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技术指标及功能要求 哈尔滨工业大学土木工程学院筹建大型结构多功能试验系统，用于大型结构和结构单元的足尺及模型试验研究，测试对象包括梁、柱、板、墙体、框架、网架、节点、橡胶支座以及耗能减震装置等。 1系统组成及总体性能指标 该大型结构多功能试验系统由试验机台体、电液伺服作动器、液压管路、油源和冷却系统、数据采集系统、试验控制系统、配套的外接传感器及辅助设施构成。该试验系统土建工程在实验室中的总体布置方式如图1所示。 试验机台体结构组成及其上伺服作动器布置方式如图2所示,其中沿横梁长度方向为X轴，垂直横梁长度方向为Y轴，竖直方向为Z轴。试验机台体包括基础、主立柱、副立柱、可升降移动横梁及主副立柱间拉梁。移动横梁上布置Z向30000kN电液伺服作动器1台、Z向1000kN电液伺服作动器2台；主立柱上布置X向3000kN电液伺服作动器2台；副立柱上布置Y向2000kN电液伺服作动器1台。 图1试验系统平面布局示意图 图2大型结构多功能试验系统主体示意图 对该试验系统总体性能指标要求如下： 1）系统通道数：8个作动器控制通道，在控制器中额外提供16个模拟输入和8个模拟输出通道，用于采集外接的位移和载荷传感器的信号，并且可以用于控制的反馈。 2）控制方式：载荷控制和位移控制，且可以平滑切换。 3）控制系统类型：全数字式，手动和程序控制。 4）系统静态精度：力的精度为±0.5%FS(20%-100%FS)；位移精度为±0.5%FS。 5）控制系统提供的加载波形：正弦波、三角波、方波、组合波、外部输入波等。 6）具有协调加载功能。 7）系统工作频率：0.001～5Hz。 8）油源额定流量：1000L/min。 9）油源系统工作压力：28MPa。 10）油源总功率：约600kW。 11）加载能力： Z向压力30000kN，行程±300mm X向压力3000kN，行程±300mm Y向压力2000kN，行程±300mm Z向压力30000kN，同时水平X，Y方向分别可以达到3000kN，2000kN 竖向30000kN作动器具有双向水平跟动能力，X方向跟动±300mm，Y方向跟动±100mm 2 试验机台体 试验机台体组成见图2示意。 1）横梁可通过提升机构在垂直方向有级步进升降，步距为500mm。 2）30000kN作动器可通过跟动装置在X方向连续可调，范围为±650mm；加载时可双向跟动，X方向为±300mm，Y方向为±100mm；可单向跟动，也可双向锁定。在试验完成后，跟动装置可用复位缸自动复位。 3）每根主立柱可安装一台3000kN作动器，副立柱上可安装一台2000kN作动器，该作动器在垂直方向2m-7m范围内可连续升降；作动器轴线在竖直平面内的转动范围是±45°；配有加长杆，使与试件的连接面向中心移动2.5m。 4）在竖向30000kN作动器两侧可安装两台1000kN作动器，1000kN作动器通过连接板可在横梁内沿水平方向连续可调，范围为主门架中心以外2m-3m。 5）最大工作空间：长6m×宽6m×高7m,其中高表示竖向30000kN作动器下端面与试验台座上表面之间距离为7m；横梁下表面与台座上表面之间距离不小于8m。 6）可进行大型结构的节点、梁、柱、板、支撑、墙、橡胶支座等的加载试验及受力分析。 7）可在30000kN作动器下方的钢混结构地梁上安装支座试验辅助框架，进行支座压剪试验。 8）试验台座基础应满足各类试验工况下强度、刚度、稳定性要求和试件锚固要求。试验台体、基础及试件锚固强度需满足最不利工况的需求，见第10）条。 9) 试验台体基础的刚度应与立柱抗拉刚度、横梁抗弯刚度统筹考虑，使整体刚度不小于试件卸载刚度(2×106N/mm)。 10）试验加载最不利工况： （1）Z方向轴压最大30000kN （2）X方向：最大3000KN （3）Y方向：最大2000KN （4）X方向3000kN，水平Y方向2000kN （5）轴压25000kN，水平X方向3000kN （6）轴压25000kN，水平Y方向2000kN （7）轴压25000kN，水平X方向3000kN，水平Y方向2000kN 11) 试验台座基础上表面平面度10mm，立柱垂直度10mm。 3电液伺服作动器 作动器规格参数见表1。 表1 作动器规格参数 序号 试验类型 静载荷 (kN) 动载荷 (kN) 额定压力 (MPa) 最大流量（L/min） 行程(mm) 作用 方式 载荷/压力传感器 端头 形式 数量 1 竖向 推力30000 —— 28 800 ±300 单出杆双作用 力传感器:±0.5%F.S 法兰 1 2 水平 推力3000 拉力2000 推力2500 拉力1500 28 800 ±300 单出杆双作用 力传感器:±0.2%F.S 双铰