CN101446508B - 一种角钢构件受压承载力试验加载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一套约束装置，一方面是解决与各种截面角钢的约束问题，主要通过约束装置两端的夹具来实现，其中压块为活动件，其形状可以根据构件的截面形状确定。可解决现有构件受压试验加载装置不能实现各种截面角钢受压和模拟多种端部约束的问题，实现加载装置结构简单，传力清晰，施加荷载准确，构件安装拆卸方便的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种实现角钢构件受压承载力试验的加载装置，尤其是能实现输电铁塔角钢构件的受压试验加载，属于输电线路铁塔设计及研究领域。
背景技术
目前，输电铁塔大都采用角钢进行设计，输电铁塔受压构件承载力试验的加载装置基本上都是由加载器、试验承力架、约束装置三部分组成。用约束装置模拟试验构件的实际约束条件，通过加载装置来实现构件在特定约束条件下的受力变形情况。一般加载装置适用于闭口截面(圆形、矩形等)构件，不易实现开口截面(角钢等)构件的受压承载力加载。
另外，一般加载装置往往只能实现构件的轴心受压情况的加载，而对于实现构件两端偏心受压和一端偏心一端轴心受压情况的加载却难以实现。图1A-1D是目前常用的构件受压加载装置示意图(加载器和试验承力架部分与本发明的加载装置相同)，其中图1A为上刀口端的放大图，图1B为刀口凹槽的放大图，图1C为下刀口端的放大图，图1D为刀口铰加载装置的整体图，该装置的约束端由上刀口端、刀口凹槽和下刀口端组成，下刀口端的中心与构件截面形心重合。该装置可实现构件轴心受压加载，但下刀口端的中心所在位置固定，无法实现构件的偏心受压加载。
发明内容
为了解决现有构件受压试验加载装置不能实现各种截面角钢受压和模拟多种端部约束的问题，实现加载装置结构简单，传力清晰，施加荷载准确，构件安装拆卸方便的目的。
本发明实现以上技术要求所采用的技术方案是：设计了一套约束装置，一方面是解决与各种截面角钢的约束问题，主要通过约束装置两端的夹具来实现，其中压块为活动件，其形状可以根据构件的截面形状来灵活确定。
依据本发明的角钢构件受压承载力试验加载装置，包括加载器、试验承力架和约束装置，其特征在于：所述加载器包括反力架(4)、液压机(5)和力传感器(6)，所述约束装置分为上下对称的两个部分，包括顶部约束装置和下部约束装置，所述顶部约束装置包括顶部球头(7)、顶部球头凹槽(9)、顶部底座(15)、顶部丝杆(16)、顶部丝杆螺母(17)、顶部压块(18)和顶部夹具(8)，所述顶部球头(7)与力传感器(6)相连；
所述下部约束装置包括底部球头座(13)、底部球头凹槽(11)、底部底座(22)、底部丝杆(19)、底部丝杆母(20)、底部压块(21)和底部夹具(12)，所述底部球头座(13)连接底部支撑(14)；
所述顶部约束装置从上至下依次为：所述顶部球头(7)置于所述顶部球头凹槽(9)中，所述顶部球头凹槽(9)固定连接于所述顶部底座(15)，所述顶部底座(15)的同一水平面上设置所述顶部丝杆(16)、顶部丝杆螺母(17)、顶部压块(18)和顶部夹具(8)，所述顶部丝杆螺母(17)连接所述顶部丝杆(16)，所述顶部丝杆(16)顶住所述顶部压块(18)，所述顶部压块(18)和所述顶部夹具(8)之间留有用于夹住构件(10)的缝隙。
所述下部约束装置从上至下依次为：所述底部丝杆(19)、底部丝杆母(20)、底部压块(21)和底部夹具(12)均置于所述底部底座(22)上，所述底部丝杆母(20)连接底部丝杆(19)，所述底部丝杆(19)顶住所述底部压块(21)，所述底部压块(21)和底部夹具(12)之间留有用于夹住构件(10)的缝隙，所述底部球头凹槽(11)固定连接在所述底部底座(22)的下方，所述底部球头座(13)的底部球头(23)置于底部球头凹槽(11)中；
将待测试的角钢构件(10)的两端分别置于所述顶部约束装置和下部约束装置的夹具与压块之间的缝隙处，顶部压块(18)以及底部压块(21)为活动件，并且通过放置不同形状的压块，从而实现与各种截面形状的角钢构件(10)的约束。
通过调整所述约束装置的球头凹槽的位置来实现待测角钢构件受压加载点的改变，并且根据加载点的位置设置多个所述顶部球头凹槽(9)和多个所述底部球头凹槽(11)。
另一方面是解决角钢加载点的确定及连接问题，通过调整约束装置端部球头凹槽的位置来实现，实施时可以根据加载点位置设置多个顶部球头凹槽以及底部球头凹槽，也可以移动焊接凹槽的位置，直接移动凹槽位置的方法简单易行。
本发明提供一种实现模拟多种杆端约束构件受压的试验加载装置，该装置不仅能实现构件的轴心受压加载，还能够实现构件的两端偏心受压加载及一端偏心一端轴心受压加载。
本发明的有益效果是：
一)解决与各种截面角钢的约束问题，通过约束装置两端的夹具来实现。约束装置两端的球头与凹槽构成球铰，可以准确模拟构件两端的铰接约束。
二)不但可以实现角钢构件轴心受压情况的加载，还可以实现角钢构件两端偏心受压和一端偏心一端轴心受压情况的模拟加载，结构简单，传力清晰，施加荷载准确，构件安装拆卸方便。
附图说明
图1A-1D是现有技术的加载装置的刀口铰加载装置，其中图1A为上刀口端的放大图；图1B为刀口凹槽的放大图；图1C为下刀口端的放大图；图1D为刀口铰加载装置的整体图。
图2是依据本发明的角钢构件受压承载力试验加载装置的一个实施例示意图；
图3是依据本发明的角钢构件受压承载力试验加载装置的顶部约束装置的构造图；
图4是依据本发明的角钢构件受压承载力试验加载装置的底部约束装置的构造图；
图5是依据本发明的角钢构件受压承载力试验加载装置的底部球头构造图。
附图标记：1、上刀口端；2、刀口凹槽；3、下刀口端；4、反力架；5、液压机；6、力传感器；7、顶部球头；8、顶部夹具；9、顶部球头凹槽；10、构件；11、底部球头凹槽；12、底部夹具；13、底部球头座；14、底部支撑；15、顶部底座；16、顶部丝杆；17、顶部丝杆螺母；18、顶部压块；19、底部丝杆；20、底部丝杆母；21、底部压块；22、底部底座；23、底部球头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
在图2中，实施例为模拟角钢构件受压加载的情况的示意图。图2所示的液压机、传感器、球头、球头座处于同一铅直线上，图5为底部球头座的构造图。将待测角钢构件的两端分别安装到图3和图4所示的顶部夹具和底部夹具上。
具体结合标号的描述在发明内容中已经有详细描述，此处不再赘述。安装时，通过旋转顶部丝杆和底部丝杆分别使顶部压块和底部压块将角钢两端压紧并固定。角钢构件的轴心受压和偏心受压通过调整顶部球头凹槽和底部球头凹槽的位置来实现。将底部球头凹槽与角钢的截面形心重合并固定于底部夹具底座上，底座上的球头座置于底部凹槽中，底部球头凹槽与底部球头座构成一个球铰。同样，顶部球头凹槽与角钢的截面形心重合并将顶部球头置于顶部凹槽中，顶部球头与顶部球头凹槽也构成一个球铰，顶部球头通过传感器与液压机相连。将构件两端分别安放到顶部夹具和底部夹具上，通过液压机加载，保证了构件端部只承受轴向压力，实现了构件的轴心受压。
角钢构件两端偏心受压和一端偏心一端轴心受压的加载装置，其组成部分与轴心受压情况相同，不同只是在于根据加载点位置设置多个顶部球头凹槽以及底部球头凹槽。也可以移动焊接凹槽的位置，直接移动凹槽位置的方法简单易行。
在构件的偏心加载端，将球头凹槽与角钢的截面偏心位置重合并固定于夹具底座上，而后将球头置于球头凹槽中；轴心加载端的连接方式与两端轴心受压加载情况相同。
其中球头座与底部支撑螺栓连接，顶部球头凹槽和底部球头凹槽分别焊接在顶部底座和底部底座上，球形头安放在球头凹槽中。
采用本发明进行角钢构件受压承载力试验的试验结果以及与理论分析值的对比情况见下表：
| 构件规格 | 约束情况 | 长细比 | 试验承载力(kN) | 理论承载力(kN) |
| L70×70×5 | 两端轴心 | 70 | 193.47 | 183.42 |
| L70×70×5 | 一端轴心一端偏心 | 120 | 77.92 | 74.61 |
| L70×70×5 | 两端偏心 | 100 | 73.06 | 71.41 |
对比结果表明，试验承载力与理论计算值接近，采用本发明进行角钢构件的不同约束条件下受压承载力试验可以满足使用要求。
已经根据优选的实施例描述了本发明。显然，在阅读和理解了上述详细说明书后能做出多种修正和替换。本发明意欲的是本申请构建成包括了落入附属的权利要求书或其等同物的范围之内的所有这些修正和替换。
Claims (3)
1.一种角钢构件受压承载力试验加载装置，包括加载器、试验承力架和约束装置，其特征在于：所述加载器包括反力架(4)、液压机(5)和力传感器(6)，所述约束装置分为上下对称的两个部分，包括顶部约束装置和下部约束装置，所述顶部约束装置包括顶部球头(7)、顶部球头凹槽(9)、顶部底座(15)、顶部丝杆(16)、顶部丝杆螺母(17)、顶部压块(18)和顶部夹具(8)，所述顶部球头(7)与力传感器(6)相连；所述顶部约束装置从上至下依次为：所述顶部球头(7)置于所述顶部球头凹槽(9)中，所述顶部球头凹槽(9)固定连接于所述顶部底座(15)，所述顶部底座(15)的同一水平面上设置所述顶部丝杆(16)、顶部丝杆螺母(17)、顶部压块(18)和顶部夹具(8)，所述顶部丝杆螺母(17)连接所述顶部丝杆(16)，所述顶部丝杆(16)顶住所述顶部压块(18)，所述顶部压块(18)和所述顶部夹具(8)之间留有用于夹住构件(10)的缝隙；
所述下部约束装置包括底部球头座(13)、底部球头凹槽(11)、底部底座(22)、底部丝杆(19)、底部丝杆母(20)、底部压块(21)和底部夹具(12)，所述底部球头座(13)连接底部支撑(14)；所述下部约束装置从上至下依次为：所述底部丝杆(19)、底部丝杆母(20)、底部压块(21)和底部夹具(12)均置于所述底部底座(22)上，所述底部丝杆母(20)连接底部丝杆(19)，所述底部丝杆(19)顶住所述底部压块(21)，所述底部压块(21)和底部夹具(12)之间留有用于夹住构件(10)的缝隙，所述底部球头凹槽(11)固定连接在所述底部底座(22)的下方，所述底部球头座(13)的底部球头(23)置于底部球头凹槽(11)中。
2.如权利要求1所述的角钢构件受压承载力试验加载装置，其特征在于将待测试的角钢构件(10)的两端分别置于所述顶部约束装置和下部约束装置的夹具与压块之间的缝隙处，顶部压块(18)以及底部压块(21)为活动件，并且通过放置不同形状的压块，从而实现与各种截面形状的角钢构件(10)的约束。
3.如权利要求1或2所述的角钢构件受压承载力试验加载装置，其特征在于通过调整所述约束装置的球头凹槽的位置来实现待测角钢构件受压加载点的改变，并且根据加载点的位置设置多个所述顶部球头凹槽(9)和多个所述底部球头凹槽(11)。
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