CN114577592B - 钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢管混凝土桁式混合结构受力试验技术领域，提供一种钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置及方法。其中，装置包括：轴向力荷载机构，包括第一座体、第二座体及第一直线驱动机构，第一直线驱动机构分别与第一座体和弹性缓冲组件相连接，钢管混凝土桁式混合结构的两端分别与弹性缓冲组件和第二座体连接；侧向力荷载机构，包括反力座、第二直线驱动机构及套箍组件，套箍组件套装于钢管混凝土桁式混合结构外侧，第二直线驱动机构的第一端与反力座连接，第二端与套箍组件连接；侧向限位装置，与钢管混凝土桁式混合结构的侧壁相抵，可在避免钢管混凝土桁式混合结构面外失稳的前提下，研究荷载对于钢管混凝土桁式混合结构力学性能的影响。

Description

钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置及方法

技术领域

本发明涉及钢管混凝土桁式混合结构受力试验技术领域，尤其涉及一种钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置及方法。

背景技术

钢管混凝土桁式混合结构具有承载力高、整体性强等优点，被广泛应用于重大基础设施主体结构中。由于在使用阶段长期承受自重、外部荷载等，钢管混凝土桁式混合结构会发生结构徐变，从而会影响钢管混凝土桁式混合结构的力学性能。因此，研究长期荷载作用对钢管混凝土桁式混合结构的结构性能的影响具有十分重要的应用背景。

发明内容

本发明提供一种钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置及方法，可在避免钢管混凝土桁式混合结构面外失稳的前提下，对钢管混凝土桁式混合结构施加荷载，以便于研究荷载对钢管混凝土桁式混合结构的结构性能的影响。

本发明提供的一种钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，包括：

轴向力荷载机构，包括第一座体、第二座体、弹性缓冲组件及第一直线驱动机构，所述第一直线驱动机构的第一端与所述第一座体连接，第二端与所述弹性缓冲组件相连接，钢管混凝土桁式混合结构的两端分别用于与所述弹性缓冲组件和所述第二座体连接；

侧向力荷载机构，包括反力座、第二直线驱动机构及套箍组件，所述套箍组件用于可拆卸地套装在所述钢管混凝土桁式混合结构的外周侧，所述第二直线驱动机构的第一端与所述反力座连接，第二端与所述套箍组件连接；

侧向限位装置，用于与所述钢管混凝土桁式混合结构的侧壁相抵，所述钢管混凝土桁式混合结构的两侧均设有所述侧向限位装置。

根据本发明提供的一种钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，所述弹性缓冲组件包括碟簧组、压力传感器、连接轴及导向座；

所述第一直线驱动机构的第二端与所述碟簧组的第一端相抵，所述碟簧组的第二端通过所述压力传感器与所述连接轴的第一端相抵；

所述连接轴的第二端可滑动地穿过所述导向座，并与所述钢管混凝土桁式混合结构的第一端铰接，所述钢管混凝土桁式混合结构的第二端与所述第二座体铰接。

根据本发明提供的一种钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，所述套箍组件设置有供所述钢管混凝土桁式混合结构的弦杆置入的定位槽；

所述套箍组件设置为可拆装的框架结构。

根据本发明提供的一种钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，还包括环箍组件和导向板，所述侧向限位装置包括安装座和牛眼轴承；

所述环箍组件用于套装在所述钢管混凝土桁式混合结构的弦杆，所述导向板与所述环箍组件相连接；

所述牛眼轴承设置于所述安装座上并且与所述导向板相抵；

相对设置于所述钢管混凝土桁式混合结构两侧的两个所述安装座通过螺纹连接件相连接。

根据本发明提供的一种钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，所述环箍组件包括通过螺纹连接件相连接的两个连接块，两个所述连接块之间设有用于供所述钢管混凝土桁式混合结构的弦杆置入的凹槽，所述导向板与所述连接块相连接。

根据本发明提供的一种钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，还包括与所述套箍组件连接的加强座；

所述第二直线驱动机构的第二端通过所述加强座与所述套箍组件连接。

根据本发明提供的一种钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，所述第二直线驱动机构的第一端与所述反力座铰接，所述第二直线驱动机构的第二端与所述套箍组件铰接连接，且所述第二直线驱动机构与所述套箍组件之间的铰接轴线与所述第一直线驱动机构的伸缩方向相垂直。

根据本发明提供的一种钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，还包括位移计；

所述位移计设置于所述第二直线驱动机构的第二端，所述位移计用于测量所述第二直线驱动机构的第二端的位移。

根据本发明提供的一种钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，还包括长期加载装置；

所述长期加载装置包括拉压传感器、连接杆及固定螺母，所述钢管混凝土桁式混合结构的两端均设有连接板；

所述拉压传感器的两端均连接有所述连接杆，并且两个所述连接杆分别穿过两个所述连接板并与所述固定螺母螺纹配合。

本发明还提供一种钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验方法，基于如上所述的钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置实施，所述试验方法包括步骤：

将长期加载装置连接于钢管混凝土桁式混合结构，利用反力座及直线驱动机构沿钢管混凝土桁式混合结构的轴向施加荷载，旋拧固定螺母后，将直线驱动机构进行卸载，并在确定拉压传感器的数值未达到预设荷载值时，再利用直线驱动机构施加荷载并调整固定螺母的松紧，直至将直线驱动机构卸载后拉压传感器的数值达到预设荷载值；

经过预设时长，将所述钢管混凝土桁式混合结构与所述轴向力荷载机构相连接；

利用所述轴向力荷载机构对所述钢管混凝土桁式混合结构施加轴向荷载，当所述轴向力荷载机构施加的轴向荷载与所述长期加载装置施加的荷载等效时，拆除所述长期加载装置；

将所述钢管混凝土桁式混合结构分别与侧向力荷载机构和侧向限位装置相连接；

利用所述侧向力荷载机构对所述钢管混凝土桁式混合结构施加单向荷载和/或往复荷载。

本发明提供的钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置至少具有以下功能及优点：

一、通过第一直线驱动机构、弹性缓冲组件、第一座体和第二座体能够为钢管混凝土桁式混合结构提供稳定的轴向荷载。

二、通过套箍组件套装于钢管混凝土桁式混合结构的外周侧，并通过第二直线驱动机构拉压套箍组件，能为钢管混凝土桁式混合结构提供侧向的持续荷载或者往复荷载。

三、通过侧向限位装置能够用于对钢管混凝土桁式混合结构的侧向进行限位，使得钢管混凝土桁式混合结构的形变只发生于轴向力与侧向力所限定的平面内，防止钢管混凝土桁式混合结构发生面外失稳的问题。钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置能够在避免钢管混凝土桁式混合结构面外失稳的前提下，为钢管混凝土桁式混合结构提供轴向荷载和侧向荷载，以便于研究荷载对于钢管混凝土桁式混合结构力学性能的影响。

四、钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置可通过第一直线驱动机构代替或模拟长期轴向荷载，并可在通过轴向力荷载机构提供等效的长期轴向荷载的过程中，通过侧向力荷载机构为钢管混凝土桁式混合结构提供持续的或者往复的侧向荷载，从而使得本发明提供的钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置能够进行在长期荷载作用下，钢管混凝土桁式混合结构压弯剪复合受力试验与往复加载的试验，以便于研究长期荷载作用对于钢管混凝土桁式混合结构的静力性能和抗震性能的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的实施例中钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置的结构示意图；

图2是本发明提供的实施例中对钢管混凝土桁式混合结构的轴向荷载的调整状态的结构示意图；

图3是本发明提供的实施例中对钢管混凝土桁式混合结构施加轴向荷载和侧向荷载的结构示意图；

图4是本发明提供的实施例中用于二肢钢管混凝土桁式混合结构的套箍组件的结构示意图；

图5是图4所示套箍组件套装于钢管混凝土桁式混合结构的示意图；

图6是本发明提供的实施例中用于三肢钢管混凝土桁式混合结构的套箍组件的结构示意图；

图7是图6所示套箍组件的第一种使用状态示意图；

图8是图6所示套箍组件的第二种使用状态示意图；

图9是本发明提供的实施例中用于四肢钢管混凝土桁式混合结构的套箍组件的结构示意图；

图10是图9所示套箍组件套装于钢管混凝土桁式混合结构的示意图；

图11是本发明提供的实施例中用于二肢钢管混凝土桁式混合结构的套箍组件的结构示意图；

图12是本发明提供的实施例中的侧向限位装置的结构示意图；

图13是本发明提供的实施例中的侧向限位装置用于二肢钢管混凝土桁式混合结构的安装示意图；

图14是本发明提供的实施例中的侧向限位装置用于三肢钢管混凝土桁式混合结构的第一种安装示意图；

图15是本发明提供的实施例中的侧向限位装置用于三肢钢管混凝土桁式混合结构的第二种安装示意图；

图16是本发明提供的实施例中的侧向限位装置用于四肢钢管混凝土桁式混合结构的安装示意图；

图17是本发明提供的实施例中的长期加载装置的结构示意图；

附图标记：

1、第一端板；101、第一拼接板；102、子拼接板；

2、第二端板；201、第二拼接板；

3、钢管混凝土桁式混合结构；301、第一弦杆；302、第二弦杆；303、第三弦杆；304、第四弦杆；

4、第一座体；5、第二座体；6、第一直线驱动机构；7、反力座；8、第二直线驱动机构；9、第一侧板；10、第二侧板；11、第一压板；12、第二压板；13、安装座；14、牛眼轴承；15、连接块；16、导向板；17、拉压传感器；18、连接板；19、连接杆；20、固定螺母；21、碟簧组；22、压力传感器；23、连接轴；24、导向座；25、碟簧座；26、加强座；27、拉杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

下面结合图1-图17描述本发明提供的实施例中的钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置。

具体来说，钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置包括轴向力荷载机构、侧向力荷载机构及侧向限位装置。

其中，轴向力荷载机构包括第一座体4、第二座体5、弹性缓冲组件及第一直线驱动机构6。第一直线驱动机构6的第一端与第一座体4连接，第一直线驱动机构6的第二端与弹性缓冲组件相连接。钢管混凝土桁式混合结构3的两端分别用于与弹性缓冲组件和第二座体5连接。

通过设置弹性缓冲组件，第一直线驱动机构6可通过弹性缓冲组件对钢管混凝土桁式混合结构施加轴向荷载。如此设置，即使钢管混凝土桁式混合结构受力发生收缩，弹性缓冲组件也能够对荷载进行补充，以避免荷载减小过多甚至消失，从而保证所施加轴向荷载的稳定性和试验的连续性。

可选地，第一座体4和第二座体5均为钢筋混凝土结构，且第一座体4和第二座体5通过拉杆27相互连接。

拉杆27的数量为至少四个，拉杆27的两端分别穿过第一座体4和第二座体5并与螺母螺纹配合，以将第一座体4和第二座体5进行连接，从而使第一座体4和第二座体5形成自反力平衡装置，以防止在第一直线驱动机构6加载过程中第一座体4和第二座体5发生移位。同时，第一座体4和第二座体5可以通过螺栓与底部的实验平台固定，进一步防止二者移位。

可选地，第一直线驱动机构6包括但不限于液压缸、千斤顶或者作动器。

侧向力荷载机构包括反力座7、第二直线驱动机构8及套箍组件。套箍组件用于可拆卸地套装于钢管混凝土桁式混合结构3的外周侧，第二直线驱动机构8的第一端与反力座7连接，第二端与套箍组件连接。

如图1所示，可选地，反力座7可以设置为龙门机构，包括两根竖杆和一根横杆。

两根竖杆分别设置于钢管混凝土桁式混合结构3的两侧，并且竖杆的底端与实验平台可通过螺栓等固定连接。横杆的两端分别与两根竖杆相连接，并且竖杆上设有沿竖直分布的多个定位孔，横杆可选择地与任一定位孔连接，以达到调整横杆高度的效果，从而适应不同规格尺寸的钢管混凝土桁式混合结构3。第二直线驱动机构8的第一端与横杆连接，第二端与套箍组件连接。

可选地，第二直线驱动机构8包括但不限于液压缸、千斤顶或者作动器。

侧向限位装置用于与钢管混凝土桁式混合结构3的侧壁相抵，钢管混凝土桁式混合结构3的两侧均设有侧向限位装置。

本发明提供的实施例中的钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，通过第一直线驱动机构6、第一座体4、第二座体5及弹性缓冲组件能够为钢管混凝土桁式混合结构3提供轴向的荷载。通过套箍组件套装于钢管混凝土桁式混合结构3的外周侧，并通过第二直线驱动机构8拉压套箍组件，能为钢管混凝土桁式混合结构3提供侧向的持续荷载或者往复荷载。

通过在钢管混凝土桁式混合结构3的两侧设置侧向限位装置，能够将钢管混凝土桁式混合结构3的形变限制在由第一直线驱动机构6的驱动方向和第二直线驱动机构8的驱动方向所形成的平面内，从而构建理想边界条件，以避免由于现实中所存在的偶然误差导致钢管混凝土桁式混合结构3在加载过程中发生面外失稳的问题。

如此设置，钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置能够在避免钢管混凝土桁式混合结构3面外失稳的前提下，为钢管混凝土桁式混合结构3提供轴向荷载和侧向荷载，以便于研究荷载对于钢管混凝土桁式混合结构3力学性能的影响。

同时，钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置可通过第一直线驱动机构6代替或模拟长期轴向荷载，并可在通过轴向力荷载机构提供等效的长期轴向荷载的过程中，通过侧向力荷载机构为钢管混凝土桁式混合结构3提供持续的或者往复的侧向荷载，从而使得本发明提供的钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置能够进行在长期荷载作用下的钢管混凝土桁式混合结构3压弯剪复合受力试验与往复加载的试验，以便于研究长期荷载作用对于钢管混凝土桁式混合结构3的静力性能和抗震性能的影响。

需要说明的是，本发明提供的钢管混凝土桁式混合结构3的弦杆以及腹杆既可以是圆杆也可以是方杆。本发明提供的钢管混凝土桁式混合结构中的桁架形式包括但不限于华伦式桁架(Warren)、普拉特桁架(Pratt)、维伦德尔(Vierendeel)桁架或修正的华伦式桁架。

在本发明提供的一些实施例中，弹性缓冲组件包括碟簧组21、压力传感器22、连接轴23及导向座24。

第一直线驱动机构6的第二端与碟簧组21的第一端相抵，碟簧组21的第二端通过压力传感器22与连接轴23的第一端相抵。连接轴23的第二端可滑动地穿过导向座24，并与钢管混凝土桁式混合结构3的第一端铰接，钢管混凝土桁式混合结构3的第二端与第二座体5铰接。

第一直线驱动机构6通过碟簧组21对钢管混凝土桁式混合结构3进行加载，能够避免在加载过程中，因钢管混凝土桁式混合结构3轴向收缩而导致轴向荷载卸载过大的情况。

通过设置压力传感器22能够知晓荷载变化量，当荷载下降超过10％时，可以利用第一直线驱动机构6进行补载。

钢管混凝土桁式混合结构3的第一端与连接轴23铰接，钢管混凝土桁式混合结构3的第二端与第二座体5铰接，可使钢管混凝土桁式混合结构3受侧向荷载弯曲时，钢管混凝土桁式混合结构3的端部能够绕相应的铰接轴线转动，以模拟两端简支的边界条件。

通过设置导向座24能够对连接轴23进行限位，使连接轴23只发生沿轴向的伸缩，防止偏转。

进一步地，碟簧组21可以包括多个碟簧，碟簧组21可以设置在碟簧座25上，碟簧座25上设有定位槽，碟簧组21设置于定位槽内。并且碟簧座25可包括底座和可升降地设置于底座上的升降座，定位槽设置于升降座。如此设置，能够方便地调整碟簧组21的高度，以与第一直线驱动机构6对正。

在本发明提供的一些实施例中，套箍组件设置有供钢管混凝土桁式混合结构的弦杆置入的定位槽。

套箍组件设置为可拆装的框架结构。如此设置，能够方便地将套箍组件套装于钢管混凝土桁式混合结构的外周侧。

通过在套箍组件设置定位槽，一方面可使侧向的荷载能够传递至钢管混凝土桁式混合结构3的各个弦杆，另一方面能够对钢管混凝土桁式混合结构3进行定位，防止钢管混凝土桁式混合结构3与套箍组件之间出现相对移动或者转动。

参考图4-图10所示，在本发明提供的一些实施例中，套箍组件包括第一端板1、第二端板2、第一侧板9及第二侧板10。

第一端板1或第二端板2与第二直线驱动机构8连接。

第一侧板9的第一端和第二侧板10的第一端均通过螺纹连接件与第一端板1连接，第一侧板9的第二端和第二侧板10的第二端均通过螺纹连接件与第二端板2连接。

第一侧板9和第二侧板10之间通过螺纹连接件连接。第一端板1、第二端板2、第一侧板9和第二侧板10形成框架结构，框架结构套装于钢管混凝土桁式混合结构3的外周侧。

如此设置，通过设置套箍组件，第二直线驱动机构8通过套箍组件能够拉压钢管混凝土桁式混合结构3，从而为钢管混凝土桁式混合结构3提供单向荷载和/或往复荷载。

可选地，螺纹连接件包括螺杆和螺母，螺杆的两端分别穿过待连接的两个部件并与螺母螺纹配合。如图4所示，以第一侧板与第一端板连接为例介绍，螺杆的第一端穿过第一侧板9并与螺母螺纹配合，螺杆的第二端穿过第一端板1并与螺母螺纹配合，以将第一侧板9和第一端板1连接。为了便于连接，可以在待连接的两个部件上设置凸耳，螺杆的两端分别穿过两个待连接的部件的凸耳并与螺母螺纹配合。本文其它部分所述的通过螺纹连接件连接的形式均可以参考本段内容，本文其它部分不再赘述。

参考图4所示，图4中的左图为套箍组件的正视图，图4中的右图为套箍组件的侧视图。

参考图4、图5所示，在本发明提供的一些实施例中，第一端板1、第一侧板9的第一端和第二侧板10的第一端，三者之间设有供钢管混凝土桁式混合结构3的第一弦杆301置入的定位槽。

第二端板2、第一侧板9的第二端和第二侧板10的第二端，三者之间设有供钢管混凝土桁式混合结构3的第二弦杆302置入的定位槽。

如此设置，本发明提供的实施例中的套箍组件能够适用于二肢钢管混凝土桁式混合结构3，并且通过将二肢钢管混凝土桁式混合结构3的各个弦杆分别置入到相应的定位槽内，可在侧向力加载过程中，使侧向的荷载能够传递至二肢钢管混凝土桁式混合结构3的各个弦杆。

参考图6所示，图6中的左图为套箍组件的正视图，图6中的右图为套箍组件的侧视图。

参考图6-图8所示，在本发明提供的一些实施例中，第一端板1包括两个通过螺纹连接件相连接的子拼接板102。第一侧板9的第一端和第二侧板10的第一端分别与两个子拼接板102连接。

参考图7、图8所示，可选地，套箍组件的第二端板2与第二直线驱动机构8连接，或者两个子拼接板102与第二直线驱动机构8连接。

第一侧板9和与之相连接的子拼接板102之间设有供钢管混凝土桁式混合结构3的第一弦杆301置入的定位槽，第二侧板10和与之相连接的子拼接板102之间设有供钢管混凝土桁式混合结构3的第二弦杆302置入的定位槽，第二端板2上设有供钢管混凝土桁式混合结构3的第三弦杆303置入的定位槽。

如此设置，本发明提供的实施例中的套箍组件能够适用于三肢钢管混凝土桁式混合结构3，并且通过将三肢钢管混凝土桁式混合结构3的各个弦杆分别置入到相应的定位槽内，可在侧向力加载过程中，使侧向的荷载能够传递至三肢钢管混凝土桁式混合结构3的各个弦杆。

参考图9所示，图9中的左图为套箍组件的正视图，图9中的右图为套箍组件的侧视图。

参考图9、图10所示，在本发明提供的一些实施例中，钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置还包括第一压板11和第二压板12。

第一端板1包括两个通过螺纹连接件相连接的第一拼接板101，第二端板2包括两个通过螺纹连接件相连接的第二拼接板201。第一侧板9的第一端和第二侧板10的第一端分别与两个第一拼接板101连接，第一侧板9的第二端和第二侧板10的第二端分别与两个第二拼接板201连接。

第一压板11与第一侧板9通过螺纹连接件连接，第二压板12与第二侧板10通过螺纹连接件连接。与第一侧板9连接的第二拼接板201通过螺纹连接件与第一压板11连接，与第二侧板10连接的第二拼接板201通过螺纹连接件与第二压板12连接。

第一压板11与第二压板12之间通过螺纹连接件相连接。

参考图10所示，第一侧板9和与之相连接的第一拼接板101之间设有供钢管混凝土桁式混合结构3的第一弦杆301置入的定位槽。

第二侧板10和与之相连接的第一拼接板101之间设有供钢管混凝土桁式混合结构3的第二弦杆302置入的定位槽。

与第一侧板9相连接的第二拼接板201、第一侧板9和第一压板11，三者之间设有供钢管混凝土桁式混合结构3的第三弦杆303置入的定位槽。

与第二侧板10相连接的第二拼接板201、第二侧板10和第二压板12，三者之间设有供钢管混凝土桁式混合结构3的第四弦杆304置入的定位槽。

参考图9所示，本实施例描述的套箍组件在使用时，可以先将钢管混凝土桁式混合结构3穿入到框架结构内，再利用第一压板11和第二压板12压紧。

如此设置，本发明提供的实施例中的套箍组件能够适用于四肢钢管混凝土桁式混合结构3，并且通过将四肢钢管混凝土桁式混合结构3的各个弦杆分别置入到相应的定位槽内，可在侧向力加载过程中，使侧向的荷载能够传递至四肢钢管混凝土桁式混合结构3的各个弦杆。

参考图11所示，在本发明提供的一些实施例中，套箍组件包括通过螺纹连接件相连接的两个第一拼接板101及通过螺纹连接件相连接的两个第二拼接板201。

两个第一拼接板101均与第二直线驱动机构8相连接，第一拼接板101和第二拼接板201一一对应，且相对应的两者之间通过螺纹连接件相连接。

第一个第一拼接板101与对应的第二拼接板201之间设有供钢管混凝土桁式混合结构3的第一弦杆301置入的定位槽，第二个第一拼接板101与对应的第二拼接板201之间设有供钢管混凝土桁式混合结构3的第二弦杆302置入的定位槽。

如此设置，本发明提供的实施例中的套箍组件能够使二肢钢管混凝土桁式混合结构3水平设置，从而可以进行二肢钢管混凝土桁式混合结构3在水平设置时的受力试验。并且通过将二肢钢管混凝土桁式混合结构3的各个弦杆分别置入到相应的定位槽内，可在侧向力加载过程中，使侧向的荷载能够传递至二肢钢管混凝土桁式混合结构3的各个弦杆。

参考图12-图16所示，在本发明提供的一些实施例中，还包括环箍组件和导向板。侧向限位装置包括安装座13和牛眼轴承14。

环箍组件用于套装在钢管混凝土桁式混合结构3的弦杆上，导向板16设置于环箍组件上。牛眼轴承14设置于安装座13上并且与导向板16相抵。

相对设置于钢管混凝土桁式混合结构3两侧的两个安装座13通过螺纹连接件相连接。

通过牛眼轴承14对钢管混凝土桁式混合结构3进行限位，不会阻碍钢管混凝土桁式混合结构3发生侧向弯曲变形以及轴向收缩变形，从而降低试验误差、提高试验的准确性。

由于钢管混凝土桁式混合结构3的弦杆的尺寸相对较小，通过在环箍组件上设置导向板16与牛眼轴承14相抵，能够避免牛眼轴承14与弦杆脱离，从而提高侧向限位装置的限位效果。

通过螺纹连接件将两个安装座13连接形成自平衡体系，能够防止在试验过程中两个安装座13由于受力而移位。

进一步地，安装座13可以通过螺栓与实验平台相连接。

参考图12-图16所示，环箍组件包括通过螺纹连接件相连接的两个连接块15，两个连接块15之间设有用于供钢管混凝土桁式混合结构3的弦杆置入的凹槽，导向板16与连接块15相连接。如此设置，环箍组件的结构简单，使用方便。

参考图13所示，对于二肢钢管混凝土桁式混合结构3，各个弦杆上均设有环箍组件，且各个环箍组件上均设有两个导向板16，以分别与两侧的安装座13的牛眼轴承14相抵。

参考图14、图15所示，对于三肢钢管混凝土桁式混合结构3，其中两个弦杆上均设有环箍组件，且各个环箍组件均设有一个导向板16。两个弦杆上的导向板分别与两侧安装座13上的牛眼轴承14相抵。

参考图16所示，对于四肢钢管混凝土桁式混合结构3，各个弦杆均设有环箍组件，且各个环箍组件均设有一个导向板16。钢管混凝土桁式混合结构3第一侧的两个弦杆上的导向板16与第一侧安装座13上的牛眼轴承14相抵，钢管混凝土桁式混合结构3第二侧的两个弦杆上的导向板16与第二侧安装座13上的牛眼轴承14相抵。

在本发明提供的一些实施例中，钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置还包括与套箍组件相连接的加强座26。

第二直线驱动机构8的第二端通过加强座26与套箍组件连接。

第二直线驱动机构8通过加强座压紧套箍组件，增大加载区域的整体刚度，从而可使得钢管混凝土桁式混合结构3的加载区域发生整体刚性变形，能够更符合现实中的受力工况。

可选地，套箍组件可以通过螺栓或螺钉与加强座连接。

可选地，加强座为箱形结构，包括相对设置的两个加强板和设置于两个加强板之间的若干个肋板。各个肋板的两端分别与两个加强板相连接。

在本发明提供的一些实施例中，第二直线驱动机构8的第一端与反力座7铰接，第二直线驱动机构8的第二端与加强座26铰接连接，且第二直线驱动机构8与加强座26的铰接轴线与第一直线驱动机构6的伸缩方向相垂直。

如此设置，在钢管混凝土桁式混合结构3受到轴向荷载而收缩时，第二直线驱动机构8的第二端能够随钢管混凝土桁式混合结构3的收缩而倾斜，从而自适应的调整，以保证试验的顺利进行。

在本发明提供的一些实施例中，钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置还包括设置于第二直线驱动机构8的第二端的位移计。

通过位移计检测由于钢管混凝土桁式混合结构3收缩所导致的第二直线驱动机构8第二端的位移量，以便于计算第二直线驱动机构8作用于钢管混凝土桁式混合结构3上的轴向载荷分量及侧向载荷分量，从而可对钢管混凝土桁式混合结构3的受力情况进行更准确地分析。

参考图2、图17所示，在本发明提供的一些实施例中，钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置还包括长期加载装置。

长期加载装置包括拉压传感器17、连接杆19及固定螺母20，钢管混凝土桁式混合结构3的两端均设有连接板18。

拉压传感器17的两端均连接有连接杆19，并且两个连接杆19分别穿过两个连接板18并与固定螺母20螺纹配合。可选地，拉压传感器17与连接杆19螺纹连接。

进一步地，拉压传感器17的数量可设置为四个。四个拉压传感器17沿钢管混凝土桁式混合结构3的周向分布。

通过设置长期加载装置能够对钢管混凝土桁式混合结构3进行长期加载，经过预设时长的加载后，可再将钢管混凝土桁式混合结构3分别与轴向力荷载机构、侧向力荷载机构和侧向限位装置相连接，利用轴向力荷载机构提供与长期加载装置等效的荷载后，拆除长期加载装置，即可研究长期荷载及侧向荷载复合作用对于钢管混凝土桁式混合结构3的结构性能的影响。

本发明提供的实施例中的长期加载装置利用连接杆19及螺母对钢管混凝土桁式混合结构3进行加载，加载完毕后再将钢管混凝土桁式混合结构3连接于轴向力荷载机构上进行相关试验，无需像液压缸、压力机等耗费能量对钢管混凝土桁式混合结构3进行加载，能够降低试验成本。

并且可以设置多个长期加载装置对多种不同类型的钢管混凝土桁式混合结构3进行长期加载，长期加载完毕后再依次将不同类型的钢管混凝土桁式混合结构3连接于轴向力荷载机构上进行试验，使用更加方便。

本发明提供的实施例中还提供一种钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验方法。

具体来说，钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验方法包括步骤：

首先，将长期加载装置连接于钢管混凝土桁式混合结构3，利用反力座及直线驱动机构沿钢管混凝土桁式混合结构3的轴向施加荷载。旋拧固定螺母20后，将直线驱动机构进行卸载。在确定拉压传感器17的数值未达到预设荷载值时，再利用直线驱动机构施加荷载并调整固定螺母20的松紧，直至将直线驱动机构卸载后拉压传感器17的数值达到预设荷载值。

具体地，参考图17所示，首先，将拉压传感器17两端的连接杆19分别穿过钢管混凝土桁式混合结构3两端的连接板18并与螺母旋合。然后，利用反力座7及直线驱动机构沿钢管混凝土桁式混合结构3的轴向施加荷载，将顶部固定螺母20拧紧，然后直线驱动机构卸载，判断拉压传感器17的数值是否达到预设荷载值。如果未达到，则通过改变直线驱动机构轴向施加荷载值以及调整顶部固定螺母20的松紧程度来反复调整，直至拉压传感器17的数值达到预设荷载值。此处的反力座可以使用侧向力荷载机构中的反力座7，直线驱动机构可以使用侧向力荷载机构中的第二直线驱动机构8。当然，也可为长期加载装置配置专门反力座与直线驱动机构。

此时，连接杆19及固定螺母20为钢管混凝土桁式混合结构3提供轴向荷载。为模拟长期加载的条件，将上述钢管混凝土桁式混合结构3放置预设时长，并在此期间观察拉压传感器17的数值，若拉压传感器17的数值下降超过预设荷载值的5％，再利用反力座7及直线驱动机构进行补载。

然后，经过预设时长后，将钢管混凝土桁式混合结构3与轴向力荷载机构相连接。并利用轴向力荷载机构对钢管混凝土桁式混合结构3施加轴向荷载，当轴向力荷载机构施加的轴向荷载与长期加载装置施加的荷载等效时，拆除长期加载装置。

具体地，参考图2所示，经过预设时长后，将钢管混凝土桁式混合结构3连接于轴向力荷载机构上，并通过第一直线驱动机构6施加压力，当拉压传感器17检测值为零时，说明轴向力荷载机构能够替代长期加载装置对钢管混凝土桁式混合结构3施加等效的荷载，此时可拆除连接杆19、固定螺母20及拉压传感器17。

最后，将钢管混凝土桁式混合结构3分别与侧向力荷载机构和侧向限位装置相连接。并利用侧向力荷载机构对钢管混凝土桁式混合结构3施加单向荷载和/或往复荷载。

具体地，拆除长期加载装置后，参考图3所示，安装侧向力荷载机构及侧向限位装置。通过施加侧向荷载，就能够进行在长期荷载作用下，钢管混凝土桁式混合结构3压弯剪复合受力试验与往复加载的试验，以便于研究长期荷载作用对于钢管混凝土桁式混合结构3的静力性能和抗震性能的影响。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，其特征在于，包括：

轴向力荷载机构，包括第一座体、第二座体、弹性缓冲组件及第一直线驱动机构，所述第一直线驱动机构的第一端与所述第一座体连接，第二端与所述弹性缓冲组件相连接，钢管混凝土桁式混合结构的两端分别用于与所述弹性缓冲组件和所述第二座体连接；

侧向力荷载机构，包括反力座、第二直线驱动机构及套箍组件，所述套箍组件用于可拆卸地套装在所述钢管混凝土桁式混合结构的外周侧，所述第二直线驱动机构的第一端与所述反力座连接，第二端与所述套箍组件连接；

侧向限位装置，用于与所述钢管混凝土桁式混合结构的侧壁相抵，所述钢管混凝土桁式混合结构的两侧均设有所述侧向限位装置，所述侧向限位装置用于将钢管混凝土桁式混合结构的形变限制在由所述第一直线驱动机构的驱动方向和所述第二直线驱动机构的驱动方向所形成的平面内；

所述套箍组件设置有供所述钢管混凝土桁式混合结构的弦杆置入的定位槽，以使所述侧向力荷载机构提供荷载能够传递至钢管混凝土桁式混合结构的各个弦杆上。

2.根据权利要求1所述的钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，其特征在于，所述弹性缓冲组件包括碟簧组、压力传感器、连接轴及导向座；

所述第一直线驱动机构的第二端与所述碟簧组的第一端相抵，所述碟簧组的第二端通过所述压力传感器与所述连接轴的第一端相抵；

所述连接轴的第二端可滑动地穿过所述导向座，并与所述钢管混凝土桁式混合结构的第一端铰接，所述钢管混凝土桁式混合结构的第二端与所述第二座体铰接。

3.根据权利要求1所述的钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，其特征在于，所述套箍组件设置为可拆装的框架结构。

4.根据权利要求1所述的钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，其特征在于，还包括环箍组件和导向板，所述侧向限位装置包括安装座和牛眼轴承；

所述环箍组件用于套装在所述钢管混凝土桁式混合结构的弦杆，所述导向板与所述环箍组件相连接；

所述牛眼轴承设置于所述安装座上并且与所述导向板相抵；

相对设置于所述钢管混凝土桁式混合结构两侧的两个所述安装座通过螺纹连接件相连接。

5.根据权利要求4所述的钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，其特征在于，所述环箍组件包括通过螺纹连接件相连接的两个连接块，两个所述连接块之间设有用于供所述钢管混凝土桁式混合结构的弦杆置入的凹槽，所述导向板与所述连接块相连接。

6.根据权利要求1所述的钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，其特征在于，还包括与所述套箍组件连接的加强座；

所述第二直线驱动机构的第二端通过所述加强座与所述套箍组件连接。

7.根据权利要求1所述的钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，其特征在于，所述第二直线驱动机构的第一端与所述反力座铰接，所述第二直线驱动机构的第二端与所述套箍组件铰接连接，且所述第二直线驱动机构与所述套箍组件之间的铰接轴线与所述第一直线驱动机构的伸缩方向相垂直。

8.根据权利要求7所述的钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，其特征在于，还包括位移计；

所述位移计设置于所述第二直线驱动机构的第二端，所述位移计用于测量所述第二直线驱动机构的第二端的位移。

9.根据权利要求1-8任一项所述的钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置，其特征在于，还包括长期加载装置；

所述长期加载装置包括拉压传感器、连接杆及固定螺母，所述钢管混凝土桁式混合结构的两端均设有连接板；

所述拉压传感器的两端均连接有所述连接杆，并且两个所述连接杆分别穿过两个所述连接板并与所述固定螺母螺纹配合。

10.一种钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验方法，其特征在于，基于如权利要求9所述的钢管混凝土桁式混合结构力学性能试验装置实施，所述试验方法包括步骤：

将长期加载装置连接于钢管混凝土桁式混合结构，利用反力座及直线驱动机构沿钢管混凝土桁式混合结构的轴向施加荷载，旋拧固定螺母后，将直线驱动机构进行卸载，并在确定拉压传感器的数值未达到预设荷载值时，再利用直线驱动机构施加荷载并调整固定螺母的松紧，直至将直线驱动机构卸载后拉压传感器的数值达到预设荷载值；

经过预设时长，将所述钢管混凝土桁式混合结构与所述轴向力荷载机构相连接；

利用所述轴向力荷载机构对所述钢管混凝土桁式混合结构施加轴向荷载，当所述轴向力荷载机构施加的轴向荷载与所述长期加载装置施加的荷载等效时，拆除所述长期加载装置；

将所述钢管混凝土桁式混合结构分别与侧向力荷载机构和侧向限位装置相连接；

利用所述侧向力荷载机构对所述钢管混凝土桁式混合结构施加单向荷载和/或往复荷载。