CN211013830U - 一种适用于t字形梁柱节点试验加载装置 - Google Patents
一种适用于t字形梁柱节点试验加载装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于T字形梁柱节点试验加载装置,它解决了现有技术中梁柱节点试验加载装置对试验条件要求较高、成本高的问题,能够在无行车的条件下使用,拆装效率高、成本低;其技术方案为:包括支撑框架,所述支撑框架上安装有固定铰支座,固定铰支座上方设有与支撑框架一侧滑动连接的活动铰支座,活动铰支座与固定铰支座之间对称安装有若干用于施加轴向压力的预应力施加杆;活动铰支座上方设有多个用于吊装试验柱、试验梁或调整活动铰支座位置的手拉葫芦,手拉葫芦一侧安装作动器;与固定铰支座间隔设定距离安装有两个用于支撑试验梁的侧向支撑。
Description
技术领域
本实用新型涉及结构受力性能试验装置领域,尤其涉及一种适用于T字形梁柱节点试验加载装置。
背景技术
随着我国基础建设的大力发展,结构的力学性能试验受到了越来越多的关注。无论是使用新材料、新技术、新工艺的建筑,还是超限建筑都需要进行相关的结构力学性能试验以保证其在实际应用中的安全性和可靠性。
梁柱节点作为框架结构中的关键部位,其力学性能直接决定着整个建筑物的结构安全,因此对梁柱节点进行结构力学性能试验是很有必要的。根据试验目的的不同,试验被分为研究性试验和检测性试验。其中检测性试验是为了实际工程服务,此类试验的条件往往低于研究性试验,因此有必要提出一种适用于低条件,低成本下的梁柱节点试验装置。
目前梁柱节点的试验方法和加载装置已经相当的成熟,一般是包括起重***,反力架***,支座***,荷载施加***以及侧向支撑***。发明人发现,起重***一般是选择实验室大型行车,荷载施加***一般选择液压千斤顶,然而,在实验室资源缺乏的情况下,试验构件就无法完成吊装搬运及荷载施加,这就导致试验条件要求较高,且成本较高。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足,本实用新型提供了一种适用于T字形梁柱节点试验加载装置,能够在无行车的条件下使用。铰支座采取插销连接的榫卯板构造,可以在安装过程中实时拆装,实现试验柱的快速安装。试验柱轴力施加采用预应力杆施加,通过实时监测预应力杆的应变读数来控制试验柱轴力,在无千斤顶的条件下实现试验。同时本实用新型的侧向支撑具有竖直高度可调,水平距离可调的特点,适用于不同尺寸的节点试验。
本实用新型采用下述技术方案:
一种适用于T字形梁柱节点试验加载装置,包括支撑框架,所述支撑框架上安装有固定铰支座,固定铰支座上方设有与支撑框架一侧滑动连接的活动铰支座,活动铰支座与固定铰支座之间对称安装有若干用于施加轴向压力的预应力施加杆;
活动铰支座上方设有多个用于吊装试验柱、试验梁或调整活动铰支座位置的手拉葫芦,手拉葫芦一侧安装作动器;与固定铰支座间隔设定距离安装有两个用于支撑试验梁的侧向支撑。
进一步的,所述侧向支撑包括H型钢柱、安装在H型钢柱一端的平台连接板,所述平台连接板与H型钢柱之间连接加强肋;
所述H型钢柱一侧安装钢轮且钢轮的安装位置可调,钢轮能够与试验梁上的侧向支撑板相接触。
进一步的,所述H型钢柱的翼缘上开设有若干对拉螺栓孔,所述平台连接板端部开设多个容错孔。
进一步的,所述活动铰支座包括通过第一插销相连在一起的第一铰接部和第二铰接部,所述第二铰接部通过对拉螺栓连接安装板,活动铰支座通过安装板与第二铰接部之间形成的空间与支撑框架相连;所述安装板上设有吊环;所述第一插销由变直径的插销主体和设于主体一端的把手组成。
进一步的,所述第二铰接部包括与第一铰接部相连的第一卯板,所述第一卯板侧面连接第一预应力施加板,第一预应力施加板与连接板垂直连接,且第一预应力施加板与连接板之间安装竖向加劲板;所述连接板上安装吊环。
进一步的,所述固定铰支座包括第三铰接部和第四铰接部,第三铰接部和第四铰接部通过第二插销相连;所述第二插销由变直径的插销主体和设于主体一端的把手组成。
进一步的,所述支撑框架包括试验平台,试验平台上方对称安装支柱,支柱之间通过反力梁相连。
进一步的,所述手拉葫芦安装在反力梁下方,作动器与反力梁相连;所述活动铰支座安装于支柱上。
一种适用于T字形梁柱节点试验加载装置的使用方法,包括以下步骤:
步骤(1)安装试验柱:
1)将固定铰支座的第三铰接部和活动铰支座的第一铰接部取下,分别通过螺栓与试验柱端部连接;
2)通过手拉葫芦将试验柱吊装至固定铰支座安装位置,调整试验柱位置,使第三铰接部与第四铰接部对应,将第二插销***第三铰接部和第四铰接部;
3)通过两个手拉葫芦调整活动铰支座的位置,使活动铰支座的第一铰接部与第二铰接部对应,将二者通过第一插销相连;
步骤(2)安装试验梁:通过手拉葫芦将试验梁吊装至安装位置,利用手拉葫芦的微调,实现试验梁与试验柱的连接;
步骤(3)安装侧向支撑:调节两个侧向支撑间的距离至合适位置,并将其通过螺栓固定在试验平台上;
步骤(4)对试验柱施加压力:将预应力施加杆与活动铰支座、固定铰支座相连,使用扭矩扳手对预应力杆施加拉力,并实时读取预应力施加杆的应变值;当预应力施加杆的应变达到试验要求轴压比后停止对其施加拉力;
步骤(5)限制活动铰支座水平移动:当预应力达到其试验要求的拉力后,使用对拉螺栓将活动铰支座的安装板和连接板拧紧;
步骤(6)开启作动器开始试验。
进一步的,所述步骤(3)中,当侧向支撑上的钢轮刚好顶着试验梁上的侧向支撑板,且钢轮可自由转动时为侧向支撑间的合适位置。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
1、本实用新型设置预应力施加杆,代替了千斤顶,使得试验在条件低下的情况下也能进行;
2、本实用新型的侧向支撑具有高度可调的支撑点,即钢轮,同时还能够水平调整位置,适用于不同尺寸的节点试验,达到既能支撑试验梁又不会增加侧向摩擦的目的;侧向支撑上设置对拉螺栓可以增加侧向支撑的刚度,减小其变形对试验的影响;
3、本实用新型相比传统试验加载装置,可以实现在无行车等大型起重设备的情况下进行试验,使得低条件下试验成为可能;通过手拉葫芦的设置解决了试验梁柱安装的问题,解决了活动铰支座固定的问题,使用较小的成本实现了低条件下试验;
4、本实用新型的铰支座榫卯板能够实现支座的高效拆装,节省了大量的人力物力;铰支座的第一铰接部和第三铰接部与试验柱先行安装使得试验柱的安装变得高效,在安装时只需使用插销将第一铰接部和第三铰接部与第二铰接部和第四铰接部连接起来即可,加快了试验构件的装拆。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1为本实用新型实施例一的主视图;
图2为本实用新型实施例一的侧视图;
图3为本实用新型实施例一的固定铰支座结构示意图;
图4为本实用新型实施例一的第三铰接部主视图;
图5为本实用新型实施例一的第三铰接部侧视图;
图6为本实用新型实施例一的第三铰接部俯视图;
图7为本实用新型实施例一的第四铰接部主视图;
图8为本实用新型实施例一的第四铰接部侧视图;
图9为本实用新型实施例一的第四铰接部俯视图;
图10为本实用新型实施例一的转动轴结构示意图;
图11为本实用新型实施例一的活动铰支座结构示意图;
图12为本实用新型实施例一的第二铰接部主视图;
图13为本实用新型实施例一的第二铰接部侧视图;
图14为本实用新型实施例一的第二铰接部俯视图;
图15为本实用新型实施例一的安装板结构示意图;
图16为本实用新型实施例一的侧向支撑侧视图;
图17为本实用新型实施例一的侧向支撑主视图
图18为本实用新型实施例一的侧向支撑俯视图;
其中,其中:1、试验平台,2、支柱,3、反力梁,4、手拉葫芦,41、第一手拉葫芦,42、第二手拉葫芦,43、第三手拉葫芦,44、第四手拉葫芦,5、作动器,6、固定铰支座,61、第三铰接部,611、榫板,612、插销孔,613、柱端连接板,614、螺栓孔,62、第四铰接部,621、第二卯板,622、插销孔,623、第二预应力施加板,624、预应力杆孔,625、侧向支撑板,626、平台连接板,627、螺栓孔,63、第二插销,631、插销主体,632、把手,7、活动铰支座,71、第一铰接部,72、第二铰接部,721、第一卯板,722、插销孔,723、第一预应力施加板,724、预应力杆孔,725、竖向加劲板,726、连接板,727、连接孔,728、吊环,73、第一插销,74、安装板,741、安装板主体,742、连接孔,743、吊环,75、对拉螺栓,8、预应力施加杆,9、侧向支撑,91、H型钢柱,911、安装孔,912、对拉螺栓孔,92、平台连接板,921、容错孔,93、加劲肋,94、钢轮,10、试验柱,11、试验梁,111、侧向支撑板。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合;
为了方便叙述,本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样,仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致,并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位,以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或为一体;可以是机械连接,也可以是电连接,可以是直接连接,也可以是通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部连接,或者两个元件的相互作用关系,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。
正如背景技术所介绍的,现有技术中存在对试验条件要求较高、成本高的不足,为了解决如上的技术问题,本实用新型提出了一种适用于T字形梁柱节点试验加载装置。
实施例一:
下面结合附图1-图18对本实用新型进行详细说明,具体的,结构如下:
本实施例提供了一种适用于T字形梁柱节点试验加载装置,包括支撑框架、固定铰支座6、活动铰支座7、作动器5、预应力施加杆8、侧向支撑9和手拉葫芦4,所述支撑框架包括试验平台1、支柱2和反力梁3,反力梁3位于试验平台1上方,并通过两个间隔设置的支柱2形成框架结构。
反力梁3下方悬挂多个手拉葫芦4,手拉葫芦4作为加载装置的起重设备可实现对试验构件的灵活移动并在试验梁11、试验柱10安装时进行较为精确的控制,可以在无行车的条件下使用,同时,手拉葫芦4可以在试验梁11、试验柱10连接时进行较为精确的控制,尤其在螺栓连接的情况下。螺栓连接是较为常用的一种梁柱节点形式,但是连接时螺栓孔的对孔往往需要耗费大量的时间,造成拼接效率低下,究其原因就是起重设备的微操较难。使用手拉葫芦4代替行车起重不仅满足了无行车的条件,也使得微操更为容易,提高了试验梁11、试验柱10连接的效率。
在本实施例中,手拉葫芦4共四个,分别为第一手拉葫芦41、第二手拉葫芦42、第三手拉葫芦43、第四手拉葫芦44,第一手拉葫芦41、第二手拉葫芦42用于调节活动铰支座7的位置,第三手拉葫芦43、第四手拉葫芦44用于吊装试验柱10和试验梁11。反力梁3下方还安装作动器5,作动器5用于对梁端施加竖向的荷载。作动器5靠近一侧支柱2,使用时作动器5与试验梁11的一端相连。
试验平台1的上表面安装可拆卸的固定铰支座6和侧向支撑9,侧向支撑9靠近一侧立柱2,固定铰支座6靠近另一侧立柱2,固定铰支座6和侧向支撑9之间的间距与试验梁11的长度有关。活动铰支座7安装在靠近固定铰支座6一侧的立柱2上,位于固定铰支座6的上方,且活动铰支座7能够沿立柱2移动以调节其位置。试验时,试验柱10安装于活动铰支座7与固定铰支座6之间,且活动铰支座7与固定铰支座6之间对称安装多个预应力施加杆8。
进一步的,如图3所示,固定铰支座6包括第三铰接部61和第四铰接部62,第三铰接部61和第四铰接部62通过第二插销63相连。如图10所示,第二插销63由插销主体631和把手632组成,把手632安装于插销主体631端部,便于快速准确的插拔,实现高效的连接。插销主体631呈突变直径的圆柱体状,包括中间的小直径段和两端的大直径段,小直径段较长用于承担试验柱10的轴力,大直径段较短,用来限制第二插销63的位置。
如图4-图6所示,第三铰接部61由榫板611和柱端连接板613组成,榫板611固定于柱端连接板613一侧,榫板611上开设有插销孔612,插销孔612的孔径大于第二插销63直径。柱端连接板613上开设有四个螺栓孔614,用于与试验柱10进行栓接。
如图7-图9所示,第四铰接部62包括依次连接的第二卯板621、第二预应力施加板623、竖向支撑板625和平台连接板626,第二卯板621上开设有插销孔622,插销孔622的孔径大于插销主体631的直径,与第三铰接部61的榫板611上的插销孔612的孔径相同。第二预应力施加板623上开设有六个预应力杆孔624,预应力杆孔624的孔径大于预应力施加杆8且均匀分布于第二预应力施加板631两侧。竖向支撑板625一方面增加了第二预应力施加板623的面外刚度,另一方面也为预应力的施加提供了工作面,便于扭矩扳手的使用。平台连接板626上开设有四个螺栓孔327,用于将固定铰支座6固定在试验平台1上。
如图11所示,活动铰支座7包括第一铰接部71、第二铰接部72、第一插销73、安装板74和对拉螺栓75。第一铰接部71和第二铰接部72通过第一插销73铰接在一起,所述第二铰接部72通过对拉螺栓75连接安装板74,活动铰支座7通过安装板74与第二铰接部72之间形成的空间与立柱2相连。其中,第一铰接部71的结构与第三铰接部61相同,此处不再赘述。
如图12-图15所示,第二铰接部72由第一卯板721、第一预应力施加板723、竖向加劲板725和连接板726组成,所述第一卯板721侧面连接第一预应力施加板723,第一预应力施加板723与连接板726垂直连接,且第一预应力施加板723与连接板726之间安装竖向加劲板725,竖向加劲板725增加了第一预应力施加板723的面外刚度。
第一卯板721上开设有插销孔722,插销孔722孔径大于第一插销73的直径。第一预应力施加板723上开设有六个预应力杆孔724,预应力杆孔724孔径大于预应力施加杆8且均匀分布于第一预应力施加板723两侧。连接板726上开设有四个连接孔727,用于与安装板74通过对拉螺栓75连接。同时,连接板726上有两个吊环728,用于吊装第二铰接部72以及对其高度进行调节,便于试验柱10的快速安装。
安装板74包括安装板主体741,安装板主体741上开设有四个连接孔742,用于与第二铰接部72通过对拉螺栓75连接。同时安装板主体741侧面有两个吊环743,用于吊装安装板74以及对其高度进行调节,便于试验柱的快速安装。对拉螺栓用于将第二铰接部72与安装板74进行连接,以保证活动铰支座7在拥有沿立柱2轴向滑动的自由度的同时限制其沿反力梁3轴向移动的自由度。
预应力施加杆8用于为试验柱10施加轴向的压力,以模拟实际工程中的轴压比。预应力施加杆8沿着试验柱10轴向布置,穿过活动铰支座7的第二铰接部72和固定铰支座6的第四铰接部62。通过扭矩扳手对预应力施加杆8施加扭矩,在施加的过程中实时监控预应力杆的应变来控制其拉力数值,直至满足设计值。预应力施加杆8的使用代替了千斤顶,在不增加额外的空间占用以及设备的情况下实现了试验柱压力的施加。
如图16-18所示,侧向支撑9设有两个,侧向支撑9为试验梁11提供了侧向约束,在保证试验梁11不发生面外失稳的同时也不会对其竖向反力造成干扰。侧向支撑9包括H型钢柱91、加劲肋93、平台连接板92和钢轮94,平台连接板92安装在H型钢柱91的一端,且平台连接板92与H型钢柱91之间连接加劲肋93,用于增加侧向支撑9的抗侧刚度。所述H型钢柱91一侧安装钢轮94且钢轮94的安装位置可调。钢轮94在试验梁11的侧向支撑板111上的摩擦较小,对试验结果的影响很小。
进一步的,H型钢柱91的翼缘上开设有若干安装孔911,以便调整钢轮94的竖向高度,适应不同高度的试验柱10和荷载类型。同时,H型钢柱91翼缘上开设有若干对拉螺栓孔912,以便在侧向支撑9刚度不足时使用对拉螺栓将两个侧向支撑9拉紧增加刚度。平台连接板92上开设有四个容错孔921,用于与试验平台1通过螺栓连接。如图18所示,容错孔921为条形孔,使得侧向支撑9有足够的调整空间,以适应不同的试验梁以及加工误差导致的试验梁偏位。
本实施例试验加载装置的使用方法,包括以下步骤:
步骤(1)安装试验柱10:
1)将固定铰支座6的第三铰接部61和活动铰支座7的第一铰接部71取下,分别通过螺栓与试验柱10的端部连接。
2)通过第三手拉葫芦43将试验柱10吊装至铰支座处,微调试验柱10的位置,使得其下方第三铰接部61的榫板611***第四铰接部62的第二卯板621间。通过调整试验柱10的位置使得第二卯板621的插销孔612重合,进而***第二插销63完成固定铰支座6的连接。
3)通过第一手拉葫芦41和第二手拉葫芦42调整活动铰支座7的位置,使得试验柱10上方的活动铰支座7第一铰接部71的榫板***第二铰接部72的第一卯板721之间。通过调整活动铰支座7的高度使得榫板、第一卯板721的插销孔722重合,进而***第一插销73完成活动铰支座7的连接。
步骤(2)安装试验梁11:通过第三手拉葫芦43和第四手拉葫芦44将试验梁11吊装至安装位置,利用手拉葫芦的微调,实现试验梁11与试验柱10的快速高效连接。
步骤(3)安装侧向支撑9:其中一个侧向支撑9在试验过程中保持位置不变,另一个侧向支撑9需要在更换试件时进行拆装,位置不变的侧向支撑9一般位于不便吊装的方向上。在试验梁11和试验柱10安装完毕后,将侧向支撑9移至其位置上,通过调节两个侧向支撑9间的距离找到较为合理的位置,将二者通过螺栓固定在试验平台1上。合适的位置是指侧向支撑9上的钢轮94刚好顶着试验梁11上的侧向支撑板111,且钢轮94可自由转动。
步骤(4)对试验柱施加压力:在侧向支撑9固定完毕后对试验柱10施加轴向压力来模拟实际工况。将预应力施加杆8依次穿过第二铰接部72上的预应力杆孔724和第四铰接部62上的预应力杆孔624。穿杆后对预应力施加杆8临时拧紧,然后使用扭矩扳手对预应力施加杆8施加拉力,在施加拉力的过程中需要实时读取预应力施加杆8的应变值。当预应力施加杆8的应变达到试验要求轴压比后停止对其施加拉力。
步骤(5)限制活动铰支座7的自由度:当预应力达到其试验要求的拉力后,使用对拉螺栓75将活动铰支座7的安装板74和连接板726拧紧。
步骤(6)开启作动器5开始试验。
上述方法简单易行,两个人即可完成试验,实现了低条件、低成本下的试验。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种适用于T字形梁柱节点试验加载装置,其特征在于,包括支撑框架,所述支撑框架上安装有固定铰支座,固定铰支座上方设有与支撑框架一侧滑动连接的活动铰支座,活动铰支座与固定铰支座之间对称安装有若干用于施加轴向压力的预应力施加杆;
活动铰支座上方设有多个用于吊装试验柱、试验梁或调整活动铰支座位置的手拉葫芦,手拉葫芦一侧安装作动器;与固定铰支座间隔设定距离安装有两个用于支撑试验梁的侧向支撑。
2.根据权利要求1所述的一种适用于T字形梁柱节点试验加载装置,其特征在于,所述侧向支撑包括H型钢柱、安装在H型钢柱一端的平台连接板,所述平台连接板与H型钢柱之间连接加强肋;
所述H型钢柱一侧安装钢轮且钢轮的安装位置可调,钢轮能够与试验梁上的侧向支撑板相接触。
3.根据权利要求2所述的一种适用于T字形梁柱节点试验加载装置,其特征在于,所述H型钢柱的翼缘上开设有若干对拉螺栓孔,所述平台连接板端部开设多个容错孔。
4.根据权利要求1所述的一种适用于T字形梁柱节点试验加载装置,其特征在于,所述活动铰支座包括铰接在一起的第一铰接部和第二铰接部,所述第二铰接部通过对拉螺栓连接安装板,活动铰支座通过安装板与第二铰接部之间形成的空间与支撑框架相连;所述安装板上设有吊环。
5.根据权利要求4所述的一种适用于T字形梁柱节点试验加载装置,其特征在于,所述第二铰接部包括与第一铰接部相连的第一卯板,所述第一卯板侧面连接第一预应力施加板,第一预应力施加板与连接板垂直连接,且第一预应力施加板与连接板之间安装竖向加劲板;所述连接板上安装吊环。
6.根据权利要求1所述的一种适用于T字形梁柱节点试验加载装置,其特征在于,所述固定铰支座包括第三铰接部和第四铰接部,第三铰接部和第四铰接部通过第二插销相连;所述第二插销由变直径的插销主体和设于主体一端的把手组成。
7.根据权利要求1所述的一种适用于T字形梁柱节点试验加载装置,其特征在于,所述支撑框架包括试验平台,试验平台上方对称安装支柱,支柱之间通过反力梁相连。
8.根据权利要求1所述的一种适用于T字形梁柱节点试验加载装置,其特征在于,所述手拉葫芦安装在反力梁下方,作动器与反力梁相连;所述活动铰支座安装于支柱上。
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Granted publication date: 20200714 Termination date: 20201120 |
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