一种用于结构构件的三向六自由度加载试验装置的制作方法

本技术涉及结构构件的加载装置，具体为一种用于结构构件的三向六自由度加载试验装置。

背景技术：

1、土木工程设计和建造技术的飞速发展使得特殊、大型和复杂结构不断涌现，为了保障这些量大面广的建筑结构在强震、强风和爆炸等极端灾害作用下的安全性能，构件加载试验装置成为了考核和验证整体结构或关键构件承载性能的重要环节。

2、结构构件作为建筑物的一部分，在发生地震时会受到水平双向的剪切力和垂向的轴向力，同时也会受到分别绕三个轴的转动力矩。目前现有的试验装置一般只能实现单个或者最多三个方向力的模拟，实现方法主要有：

3、(1)用千斤顶张拉固定于结构构件两端的高强螺栓或拉杆向结构构件模型施加轴向力；

4、(2)设置加载框架，将千斤顶置于结构构件端部与加载框架之间来施加轴向力，千斤顶的一端与结构构件端部铰接，另一端与加载框架铰接，在侧向力(水平力)作用下结构构件端部移动时，千斤顶随之摆动；

5、(3)类似前述方法(2)，但在结构构件端部与千斤顶之间或千斤顶端部与加载框架之间设置滑动轴承机构，在侧向力(水平力)作用下结构构件端部移动时，千斤顶保持方向不变。

6、(4)在专利(申请号201710112372.7)中：采用一种用于结构构件三维独立加载的试验装置，包括用于侧向力加载的加载架、用于轴向力加载的刚性盖板、反力基础；试验用的结构构件下部固定在反力基础上，上部与刚性盖板相连，实现两个侧向相互垂直的且轴向方向独立施加到结构构件模型的三个方向的力。

7、这些既有方法的缺陷为：第一种方法和第二种方法在加载时，轴向加载的千斤顶或拉杆随侧向加载而改变方向，因而产生侧向加载分量，该分量随水平加载位移的变化而变化，量测构件所承受的侧向力时须对其进行修正；在第三种方法中，构件所承受的实际侧向力也须从施加的侧向力中扣除摩擦力才能获得，而且由于摩擦力的存在使得加载装置千斤顶受到侧向力作用产生弯曲，有可能损坏千斤顶，在第四种方法中，仅能进行三向独立加载，无法进行三个转动方向的加载，总之，在前三种加载方法中，施加给构件的实际侧向力都不能被直接测得，必须通过修正施加的侧向力间接获得，由此增加了试验分析的难度，降低了测试结果的可信度，并随着试验构件尺寸的增大而愈加严重，虽然在第四种方法中，可以解决前三种方法中侧向力的问题，实现三向独立加载，但仍无法模拟地震作用于构件的真实效果，缺少三个转动方向的加载，实际地震作用于构件的真实效果，包含两个水平方向、一个竖向、三个转动方向，其模拟更为复杂，目前未见有相应的解决方法。

8、另外关于既有的第四种方法，除了无法实现三个转动方向的加载外，还存在着其他的加载限制。当竖向加载时，千斤顶需要借助加载框架，才能对结构构件施加竖向力加载，而加载框架的高度是固定的，这样会导致结构构件的高度受限，即使通过在构件与反力基础之间增加垫块的方式，来实现不同高度的构件加载，但在构件与反力基础之间增加垫块的方式，对于构件加载试验来讲，不仅实施起来操作困难，而且在竖向力的传递过程中，增加了一个不可控的风险点，可能会导致加载结果与真实的加载情况有所出入，降低了测试结果的可信度，目前未见有相应的解决方法。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种用于结构构件的三向六自由度加载试验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于结构构件的三向六自由度加载试验装置，包括反力基础、提升组件、作动组件和台面，所述作动组件包括水平作动器和垂直作动器，用于对所述台面施加作用力；所述提升组件包括垂直提升组件和水平提升组件，用于调整并支撑所述台面的位置；所述垂直提升组件设置于所述反力基础内，并位于所述台面的下方；所述水平提升组件设置于所述反力基础的侧方；所述装置还包括垫筒，所述垫筒处于作动组件后端与球铰之间。

3、优选的，所述垂直提升组件包括：升降机固定箱，固定安装在所述反力基础内侧；第一螺旋升降机，设置在所述升降机固定箱内侧；伺服电机，固定安装在所述升降机固定箱外侧；减速机，连接在所述伺服电机的输出端，用于驱动所述第一螺旋升降机。

4、优选的，所述垂直提升组件包括：导向柱，固定安装在所述反力基础内侧；导向套，导向套固定在升降机固定箱外侧，导向柱与第一螺旋升降机的丝杆螺母相连，随丝杆升降。

5、优选的，所述水平提升组件包括：水平固定支座；第二螺旋升降机，设置在所述水平固定支座内侧。

6、优选的，所述水平提升组件还包括：移动支座；连接组件，包括t型螺母、超级螺母和螺栓，所述移动支座通过所述连接组件与所述水平固定支座可调节地连接。

7、优选的，所述水平提升组件还包括固定安装在其底部的支撑座。

8、优选的，所述水平提升组件还包括螺杆和垫片，所述水平提升组件通过所述螺杆固定安装，所述垫片套设于所述螺杆外侧。

9、优选的，所述垂直作动器两端均设置有球铰。

10、与现有技术相比，三向六自由度加载试验装置可以实现两个水平方向、一个竖向、三个转动方向的加载，用来模拟地震作用于构件的真实效果。在各个作动器上均装有位移传感器和力传感器，可以控制各个方向的位移和出力，形成闭环控制，从而更好的模拟地震来临时的真实效果。为了满足不同高度的结构构件，本加载装置增加了提升装置，可以实现台面的高度调整，从而满足不同高度的结构构件的加载需求，本实用新型的有益效果是：

11、1.三向六自由度模拟：可以实现两个水平方向、一个竖向、三个转动方向的加载，来模拟地震作用于构件的真实效果；

12、2、具备高度提升装置，可以满足不同高度的结构构件的加载需求。

1.一种用于结构构件的三向六自由度加载试验装置，包括反力基础(1)、提升组件、作动组件和台面(7)，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种用于结构构件的三向六自由度加载试验装置，其特征在于：所述垂直提升组件（4）包括：

3.根据权利要求2所述的一种用于结构构件的三向六自由度加载试验装置，其特征在于：所述垂直提升组件（4）包括：

4.根据权利要求3所述的一种用于结构构件的三向六自由度加载试验装置，其特征在于：所述水平提升组件(6)包括：

5.根据权利要求4所述的一种用于结构构件的三向六自由度加载试验装置，其特征在于：所述水平提升组件(6)还包括：

6.根据权利要求5所述的一种用于结构构件的三向六自由度加载试验装置，其特征在于：所述水平提升组件(6)还包括固定安装在其底部的支撑座(66)。

7.根据权利要求6所述的一种用于结构构件的三向六自由度加载试验装置，其特征在于：所述水平提升组件(6)还包括螺杆(68)和垫片(69)，所述水平提升组件(6)通过所述螺杆(68)固定安装，所述垫片(69)套设于所述螺杆(68)外侧。

8.根据权利要求1所述的一种用于结构构件的三向六自由度加载试验装置，其特征在于：所述垂直作动器(3)两端均设置有球铰(8)。