CN102519637B - 一种结构试验测力支座 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种结构工程试验测力支座，属于结构工程试验方法与测试技术领域。包括结构柱子、连接板、高强螺栓锚、支座短梁、厚壁钢管、钢垫板、光面圆钢筋、扁钢和基础。通过在支座中设置水平方向的扁钢并粘贴对称的应变片来测定支座水平剪力，同时在支座底部通过设置三个等腰三角形布置的厚壁钢管并粘贴四个对称的应变片来测定支座竖向反力，通过扁钢和厚壁钢管的联合作用确定支座的转动约束反力，适用于土木工程结构试验中研究对象为超静定结构时的试验。本发明构造简单，所需材料成本低廉，不仅可以同时精确测定支座的各种反力，并且可以重复利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种结构工程试验测力支座，属于土木工程试验技术领域。
背景技术
结构试验是研究结构理论及设计方法的主要手段，因此试验中需要通过测量结构的反应，如结构的位移，应变等来分析结构的力学性能。然而试验中结构内力或支座反力对结构理论的验证具有更直接的作用。当试验研究的对象为单独的构件、子结构等静定结构时，可以根据平衡方程精确确定构件任意截面的内力（如简支梁、节点等构件的力学性能试验），当试验研究的对象为复杂的超静定结构时，则不能直接确定结构的内力或支座反力。因此，超静定结构的内力和支座反力的测定成为目前很多复杂结构试验时的重要任务和内容。
为了直接测定结构中的内力或支座反力，研究者们提出并开发了一些测量力的一些测力计和测力传感器，如钢环拉力计、环箍式压力计、液压式压力计等测力传感器。这些传感器可以较好测量单向力，如拉力、压力或弯矩，然而，结构中的内力或反力往往同时存在不同方向的力，如固端支座的反力同时存在轴力、剪力和弯矩，采用多个单向传感器同时布置一般难以实现，并且费用昂贵。因此研究开发能精确测定多反力的测力支座对提高结构试验技术及方法具有重要的意义。
发明内容
本发明提出了一种结构工程试验测力支座，通过在试验对象支座部位加设钢管及扁钢来测定支座部位的轴力、剪力和弯矩。本发明适用于土木工程结构试验中研究对象为超静定结构时的试验。本发明构造简单，所需材料成本低廉，不仅可以同时测定支座的各种反力，并且可以重复利用。
一种结构工程试验测力支座，其特征在于：包括结构柱1、连接板2、高强螺栓3、支座短梁4、钢管5、钢垫板6和光面钢筋7或滚轴之一，在支座底部设置支座短梁4，结构柱1底部通过高强螺栓3和连接板2与支座短梁4相连，在支座底部设置支座短梁4，支座短梁4底部通过焊接固定三个钢管5，三个钢管5以等腰三角形位置布置，钢管5通过钢垫板设置一层光面钢筋7或滚轴置于基础上。每个钢管至少贴4个电阻应变片，该4个电阻应变片在一条水平线上。
进一步，结构柱为混凝土柱或钢柱。
进一步，支座短梁为混凝土短梁或钢短梁。
进一步，在支座短梁4一侧或两侧水平方向焊接扁钢8，扁钢8与周围基础连接。
三个钢管和扁钢上都贴电阻应变片（各4个）。测量时，右侧两个钢管的电阻应变片串联，可以测定反力F1,左侧钢管电阻片可以测定反力F2，扁钢上的电阻片可以测出水平反力H1和H2，在按照等腰三角形确定钢管位置以及侧面扁钢位置后，则可以得出支座反力:
轴力 F=F1+F2
剪力 V=H1+H2
弯矩 M=F1L1- F2L2- H1h1-H2h2
当为滑动支座时，可以不设置扁钢。
当为铰支座时，可以设一扁钢。
与一般测力传感器相比，本发明的优点是：
（1）此测力支座，可以模拟不同的支座条件，提供不同的约束条件。
（2）可以同时测定轴力、剪力和弯矩或其中的任意一项或两项。
（3）三个钢管的布置可以提高测量精度。
（4）所用材料成本低廉，构造简单。
附图说明
图1是本发明结构工程试验测力支座正立面图；
图2是本发明测力支座底部钢管立面图、平面图；
图3是本发明测力支座侧面扁钢立面图、平面图及应变片分布图；
图4是本发明测力支座反力计算简图；
图5本发明是当为固端支座时，两侧分别设一扁钢。
图6本发明是当为滑动支座时，可以不设置扁钢。
图7本发明是当为铰支座时，设一扁钢。
图8是本发明的实施例图。
图9本发明的测力支座实施例正视图。
图10剪力随时间变化结果。
图11轴力随时间变化结果。
图12弯矩随时间变化结果。
图中： 1—结构柱，2—连接板，3—高强螺栓，4—支座短梁，5—钢管，6—钢垫板，7—光面钢筋，8—扁钢。
具体实施方式
如图1-4所示，本发明是一种结构工程试验测力支座，包括结构柱1、连接板2、高强螺栓3、支座短梁4、钢管5、钢垫板6、光面钢筋7和扁钢8，结构柱可为混凝土柱或钢柱或其它组合柱，结构柱1底部设置有连接板2，通过高强螺栓3与支座短梁4连接，支座短梁4可以为混凝土短梁或钢短梁，支座短梁4一侧上下分别焊接一扁钢8，扁钢8的另一端焊接在周围基础上。在支座短梁4的底部通过点焊布置三个钢管5，三个钢管5为等腰三角形分布，钢管底部设置钢垫板6，在钢垫板6的底部设置一层光面钢筋7或滚轴，整体置于基础上。其中钢管5和扁钢8上分别粘贴4个应变片。
应用实例：
图8为本试验研究多层钢结构在局部火灾下的耐火性能和破坏机理进行的试验模型和本发明提出的测力支座。由于此钢结构是超静定结构，并且受火部位的构件内力对结构的分析及其重要，所以需要直接测出受火柱的支座反力。采用本发明的测力支座如图9所示。试验时受火部位的加热按照规范规定的标准火灾进行加热，试验所得到的受热柱底部的剪力随时间变化结果如图10所表示，受热柱底部的轴力随时间变化结果如图11所表示，受热柱底部的弯矩随时间变化结果如图12所表示，所测的结果为此钢结构的耐火分析提供了直接可靠的数据。
Claims (4)
1.一种结构工程试验测力支座，其特征在于：包括结构柱（1）、连接板（2）、高强螺栓（3）、支座短梁（4）、钢管（5）、钢垫板（6）和光面钢筋（7）或滚轴之一，在支座底部设置支座短梁（4），结构柱（1）底部通过高强螺栓（3）和连接板（2）与支座短梁（4）相连，在支座底部设置支座短梁（4），支座短梁（4）底部通过焊接固定三个钢管（5），三个钢管（5）以等腰三角形位置布置，钢管（5）通过钢垫板设置一层光面钢筋（7）或滚轴置于基础上，每个钢管至少贴4个电阻应变片，该4个电阻应变片在一条水平线上。
2.根据权利要求1所述的一种结构工程试验测力支座，其特征在于：结构柱（1）为混凝土柱或钢柱。
3.根据权利要求1所述的一种结构工程试验测力支座，其特征在于：支座短梁（4）为混凝土短梁或钢短梁。
4.根据权利要求1所述的一种结构工程试验测力支座，其特征在于：在支座短梁（4）一侧或两侧水平方向焊接扁钢（8），扁钢（8）与周围基础连接。
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