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結(jié)構(gòu)工程梁柱教學(xué)試驗系統(tǒng)

一、簡介：

300kN構(gòu)工程梁柱教學(xué)試驗系統(tǒng)主要用于力學(xué)加載試驗和土木工程相關(guān)專業(yè)科研試驗，可方便對墻體、混凝土梁，鋼結(jié)構(gòu)桁架等構(gòu)件進行力學(xué)性能試驗，也可進行柱類、梁類、桁架類、框架類、節(jié)點類試驗。普遍應(yīng)用于構(gòu)件的靜態(tài)力學(xué)性能試驗，包括拉伸、壓縮、彎曲、低周疲勞等試驗。采用自平衡設(shè)計理念，安裝時無需反力地槽。

 可檢測試驗內(nèi)容：

u 混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力試驗

u 混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力試驗

u 混凝土軸壓構(gòu)件承載力試驗

u 混凝土偏壓構(gòu)件承載力試驗

u 磚砌體軸壓承載力試驗

u 磚砌體受剪承載力試驗

u 鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件整體失穩(wěn)試驗

u 鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件局部失穩(wěn)試驗

u 鋼結(jié)構(gòu)偏壓構(gòu)件平面內(nèi)及平面外失穩(wěn)試驗

u 桁架承載力試驗

u 純彎梁試驗

二、 方案描述

300kN結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)裝置主要由自平衡門式反力架、手動加壓泵站、分離式千斤頂、壓力傳感器、位移傳感器、角鋼焊接鋼桁架、分載粱、關(guān)節(jié)支座、萬向球鉸、力值顯示器、高壓油管、20通道數(shù)據(jù)采集儀等其它必要的附件等組成。

（一）自平衡反力架

1. 反力架主體采用裝配鋼構(gòu)形式，材料選用Q345結(jié)構(gòu)鋼。

2. 采用自平衡設(shè)計理念，無需反力地槽?？伸`活安裝于普通混凝土地面，

3. 龍門架縱橫梁上布置有對稱吊耳；升降調(diào)整采用起重機吊裝方式調(diào)整；

4. 活動梁采用鉸制螺栓固定式結(jié)構(gòu)（立柱孔配鉸），保證縱橫梁的水平精度及試驗過程中橫梁保持鎖止不動；龍門框架安裝在地面，采用膨脹螺栓固定。

5. 負荷傳感器安裝在油缸下端面，用于測量試驗負荷。負荷傳感器采用高精度柱式拉壓力傳感器。

6. 設(shè)計推力300kN，過載能力130%；

7. 各連接面進行精密機械加工，反力架整體進行退火處理，消除殘余應(yīng)力；

8. 主要安裝面預(yù)留安裝接口及功能擴展接口。

9. 主跨大梁采用箱型截面設(shè)計，跨中承載力300kN，撓度<l/1500；

10. 所有鋼構(gòu)件均采用Q345B 結(jié)構(gòu)鋼，符合國標(biāo)檢測標(biāo)準(zhǔn)，各連接面均進行機加工。

11. 采用E5003～E5016 系列焊條焊接。

12. 立柱，大梁焊接角度尺寸公差±35′，焊接件線度尺寸公差±4.5mm(L<4m)，±8.0mm(L>4m)。

13. 各鋼構(gòu)件外表面進行噴砂除銹處理后，并立即噴涂環(huán)氧富鋅底漆二遍，面漆二遍。

14. 立柱及所有梁上按模數(shù)設(shè)置的孔均采用模鉆或數(shù)控加工的方式，孔間距誤差不大于0.2mm。

15. 標(biāo)配短柱承臺2個，承臺高度500mm，承臺下端板預(yù)留與基座連接接口，承臺上端板預(yù)留與關(guān)節(jié)支座類試驗裝置標(biāo)準(zhǔn)接口。

16. 反力架凈高度2.4m，立柱凈間距2m；加載橫梁與基座設(shè)計承載力大于300kN；橫梁截面高度不小于300mm，均布豎肋；基座頂部預(yù)留兩排安裝孔；鋼構(gòu)表面涂刷防銹漆；

17. 設(shè)備總重量約3噸。

18. 為保證試驗加載的穩(wěn)定性，特對橫梁進行了有限分析，模擬承載300KN的承載力。

19.如果后期試驗室建設(shè)了反力地槽，可將底部橫梁拆除，與反力地槽連接，將獲得更大的加載范圍.

（二）、桁架

n 單榀角鋼焊接鋼桁架

n 桁架由角鋼焊接組成的具有三角形單元的立體空間結(jié)構(gòu)，桁架桿件主要承受軸向拉力或壓力，從而能充分利用材料的強度，在跨度較大時可比實腹梁節(jié)省材料，減輕自重和增大剛度。

1、材料選用Q235B，手工焊接采用E43系列焊條;

2、簡支跨度2000mm，跨中施加集中荷載時設(shè)計最大承載力為4噸；

3、鋼桁架所有桿件均采用雙40*40角鋼焊接

4、預(yù)留與簡支梁鉸支座的連接；

5、鋼構(gòu)表面涂刷防銹漆。

6、嚴格按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計和制造，滿足科研院校的教學(xué)使用。

（三）分載粱

? 分載梁可將承載力分布在不同的作用點上，可分布兩點加載或多點加載。兩點加載時，與試樣之間連接鉸支座，確保載荷的均布施加。該件主要承受彎矩和剪力。

? 1.5m梁  截面尺寸不小于200mm*200mm，采用H型鋼焊接，并焊接加強肋板。承載力300kN,分配梁兩端含專用固定關(guān)節(jié)支座和滾動關(guān)節(jié)支座；

（四）關(guān)節(jié)支座

關(guān)節(jié)支座是將構(gòu)件連接在支承座上的裝置，對構(gòu)件形成一種約束，可沿一定的方向運動或轉(zhuǎn)動或滑動。在實驗中不會背離構(gòu)件，使構(gòu)件按預(yù)計的方向運動。

n 300kN簡支梁梁端關(guān)節(jié)支座

1、標(biāo)配固定端關(guān)節(jié)支座1個，滑動端關(guān)節(jié)支座1個；

2、關(guān)節(jié)支座受壓承載力300kN;

（五）千斤頂

n 300kN分離式液壓千斤頂

是動力裝置和支撐裝置分離的千斤頂，采用液壓方式，用于起重、支撐等工作。300kN加載油缸使用進口密封件，可水平使用，也可以垂直使用。油缸尾部法蘭，活塞桿端配活動關(guān)節(jié)連接形式，拉壓力萬向加載，拉壓力無間隙；

1、壓力300kN，行程200mm；

2、活塞桿端預(yù)留與力傳感器連接的接口；

3、標(biāo)配千斤頂與反力架的連接裝置；

n 手動液壓泵站

手動液壓泵站，是將手動的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能的一種小型液壓泵站。 在配套的油缸使用下，可以進行各類動力作業(yè)，可對試樣施加試驗力。

1、最大供油壓力70MPa；

2、雙級泵雙作用；

3、與分離式液壓千斤頂配合使用；

4、泵站配超高壓快速插拔接頭，可實現(xiàn)與千斤頂之間的快速分離與連接；

n 超高壓油管

超高壓油管是高壓油路的組成部分，要求油管需要承受一定的油壓而且有一定的疲勞強度，保證管路的密封要求

1、70Mpa，長度9m；

2、長度可定制，帶快速插拔接頭；

3、為泵站和千斤頂之間提供超高壓液壓油的傳輸通道。

（六）、壓力傳感器

壓力傳感器由電阻應(yīng)變片和集體材料組成。電阻應(yīng)變片是壓力傳感器的主要組成部分之一。其工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，然后通過阻值的變化轉(zhuǎn)換成力值KN的變化。

1、額定承載力300kN；

2、安全過載：150% F.S

3、預(yù)留與千斤頂活塞桿、球鉸和關(guān)節(jié)支座的連接。

（七）位移計

位移計又稱為位移傳感器，是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，傳感器的作用是把各種被測物理量轉(zhuǎn)換為電量，通過顯示儀表告知人們被測物體的變形量。

1、量程50mm，分辨率0.001mm；

2、與靜態(tài)、動態(tài)電阻應(yīng)變數(shù)據(jù)采集儀匹配良好。

（八）萬向球鉸

球鉸是一種的空間連接鉸，它有兩個部件組成，球與球殼。該鉸允許兩部件繞公共的球心相對轉(zhuǎn)動，為試件提供端部多向位移約束，釋放旋轉(zhuǎn)約束。球鉸常用于千斤頂加載端，也可以用于提供梁、柱等試驗加載使用。

300kN萬向受壓球鉸

1、承載力300kN；

2、預(yù)留與壓力傳感器、被加載試件連接端口。

三、20通道數(shù)據(jù)采集儀

1、 概述

20通道數(shù)據(jù)采集儀是特地為學(xué)生實驗設(shè)計的靜態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)，每臺包括20個測量通道，每個測量通道都可以測力、位移或應(yīng)變。測量時，通過安卓手機或電腦與設(shè)備進行通訊，實現(xiàn)采樣控制和數(shù)據(jù)的分析等功能。

1.1  20通道數(shù)據(jù)采集儀:

1.2采樣頻率2Hz/通道。
1.3測量應(yīng)變范圍：±30000με，分辨率：0.5με。

1.4儀器可直接顯示數(shù)據(jù)，也可通過網(wǎng)線連接電腦,通過wifi連接電腦或安卓手機客戶端，所有參數(shù)設(shè)置、平衡、采樣和存儲均可在手機上完成，同時顯示所有測點數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)可存儲至手機中，也可與電腦相連，將數(shù)據(jù)存儲至控制電腦內(nèi) 。

2 、應(yīng)用范圍

2.1可完成全橋、半橋、1／4橋（120Ω三線制）和1/4橋（兩線制公共補償）狀態(tài)的應(yīng)力應(yīng)變的測試和分析；

2.2 配合各種橋式傳感器，實現(xiàn)力、荷重、位移等物理量的測量；

3 、特點

3.1 實現(xiàn)多通道并行高速長時間連續(xù)采樣；

3.2 高度集成：模塊化設(shè)計的硬件，每個模塊20通道機箱形式；

3.3 每臺計算機可控制多臺采集儀進行采樣，滿足多通道、高精度的測量需求；

3.4 運行于Win2000/XP/7/8操作系統(tǒng)，用戶界面友好、操作簡便靈活；

3.5 計算機通過WiFi或以太網(wǎng)與儀器通訊，對采集器進行參數(shù)設(shè)置（量程、傳感器靈敏度等）、清零、采樣、停止等操作，并實時傳送采樣數(shù)據(jù)。

5、技術(shù)指標(biāo)

5.1 測量點數(shù)：10或20測點（可測力或應(yīng)變）；

5.2 采樣速率（連續(xù)采樣）：2Hz/通道；

5.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器：24位Σ-ΔA/D轉(zhuǎn)換器；

5.4支持橋路連接方式：全橋、半橋、1／4橋（120Ω三線制）和1/4橋（兩線制公共補償）；

5.5適用應(yīng)變片電阻值：

⑴1/4橋（三線制自補償）電阻范圍：120Ω或350Ω（訂貨時確定一種）；

⑵1/4橋（兩線制公共補償）、半橋、全橋電阻范圍：60Ω～20000Ω任意設(shè)定；

5.6 應(yīng)變片靈敏度系數(shù)：1.0～3.0自動修正；

5.7 供橋電壓：

⑴輸出電壓范圍（DC）：2V；

⑵精度：不大于0.1％；

⑶穩(wěn)定度：不大于0.05％/小時；

⑷最大輸出電流：30mA/CH；

5.8 測量應(yīng)變范圍：±30000με；

5.9 最高分辨率：0.5με；

5.10 系統(tǒng)示值誤差：不大于0.5％±3με；

5.11 零漂：不大于2με/4h；

5.12長導(dǎo)線電阻修正范圍：0.0～100Ω；  

5.13 自動平衡范圍：±15000με(應(yīng)變計阻值的±1.5%)；

5.14 配置安卓手機，所有參數(shù)設(shè)置、平衡、采樣和存儲均可在手機上完成，同時顯示所有測點數(shù)據(jù)；

5.15 數(shù)據(jù)可存儲至手機中，也可與電腦相連，將數(shù)據(jù)存儲至控制電腦內(nèi)；

5.16 通訊方式：與手機和平板通訊采用WiFi接口，與計算機通訊采用以太網(wǎng)接口或WiFi接口；配電腦端軟件和安卓手機端軟件

5.17 電源：交流供電（交流220V±10％ 50Hz±2％）；

5.18 外形尺寸：353mm×291mm×105mm(長×寬×高)便攜機箱。 

四、產(chǎn)品配置清單