CN102539225A - 位移和力双控制柱压弯性能自平衡测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及位移和力双控制柱压弯性能自平衡测试装置及测定方法，属于混凝土建筑领域。包括外框架，加载装置及测试装置；所述的外框架内布置加载装置，加载装置连接测试装置；所述的外框架包括工字型顶梁，工字型测梁，工字型底梁；所述的工字型底梁上垂直布置两根工字型测梁，两根工字型测梁顶端布置工字型顶梁。本发明测试装置的特点是组装简单，操作方便，试验所需仪器较少，可以在浇筑现场进行测量。并且在力和位移控制时可设置力和位移保护，保证试验安全。

Description

位移和力双控制柱压弯性能自平衡测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及位移和力双控制柱压弯性能自平衡测试装置及测定方法，属于混凝土建筑领域。

背景技术

土木工程领域中，钢筋混凝土柱的偏心受压性能是非常重要的。在地震作用下，钢筋混凝土柱均处于偏压状态。钢筋混凝土柱是混凝土框架主要的抗侧力构件，而钢筋混凝土柱的破坏是引起框架倒塌，并在震后难以修复的主要原因。

目前偏心加载柱，竖向力施加方式主要是采用荷载控制。荷载控制在试件处于弹性阶段表现较好，而一旦试件处于弹塑性阶段尤其是接近破坏时，荷载步幅将难以控制，很容易出现竖向力失控，加速试件的破坏，造成失真的试验结果，因此无法得到荷载和位移曲线的下降段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供位移和力双控制柱压弯性能自平衡测试装置及测定方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的位移和力双控制柱压弯性能自平衡测试装置，包括外框架，加载装置及测试装置；所述的外框架内布置加载装置，加载装置连接测试装置；所述的外框架包括工字型顶梁，工字型测梁，工字型底梁；所述的工字型底梁上垂直布置两根工字型测梁，两根工字型测梁顶端布置工字型顶梁；所述的加载测试装置包括作动器，位移传感器，荷载传感器，球铰，平面铰；所述的工字型顶梁内侧垂直固定作动器，作动器内布置位移传感器与荷载传感器，作动器的驱动端布置球铰，工字型底梁上端布置平面铰；球铰与平面铰之间放置试验柱，所述试装置包括控制器，计算机，动态信号分析系统，位移计，应变片；作动器连接控制器，控制器连接计算机，动态信号分析系统连接计算机，若干个位移计布置在工字型测梁上，若干个位移计通过钢丝与试验柱接触，若干个应变片布置在试验柱上，若干个位移计与若干个应变片的信号输出端连接动态信号分析系统。

本发明所述的位移和力双控制柱压弯性能自平衡测试装置，所述的钢丝由铟瓦钢制成。

本发明所述的位移和力双控制柱压弯性能自平衡测试装置的测试方法，步骤如下：

1)、装配加载装置，将需测试的试验柱安装在球铰与平面铰之间，在试验柱表面粘贴应变片，在位移计端部绑钢丝，使得钢丝抵触试验柱；

2)、连接测试装置，将位移计与应变片与动态信号分析系统连接，动态信号分析系统连接计算机；

3)、打开动态信号测试与分析系统，调零，通过计算机对控制器实施控制，控制器对作动器进行位移和力控制，作动器对柱进行加载。动态信号测试与分析系统记录加载过程中柱的位移ΔS(t)和混凝土的应变Δε(t)以及试件破坏时的荷载P(t)。

4)、根据ΔS(t)和P(t)可得荷载-位移曲线，根据Δε(t)和P(t)可得到荷载-应变曲线，测试完成。

有益效果

本发明测试装置的特点是组装简单，操作方便，试验所需仪器较少，可以在浇筑现场进行测量。控制器可以对作动器进行位移和力控制，因此本装置可以在加载初期采用力控制，混凝土开裂后平滑切换至位移控制。可以测出荷载和位移曲线的下降段，可以测出荷载和位移的全过程曲线，可以测出荷载和应变的全过程曲线。并且在力和位移控制时可设置力和位移保护，保证试验安全。

附图说明

图1是本发明的的结构示意图；

图中1是顶部工字型钢梁，2-左侧工字型钢柱，3，右侧工字型钢柱，4是底部工字型钢梁，5是外框架，6是作动器，7是位移传感器，8是荷载传感器，9是球铰，10是试验柱，11是油管，12是液压油泵，13是控制器，14是计算机，15是动态信号测试分析系统，16是高强螺栓，17是位移计，18是应变片，19是钢丝，20是信号线，21是平面铰。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细说明：

如图所示：位移和力双控制柱压弯性能自平衡测试装置，包括外框架5，加载装置及测试装置；所述的外框架5内布置加载装置，加载装置连接测试装置。

外框架5包括工字型顶梁，工字型测梁，工字型底梁；所述的工字型底梁上垂直布置两根工字型测梁，两根工字型测梁顶端布置工字型顶梁；所述的加载测试装置包括作动器6，位移传感器7，荷载传感器8，球铰9，平面铰21。

工字型顶梁内侧垂直固定作动器6，作动器6内布置位移传感器7与荷载传感器8，作动器6的驱动端布置球铰9，工字型底梁上端布置平面铰21；球铰9与平面铰21之间放置试验柱10；所述接测试装置包括控制器13，计算机14，动态信号分析系统15，位移计17，应变片18；作动器1连接控制器13，控制器13连接计算机14，动态信号分析系统15连接计算机14，若干个位移计17布置在工字型测梁上，若干个位移计17通过钢丝19与试验柱10接触，若干个应变片18布置在试验柱10上，若干个位移计17与若干个应变片18的信号输出端连接动态信号分析系统15。

控制器13可以对作动器6进行位移和力控制，并可以实现力和位移控制模式的平滑切换。作动器在力控制时可以不停机自动切换至位移控制，在位移控制时可以不停机自动切换至力控制。在切换控制模式的过程中，力和位移没有任何波动。

本装置可以测出荷载和位移曲线的下降段、测出荷载和位移的全过程曲线，荷载和应变的全过程曲线。

在力和位移控制时可设置力和位移保护，保证试验安全。在力和位移控制时，可以分别设置力和位移的最大值和最小值，防止试件出现非正常破坏的情况，保护试件和试验人员和设备的安全。

加载初期采用力控制，混凝土开裂后平滑切换至位移控制。钢丝19采用热膨胀系数较小的铟瓦钢制作以消除温度影响。

位移和力双控制柱压弯性能自平衡测试装置的测试方法，其特征在于：步骤如下：

1)、装配加载装置，

作动器6回缩至最上面，作动器6通过高强螺栓16与外框架5的上端连接，用高强螺栓16将平面铰21固定在底部工字型钢梁上4；将需测试的试验柱10安装在球铰9与平面铰21之间，平面铰21的上端放置试验柱10，试验柱10底部用高强螺栓16连

接到平面铰21，球铰9的下端与柱10相连，确保试验过程中试件顶部既能产生水平位移，同时又能自由转动，保持相对均匀的轴压；

2)、连接测试装置，将位移计17与应变片18与动态信号分析系统15连接，动态信号分析系统15连接计算机；在试验柱10左侧布置位移计17，将位移计17、应变片18通过信号线20与动态信号测试分析系统15相连；

3)、打开动态信号测试与分析系统15，调零，通过计算机14对控制器13)施控制，控制器13对作动器6进行位移和力控制，作动器6对柱10进行加载。动态信号测试与分析系统15记录加载过程中柱的位移ΔS(t)和混凝土的应变Δε(t)以及试件破坏时的荷载P(t)。

4)、根据ΔS(t)和P(t)可得荷载-位移曲线，根据Δε(t)和P(t)可得到荷载-应变曲线，测试完成。

Claims (3)

1.位移和力双控制柱压弯性能自平衡测试装置，包括外框架(5)，加载装置及测试装置；所述的外框架(5)内布置加载装置，加载装置连接测试装置；其特征在于：所述的外框架(5)包括工字型顶梁，工字型测梁，工字型底梁；所述的工字型底梁上垂直布置两根工字型测梁，两根工字型测梁顶端布置工字型顶梁；所述的加载测试装置包括作动器(6)，位移传感器(7)，荷载传感器(8)，球铰(9)，平面铰(21)；所述的工字型顶梁内侧垂直固定作动器(6)，作动器(6)内布置位移传感器(7)与荷载传感器(8)，作动器(6)的驱动端布置球铰(9)，工字型底梁上端布置平面铰(21)；球铰(9)与平面铰(21)之间放置试验柱(10)；所述试装置包括控制器(13)，计算机(14)，动态信号分析系统(15)，位移计(17)，应变片(18)；作动器(6)连接控制器(13)，控制器(13)连接计算机(14)，动态信号分析系统(15)连接计算机(14)，若干个位移计(17)布置在工字型测梁上，若干个位移计(17)通过钢丝(19)与试验柱(10)接触，若干个应变片(18)布置在试验柱(10)上，若干个位移计(17)与若干个应变片(18)的信号输出端连接动态信号分析系统(15)。

2.根据权利要求1所述的位移和力双控制柱压弯性能自平衡测试装置，其特征在于：所述的钢丝(19)由铟瓦钢制成。

3.利用根据权利要求1所述的位移和力双控制柱压弯性能自平衡测试装置的测试方法，其特征在于：步骤如下：

1)、装配加载装置，将需测试的试验柱(10)安装在球铰(9)与平面铰(21)之间，在试验柱(10)表面粘贴应变片(18)，在位移计(17)端部绑钢丝，使得钢丝(9)抵触试验柱(10)；

2)、连接测试装置，将位移计(17)与应变片(18)与动态信号分析系统(15)连接，动态信号分析系统(15)连接计算机；

3)、打开动态信号测试与分析系统(15)，调零，通过计算机(14)对控制器(13)实施控制，控制器(13)对作动器(6)进行位移和力控制，作动器(6)对柱(10)进行加载。动态信号测试与分析系统(15)记录加载过程中柱的位移ΔS(t)和混凝土的应变Δε(t)以及试件破坏时的荷载P(t)。

4)、根据ΔS(t)和P(t)可得荷载-位移曲线，根据Δε(t)和P(t)可得到荷载-应变曲线，测试完成。