CN102323020B - 滚动支座反力测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚动支座反力测试装置，属于工程梁测试技术领域。该装置包括底座和固定设置于底座上的第一垫板，第一垫板上设有滚动机构，滚动机构上设有与滚动机构形成移动副的第二垫板，第二垫板上对称固定有三只以上外接显示器的传感器，传感器上放置有第三垫板，第三垫板上固接有截面为半圆形的垫块，垫块的竖直投影位于传感器的竖直投影相连构成面积的范围之内。采用该装置由于形成滚动支座来承载工程试验梁构件，以消除工程试验梁构件与支座之间产生的摩擦力，因此减小支座反力的测量误差，提高测量精度；又由于形成多传感器的多点支撑工程试验梁构件，因此提高反力测试的稳定性。

Description

滚动支座反力测试装置

技术领域

本发明涉及一种用于测试工程梁类试验构件结构受力的装置，属于工程梁性能测试技术领域。

背景技术

工程中各类主、次梁是一种新型的横向承重组合结构，是工程结构采用的最主要组成部分。

目前，对于工程梁构件无论是在工程施工还是理论研究中都需要对其进行结构受力试验来确定有关材料与结构性能参数。尤其对于连续梁构件，其受力特性更加复杂，结构受力试验成为了解其性能的唯一必要手段。

在各类工程梁的结构受力试验中，支座反力参数是梁的最基本测量内容，是对梁体进行刚度分析、承载能力计算和内力重分布研究的基础。

但是，据本申请的发明人所知：现有测试工程试验梁的支座反力参数没有专门的设备，一般是在反力架(如图1所示)上安装单个拉压式传感器构成。试验时，在拉压式传感器上设置一截面呈半圆形的钢柱1作为梁构件两端的支撑点。1)当试验梁受力时，梁两端与支座之间产生较大的摩擦力而使位移受到较大限制(不符合工程梁实际使用中的受力情况，工程梁实际使用受力时，梁体两端与相应支座产生水平滚动位移)，因此最终测试得到的反力值精度差、不是真实反力值；2)拉压式传感器较为细长，且受力面积较小(试验梁受到的压力全部集中在传感器一个接触点上)，适用于直接承受轴向荷载，但在有较大横向变形的连续梁的结构试验中，不仅不便于梁构件的放置，而且随着梁构件受力后变形的增大，该传感器难以稳定支撑梁构件而可能发生倾倒，从而影响试验过程的安全性和试验数据的准确性。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出一种能提高工程梁结构受力试验中反力测试精度和稳定性的支座反力测试装置。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种滚动支座反力测试装置，包括底座和固定设置于底座上的第一垫板，所述第一垫板上设有滚动机构，所述滚动机构上设有与滚动机构形成移动副的第二垫板，所述第二垫板上对称固定有三只以上外接显示器的传感器，所述传感器上放置有第三垫板，所述第三垫板上固接有截面为半圆形的垫块，所述垫块的竖直投影位于所述传感器的竖直投影相连构成面积的范围之内。

在进行工程试验梁构件反力测试试验时，用两个本发明的滚动支座反力测试装置分开一段距离放置在地面(两个装置分开的距离可以根据待测试梁构件的长度确定)，将待测试梁构件的两端分别放置在两个装置的各自半圆形垫块上，工程试验梁构件与半圆形垫块表面形成线接触。当工程试验梁构件受压力时，其两端产生与压力相同的反力，该压力(也是反力)通过垫块和第三垫板分配到各个传感器上，再输出到显示器上实时显示。

采用现有反力测试装置对工程试验梁构件进行反力测试时的受力分析参考图

所示，当梁构件受力时，梁构件水平位移受限制，梁构件两端与支座产生较大的摩擦力f，因此支座反力的竖向分力：F_实＝F_支cosθ+fsinθ，通过传感器测量出的竖向分力受到摩擦力f的干扰，测量的支座反力有较大误差。而采用本发明滚动支座反力测试装置对工程试验梁构件进行反力测试时的受力分析参考图

所示，当梁构件受力时，由于梁构件两端可以随着垫板而滑动(即梁构件水平位移不受限制)，梁构件两端与支座几乎不产生摩擦力f，因此支座反力的竖向分力：F_实＝F_支cosθ，只要测量出竖向分力即可得到支座反力，测量的支座反力几乎没有误差。由此可见，本发明滚动支座反力测试装置对工程试验梁构件进行反力测试时，可以消除工程试验梁构件与支座之间产生的摩擦力以及该摩擦力对支座反力竖向分力的影响，从而减小支座反力的测量误差。

此外，本发明滚动支座反力测试装置由于传感器有三只以上，且通过垫块和第三垫板均匀分配到各个传感器上，因此，工程试验梁构件受力后可以得到多个传感器的稳定支撑，不会发生倾倒。

综上，相比现有反力测试装置，本发明滚动支座反力测试装置的有益效果是：由于形成滚动支座来承载工程试验梁构件，以消除梁构件与支座之间产生的摩擦力，因此减小支座反力的测量误差，提高测量精度；又由于形成多传感器的多点支撑梁构件，因此提高反力测试的稳定性。

上述技术方案的改进是：所述垫块的竖直投影中心与所述传感器的竖直投影相连构成面积的中心基本重合。这样，可以确保梁构件对垫块的施力稳定分配到各传感器上。

上述技术方案的进一步改进是：所述传感器的竖直投影沿其竖直投影相连构成面积的中心彼此对称。这样，可以使梁构件对垫块的施力均匀地分配到各传感器上。

上述技术方案的进一步改进之一是：所述滚动机构主要由框架和设于框架内与框架内壁销接的滚轴构成。

上述技术方案的进一步改进之二是：所述滚动机构主要由钢板构成，所述钢板上制有两条钢槽，所述钢槽内放置有滚珠。

上述技术方案的再进一步改进之一是：所述第一垫板四周制有挡边，所述框架嵌入第一垫板的挡边内；所述第二垫板嵌入所述框架内并抵靠在所述滚轴上面。

上述技术方案的再进一步改进之二是：所述第一垫板嵌入框架内并抵靠在滚轴下面并与滚动机构形成移动副；所述第二垫板嵌入所述框架内并抵靠在所述滚轴上面。

上述技术方案的完善是：所述第三垫板的下表面对应传感器的墩头开有可嵌入所述墩头的盲孔。

附图说明

下面结合附图对本发明的滚动支座反力测试装置作进一步说明。

图1是现有反力架的结构示意图。

图2是采用现有反力测试装置对工程试验梁构件进行反力测试时的受力分析图。

图3是采用本发明滚动支座反力测试装置对工程试验梁构件进行反力测试时的受力分析图。

图4是本发明实施例一滚动支座反力测试装置的结构示意图。

图5是图4中分解的第一、第二垫板与滚动机构的结构示意图。

图6是图5中分解的滚动机构的结构示意图。

图7是图6的俯视图。

图8是图4中分解的第三垫板的结构示意图。

图9是图8的左视图。

图10是本发明实施例一滚动支座反力测试装置应用在工程试验梁构件反力测试试验时的状态结构示意图。

图11是本发明实施例二滚动支座反力测试装置的滚动机构的结构示意图。

图12是本发明实施例三滚动支座反力测试装置的滚动机构的结构示意图。

图13是图11的俯视图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的滚动支座反力测试装置如图4所示，包括底座2和固定设置于底座2上的第一垫板3，在第一垫板3上设有滚动机构4，在滚动机构4上设有第二垫板5，在第二垫板5上通过螺栓对称固定有三只外接显示器6的传感器7，三只传感器7在第二垫板5上按三角形布置，在传感器7上放置有第三垫板8，在第三垫板8上固接有截面为半圆形的垫块1。本实施例的第一、第二、第三垫板3、4、5和垫块1均采用钢制。

本实施例中：1)垫块1的竖直投影位于三只传感器7的竖直投影相连构成面积的范围之内；2)进一步地，垫块1的竖直投影中心与三只传感器7的竖直投影相连构成面积的中心基本重合；3)再进一步地，三只传感器7的竖直投影沿其竖直投影相连构成面积的中心彼此对称。

如图6和图7所示，滚动机构4主要由框架9和设于框架9内与框架9内壁销接的滚轴10构成，框架9是由两块钢板及若干根垂直固定在钢板之间的横杆21构成。如图5所示，第二垫板5嵌入滚动机构4的框架9内并抵靠在滚轴10上面，从而与滚动机构4形成移动副；第一垫板3四周制有挡边15，框架9嵌入第一垫板3的挡边15内。

如图8和图9所示，第三垫板8呈三角形，在第三垫板8的下表面对应三只传感器7的墩头开有三个盲孔11，可将传感器7的墩头嵌入盲孔11内，从而使得第三垫板8能平稳固定在三只传感器7的墩头上。半圆形垫块1的中心与三只传感器7构成三角形平面的中心基本重合于一条竖直线上，三只传感器7沿其构成三角形平面的中心彼此对称。

本实施例的传感器7采用PRC-703称重式传感器，显示器6采用XL1000型称重式显示器。

本实施例的滚动支座反力测试装置应用在工程试验梁构件反力测试试验时，如图10所示，用两个滚动支座反力测试装置分开一段距离放置在地面(两个装置分开的距离可以根据待测试梁构件100的长度确定)，将待测试梁构件100的两端分别放置在两个装置的各自半圆形垫块上，梁构件100与半圆形垫块表面形成线接触。当梁构件100受压力F时，其两端产生与压力相同的反力，该压力(也是反力)通过垫块和第三垫板8均匀分配到各个传感器7上，再输出到显示器6上实时显示。

本实施例滚动支座反力测试装置存在的变化是：1)传感器7也可以是四只、五只或更多只；2)第三垫板8也可以是呈正方形、棱形、五边形、六边形或其他多边形；3)传感器7也可以用拉压式传感器或其他应变式传感器代替；4)垫块1的竖直投影中心也可以不与三只传感器7的竖直投影相连构成面积的中心重合；5)三只传感器7的竖直投影沿其竖直投影相连构成面积的中心也可以不彼此对称；6)第一、第二、第三垫板3、4、5和垫块1也可以采用铝制、铜制或其他材料制成。

实施例二

本实施例的滚动支座反力测试装置是在实施例一基础上的改进，如图11所示，其与实施例一所不同的是：第一垫板3去掉挡边15，也嵌入滚动机构4的框架9内并抵靠在滚轴10下面，从而也与滚动机构4形成移动副。

实施例三

本实施例的滚动支座反力测试装置是在实施例二基础上的改进，如图12和图13所示，其与实施例一所不同的是：滚动机构4结构发生变化，具体是由钢板14代替了框架9，在钢板14上加工出两条钢槽12，内放置滚珠13，第一垫板3和第二垫板5位于钢板14上下两面并分别抵靠在滚珠13上，同样使第一垫板3和第二垫板5分别与滚动机构4形成移动副，从而实现滚动铰支座的模拟。

当然，本实施例也可以在实施例一基础上改进，其结果是：第二垫板5位于钢板14上面并抵靠在滚珠13上，钢板14嵌入第一垫板3的挡边15内。

本发明的滚动支座反力测试装置不局限于上述实施例所述的具体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种滚动支座反力测试装置，其特征在于：包括底座和固定设置于底座上的第一垫板，所述第一垫板上设有滚动机构，所述滚动机构上设有与滚动机构形成移动副的第二垫板，所述第二垫板上对称固定有三只以上外接显示器的传感器，所述传感器上放置有第三垫板，所述第三垫板上固接有截面为半圆形的垫块，所述垫块的竖直投影位于所述传感器的竖直投影相连构成面积的范围之内。

2.根据权利要求1所述滚动支座反力测试装置，其特征在于：所述垫块的竖直投影中心与所述传感器的竖直投影相连构成面积的中心基本重合。

3.根据权利要求2所述滚动支座反力测试装置，其特征在于：所述传感器的竖直投影沿其竖直投影相连构成面积的中心彼此对称。

4.根据权利要求1、2或3所述滚动支座反力测试装置，其特征在于：所述滚动机构主要由框架和设于框架内与框架内壁销接的滚轴构成。

5.根据权利要求1、2或3所述滚动支座反力测试装置，其特征在于：所述滚动机构主要由钢板构成，所述钢板上制有两条钢槽，所述钢槽内放置有滚珠。

6.根据权利要求4所述滚动支座反力测试装置，其特征在于：所述第一垫板四周制有挡边，所述框架嵌入第一垫板的挡边内；所述第二垫板嵌入所述框架内并抵靠在所述滚轴上面。

7.根据权利要求4所述滚动支座反力测试装置，其特征在于：所述第一垫板嵌入框架内并抵靠在滚轴下面并与滚动机构形成移动副；所述第二垫板嵌入所述框架内并抵靠在所述滚轴上面。

8.根据权利要求1、2或3所述滚动支座反力测试装置，其特征在于：所述第三垫板的下表面对应传感器的墩头开有可嵌入所述墩头的盲孔。

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