CN107764665B - 一种复合受扭实验的竖向荷载加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合受扭实验的竖向荷载加载装置，包括反力梁、受力板，所述反向梁两端分别与所述受力板固定连接，一种复合受扭实验的竖向荷载加载装置还包括千斤顶、水平平衡装置、转动平衡装置及加载底座，所述千斤顶一端通过所述水平平衡装置与所述受力板相抵接，另一端通过所述转动平衡装置与所述加载底座相抵，所述转动平衡装置包括承重板及转动板，所述承重板与所述加载底座固定连接，所述承重板设有球面凹口，所述转动板一侧设有球面凸口，所述球面凹口与所述球面凸口相互契合并球铰连接，所述转动板另一侧与所述千斤顶抵接。本发明的一种复合受扭实验的竖向荷载加载装置能够保证所述千斤顶施力方向始终垂直于试件。

Description

一种复合受扭实验的竖向荷载加载装置

技术领域

本发明涉及复合受扭实验装置技术领域，尤其是一种复合受扭实验的竖向荷载加载装置。

背景技术

近年来，随着人民生活水平的日益提高和建筑业的迅猛发展，人们对建筑功能和建筑美观形式的需求越来越高，然而由于场地的限制及各种社会环境因素的影响，不少建筑不可避免地要采用形状不规则结构，如曲线桥梁、框架边梁、托梁、异形柱结构、转换结构等，这些结构构件的受力十分复杂，往往处于压(或拉)弯剪扭等复合受力状态，其强度比常规的压(或拉)弯剪构件低，因而引起工程结构的可靠性降低，容易导致结构的破坏。为了解决实际工程中轴压作用下的受扭影响，自20世纪初，国外就开始对钢筋混凝土压扭构件进行了大量的研究；我国自七十年代起，加强了对结构压扭的重视，并成立了钢筋混凝土压扭科研专题组，专题组就多种压扭装置对构件受扭性能的影响进行了大量研究。同济大学、天津大学、东南大学、西安建筑科技大学、福州大学、广西大学等高校都自行设计压扭实验装置对压扭试件进行了研究。

目前采用的压扭实验装置，特别是复合受扭实验的竖向荷载加载装置还存在一些不足之处：

1.实验装置大多采用千斤顶与固定底座直接接触，试件发生受扭及受弯变形后，千斤顶与固定底座产生相对扭转，千斤顶轴向荷载偏离试件形心，带来附加扭矩和弯矩。

2.现有复合受扭实验中，反力梁与千斤顶直接接触，千斤顶随试件发生水平位移时会受到反力梁的摩擦阻力，对实验结果存在影响。

3.在竖向荷载加载装置中，不同部件之间的定位组装较为繁琐，需要现场测量位置，给实验增加了工序和难度。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明提供一种复合受扭实验的竖向荷载加载装置，能够能够保证所述千斤顶施力方向始终垂直于试件，并且该装置结构简单，安装便捷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种复合受扭实验的竖向荷载加载装置，包括反力梁及受力板，所述反力梁两端分别与所述受力板固定连接，还包括千斤顶、水平平衡装置、转动平衡装置及加载底座，所述千斤顶一端通过所述水平平衡装置与所述反力梁底部的受力板相抵接，另一端通过所述转动平衡装置与所述加载底座相抵接，

所述水平平衡装置包括槽板及滚动装置，所述滚动装置嵌入所述槽板内，所述滚动装置一面与所述反力梁底部的受力板相抵接，所述槽板远离所述滚动装置的一面与所述千斤顶抵接；

所述转动平衡装置包括转动板及承重板，所述转动板一面与所述千斤顶抵接，另一面设有球面凸口，所述承重板设有与所述球面凸口契合的球面凹口，所述球面凸口与所述球面凹口球铰连接，所述承重板与所述转动板连接的相对另一面与所述试件固定装置固定连接。

进一步地，所述滚动装置包括滚轴架及滚轴，所述滚轴设有若干个，所述滚轴设于所述滚轴架内并与所述滚轴架转动连接。

进一步地，所述槽板及所述转动板与所述千斤顶相抵的一面均设有限位件,所述千斤顶卡合于述限位件内。

进一步地，所述千斤顶与所述转动平衡装置及试件的水平中心点位于同一竖直线。

进一步地，所述加载底座设有刻度线，所述刻度线与所述千斤顶及所述转动平衡装置水平中心点位于同一竖直线。

进一步地，所述加载底座包括固定侧板、调节板、调节侧板及底板，所述固定侧板及所述调节侧板分别与所述底板两端固定连接，所述调节侧板设有至少两个松紧螺钉及螺母，所述松紧螺钉穿过所述调节侧板并与螺母配合使用；所述底板设有滑动卡槽，所述调节板设有与所述滑动卡槽卡合滑动的卡件，所述调节板一面通过弹性件与所述固定侧板连接，另一面与试件抵接，通过调节松紧螺钉与所述调节板的距离对试件进行夹紧，所述固定侧板设有一螺纹孔及限位螺纹杆，所述限位螺纹杆与所述螺纹孔啮合并能够对所述调节板压紧。

本发明的有益效果是，千斤顶通过水平平衡装置与反力梁相抵，确保了千斤顶与试件等幅值自由水平移动，避免在实验时，复合受扭下构件的侧向位移，千斤顶对反向梁施力方向不垂直，实验结构出现偏差；千斤顶通过转动平衡装置与加载底座相抵，确保了千斤顶与试件等幅值自由转动，避免在实验时，复合受扭下构件扭转位移，千斤顶对试件施力方向不垂直，导致实验结构出现偏差；加载底座能够固定试件同时又能将试件的水平中心点与千斤顶及转动平衡装置水平中心点位调节于同一竖直线上。

附图说明

图1是本发明一较佳实施方式的复合受扭实验的竖向荷载加载装置的结构示意图。

图2是本发明一较佳实施方式的复合受扭实验的竖向荷载加载装置的水平平衡装置结构示意图。

图3是本发明一较佳实施方式的复合受扭实验的竖向荷载加载装置的转动平衡装置结构示意图。

图4是本发明一较佳实施方式的复合受扭实验的竖向荷载加载装置的加载底座结构示意图。

图中，1-反力梁，2-受力板，21-固定螺钉，22-固定螺母，3-千斤顶，4-水平平衡装置，41-槽板，411-槽口，42-滚动装置，421-滚轴框，422-滚轴，5-转动板，51-球面凸口，6-承重板，61-球面凹口，7-加载底座，71-固定侧板，711-固定螺纹杆，712-螺纹孔，72-调节板，721-弹性件，73-调节侧板，731-松紧螺钉，732-螺母，74-底板，741-滑动槽，75-刻度线，8-限位件。

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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参见图1至图4，本发明的一种复合受扭实验的竖向荷载加载装置包括，反力梁1、受力板2、千斤顶3、水平平衡装置4、转动平衡装置及加载底座7。反力梁1两端分别通过固定螺钉21及固定螺母22与所述受力板2固定连接，千斤顶3一端通过水平平衡装置(4)与反力梁1底部的受力板2相抵接，另一端通过转动平衡装置与加载底座7相抵接。

水平平衡装置4包括槽板41及滚动装置42。滚动装置42嵌入槽板41内，滚动装置42一面与反力梁1底部的受力板2抵接，槽板41远离滚动装置42的一面与千斤顶3抵接。滚动装置42包括滚轴架421及滚轴422，滚轴422设有若干个，滚轴422设于滚轴架421内并与滚轴架421转动连接，在本实施例中，槽板41设有一槽口411，滚轴架421嵌入槽口411中，滚轴422一面与槽板41滑动连接，另一面与反力梁1底部的受力板滑动连接。当在实验时，试件因受压侧向位移，滚轴422随之移动，大大减少移动摩擦力，确保千斤顶5与构件等幅值自由水平移动，使得实验数据更佳准确。

转动平衡装置包括转动板5及承重板6，转动板5一面与千斤顶3抵接，另一面设有球面凸口51，承重板6设有与球面凸口51契合的球面凹口61，球面凸口51与球面凹口61球铰连接，承重板6与转动板5连接的相对一面与试件固定装置7固定连接。在复合受扭实验时，千斤顶3与加载底座产生相对扭转，千斤顶3轴向荷载偏离试件形心，带来附加扭矩和弯矩，这样千斤顶3的施力方向与试件不垂直，导致实验结构偏差，而转动板5及承重板6在平面内有相当大的灵活度，加入润滑剂后大大减少摩擦系数，因此轴力加载装置对构件水平变形的摩擦阻力忽略不计，而且能够使得千斤顶3的施力方向与试件垂直。

槽板41及转动板5与千斤顶3相抵的一面均设有限位件8,千斤顶3卡合于述限位件8内。在实验时，将千斤顶3与转动平衡装置及试件的水平中心点置于同一竖直线。

加载底座7设有刻度线75，刻度线75与千斤顶3及所述转动平衡装置水平中心点位于同一竖直线。

加载底座7包括固定侧板71、调节板72及调节侧板73及底板74，固定侧板71及调节侧板73分别与底板74固定连接，调节侧板73设有两个松紧螺钉731及螺母732，松紧螺钉731穿过调节侧板73并与螺母732配合使用；底板74设有滑动卡槽741，调节板72设有与滑动卡槽74卡合滑动的卡件，调节板72一面通过弹性件721与固定侧板71连接，另一面与试件抵接，通过调节松紧螺钉731与调节板72的距离对试件进行夹紧，固定侧板71设有一螺纹孔712及限位螺纹杆711，限位螺纹杆711与螺纹孔712啮合并能够对调节板72压紧。在本实施例中，松紧螺钉731及螺母732设有两个，在固定试件时，将试件卡入调节板72及调节侧板73之间，在弹性件721的作用下，试件卡在调节板72松紧螺钉731之间，通过调节松紧螺钉731将试件的中心线与刻度线75重合，实现千斤顶3与转动平衡装置及试件的水平中心点置于同一竖直线上，调节完毕后，旋紧限位螺纹杆711将试件固定于调节板72及松紧螺钉731内。

使用时，在转动板5及承重板6接触处添加润滑剂，减少它们之间的摩擦系数，使得竖向荷载加载装置对试件变形的摩擦阻力忽略不计。在试件上作出一条水平中心线，将试件卡入调节板72及调节侧板73之间，在弹性件721的作用下，试件卡在调节板72松紧螺钉731之间，通过调节松紧螺钉731将试件的水平中心线与刻度线75重合，接着旋紧限位螺纹杆711将试件固定于调节板72及松紧螺钉731内。保持水平平衡装置4处于水平状态，缓慢升高千斤顶3，使得千斤顶5对试件及反力梁1有一定的初始力。最后就可以进行复合受扭实验了。

Claims (2)

1.一种复合受扭实验的竖向荷载加载装置，包括反力梁（1）及受力板（2），所述反力梁（1）两端分别与所述受力板（2）固定连接，其特征在于，还包括千斤顶（3）、水平平衡装置（4）、转动平衡装置及加载底座（7），所述千斤顶（3）一端通过所述水平平衡装置（4）与所述反力梁（1）底部的受力板（2）相抵接，另一端通过所述转动平衡装置与所述加载底座（7）相抵接，

所述水平平衡装置（4）包括槽板（41）及滚动装置（42），所述滚动装置（42）嵌入所述槽板（41）内，所述滚动装置（42）一面与所述反力梁（1）底部的受力板（2）相抵接，所述槽板（41）远离所述滚动装置（42）的一面与所述千斤顶（3）抵接；

所述转动平衡装置包括转动板（5）及承重板（6），所述转动板（5）一面与所述千斤顶（3）抵接，另一面设有球面凸口（51），所述承重板（6）设有与所述球面凸口（51）契合的球面凹口（61），所述球面凸口（51）与所述球面凹口（61）球铰连接，所述承重板（6）与所述转动板（5）连接的相对另一面与所述加载底座（7）固定连接；

所述滚动装置（42）包括滚轴架（421）及滚轴（422），所述滚轴（422）设有若干个，所述滚轴（422）设于所述滚轴架（421）内并与所述滚轴架（421）转动连接；

所述槽板（41）及所述转动板（5）与所述千斤顶（3）相抵的一面均设有限位件（8）,所述千斤顶（3）卡合于述限位件（8）内；

所述千斤顶（3）与所述转动平衡装置及试件的水平中心点位于同一竖直线；

所述加载底座（7）包括固定侧板（71）、调节板（72）、调节侧板（73）及底板（74），所述固定侧板（71）及所述调节侧板（73）分别与所述底板（74）两端固定连接，所述调节侧板（73）设有至少两个松紧螺钉（731）及螺母（732），所述松紧螺钉（731）穿过所述调节侧板（73）并与螺母（732）配合使用；所述底板（74）设有滑动卡槽（741），所述调节板（72）设有与所述滑动卡槽（741）卡合滑动的卡件，所述调节板（72）一面通过弹性件（721）与所述固定侧板（71）连接，另一面与试件抵接，通过调节松紧螺钉（731）与所述调节板（72）的距离对试件进行夹紧，所述固定侧板（71）设有一螺纹孔（712）及限位螺纹杆（711），所述限位螺纹杆（711）与所述螺纹孔（712）啮合并能够对所述调节板（72）压紧。

2.根据权利要求1所述的一种复合受扭实验的竖向荷载加载装置，其特征在于：所述加载底座（7）设有刻度线（75），所述刻度线（75）与所述千斤顶（3）及所述转动平衡装置水平中心点位于同一竖直线。