制，误差范围不大于0.1mm，保证了上下加载板的平行度。

4、本发明提供的电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***，垂向加载作动器具有很高的抗侧向力能力，限制了软钢阻尼器受力后的出平面变形，提高了试验结果的准确性。

5、本发明提供的电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***，垂向作动器具有500mm的行程范围，可以用控制器精确控制L形加载梁的垂向位置，方便了试样的安装与拆卸，提高了试验效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***的立体结构示意图；

图2为本发明中跟动底座的立体结构示意图；

图3为本发明中电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***实验过程示意图；

图中：1-双门式加载框架、2-L型加载梁、3-底座板、4-水平加载作动器、5-垂向加载作动器、6-反力地基、7-软钢阻尼器试样、8-反力墙、9-关节铰、10-球铰、11-跟动底座、12-底座、13-直线导轨、14-滑块、15-滑动板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***，以解决现有技术存在的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例提供了一种电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***，如图1所示，包括双门式加载框架1、L型加载梁2、底座板3、水平加载作动器4、垂向加载作动器5和控制器；

双门式加载框架1和底座板3固定于反力地基6上，软钢阻尼器试样7设置于底座板3的顶部，L型加载梁2的横向梁设置于软钢阻尼器试样7的顶部；水平加载作动器4的尾端与反力墙8连接，水平加载作动器4的活塞杆端与L型加载梁2的竖向梁连接；

垂向加载作动器5的底端与双门式加载框架1的顶部横梁滑动连接，垂向加载作动器5的活塞杆端与L型加载梁2的横向梁顶部连接，垂向加载作动器5与双门式加载框架1的顶部横梁之间只有一个沿水平加载作动器4加载方向的自由度；控制器与水平加载作动器4、垂向加载作动器5连接。

于本具体实施例中，水平加载作动器4与反力墙8和L型加载梁2之间均通过关节铰9连接；用于对软钢阻尼器试样7的水平往复加载，获取滞回曲线。

本实施例中，垂向加载作动器5并列设置有两台，用于控制L型加载梁2的水平姿态和垂向位置；具体的，垂向加载作动器5的活塞杆端与L型加载梁2通过球铰10连接；为了实现垂向加载作动器5底部与双门式加载框架1的顶部横梁之间的滑动连接，垂向加载作动器5与双门式加载框架1通过跟动底座11连接，如图2所示，跟动底座11包括底座12、直线导轨13、滑块14和滑动板15，底座12固定于双门式加载框架1的顶部横梁上，直线导轨13固定于底座12的底部，滑动板15固定于垂向加载作动器5上，滑块14设置于滑动板15顶部，且滑块14与直线导轨13配合设置，使滑块14能够带动垂向加载动作器5沿着直线导轨13滑动。

本实施例中，直线导轨13只有一个沿水平加载作动器4加载方向的自由度，使得2台垂向加载作动器5可以跟随水平加载作动器4沿水平加载方向往复运动，直线导轨13的摩擦系数低于0.2％，垂向负荷很小的情况下不影响水平加载精度。

本实施例中，控制器(图中未示出)为三通道电液伺服控制器，可以同时控制三台作动器同步或异步工作；控制目标有两个，一个是控制水平加载作动器4往复加载；另外一个是控制两台垂向加载作动器5在保持位置相等的同时，垂向负载的合力等于L型加载梁2的重量，即保证软钢阻尼器试样7只承受水平剪切力而没有垂向力，保证试验过程中软钢阻尼器试样7的上下平面始终保持平行。

于本具体实施例中，双门式加载框架1和底座板3都通过锚栓固定在反力地基6上，为试验***提供反力支撑。

基于上述实施例提供的技术方案，本发明提供的电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***的L型加载梁2的重量由垂向加载作动器5承担，不会直接加在阻尼器上，提高了试验的准确度；如图3所示，试验过程中，在试样产生水平变形ΔL后，垂向作动器以闭环控制的方式跟随试样产生的垂向位移ΔS，在保证L型加载梁2始终与承载底座板3平行的同时，不对试样产生附加的垂向力。L型加载梁2的横向梁的平行度不再受连杆机构加工精度的影响，可以通过调整2个垂向加载作动器5的位移输出精确控制，误差范围不大于0.1mm，保证了上下加载板的平行度。垂向加载作动器5具有很高的抗侧向力能力，限制了软钢阻尼器试样7受力后出平面变形，提高了试验结果的准确性。垂向加载作动器5具有500mm的行程范围，可以用控制器精确控制L型加载梁2的垂向位置，方便了试样的安装与拆卸，提高了试验效率。

本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***，其特征在于：包括双门式加载框架、L型加载梁、底座板、水平加载作动器、垂向加载作动器和控制器；

所述双门式加载框架和所述底座板固定于反力地基上，软钢阻尼器试样设置于所述底座板的顶部，所述L型加载梁的横向梁设置于所述软钢阻尼器试样的顶部；所述水平加载作动器的尾端与反力墙连接，所述水平加载作动器的活塞杆端与所述L型加载梁的竖向梁连接；

所述垂向加载作动器的底端与所述双门式加载框架的顶部横梁滑动连接，所述垂向加载作动器的活塞杆端与所述L型加载梁的横向梁顶部连接，所述垂向加载作动器与所述双门式加载框架的顶部横梁之间只有一个沿所述水平加载作动器加载方向的自由度；所述控制器与所述水平加载作动器、所述垂向加载作动器连接。

2.根据权利要求1所述的电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***，其特征在于：所述水平加载作动器与所述反力墙和所述L型加载梁之间均通过关节铰连接。

3.根据权利要求1所述的电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***，其特征在于：所述垂向加载作动器与所述L型加载梁通过球铰连接。

4.根据权利要求1所述的电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***，其特征在于：所述垂向加载作动器与所述双门式加载框架通过跟动底座连接，所述跟动底座包括底座、直线导轨、滑块和滑动板，所述底座固定于所述双门式加载框架的顶部横梁上，所述直线导轨固定于所述底座的底部，所述滑动板固定于所述垂向加载作动器上，所述滑块设置于所述滑动板顶部，且所述滑块与所述直线导轨配合设置。

5.根据权利要求4所述的电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***，其特征在于：所述垂向加载作动器并列设置有两台。

6.根据权利要求5所述的电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***，其特征在于：所述控制器为三通道电液伺服控制器。

7.根据权利要求1所述的电液伺服控制软钢阻尼器耗能试验***，其特征在于：所述双门式加载框架和所述底座板均通过锚栓固定在反力地基上。