CN102564754A - 一种结构件稳定性试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结构件稳定性试验装置，包括：承力拉杆；第一传力支座，固定安装于承力拉杆，用于承载安装被测试结构件的第一端；第二传力支座，活动安装于承力拉杆，用于承载安装被测试结构件的第二端，且用于承载安装被测试结构件的第二端的位置可在设定尺寸范围内进行调整；在外力载荷推动下，所述第二传力支座可沿承力拉杆的长度方向移动，对被测试结构件施加压力载荷；施载装置，位于第二传力支座背向第一传力支座的一侧，用于对第二传力支座施加外力载荷。本发明可通过调整被测试结构件的第二端安装于第二传力支座的位置，使被测试结构件的轴向与所受压力载荷方向重合，从而保证了对被测试结构件加载压力载荷的单向性。

Description

一种结构件稳定性试验装置

技术领域

本发明涉及工程机械结构技术领域，特别是涉及一种结构件稳定性试验装置。

背景技术

在工程机械结构技术领域，如何保证结构件的稳定性始终是一项关键技术，结构件的初始几何形状、表面残余应力等是影响稳定性的重要因素。单纯通过理论模型的稳定性计算难以考虑到所有影响因素，无法得到真实、准确的模拟计算结果，因此，有必要通过结构件稳定性试验装置对足尺寸结构件进行稳定性试验，进一步得到结构件的稳定极限承载力和破坏机理。

如图1和图2所示，现有结构件稳定性试验装置包括：第一固定支座2，第二固定支座3，承力拉杆4，铰支座5，传力支座6，千斤顶7，压力传感器8，限位板9，移动支座10，平台车11，轻轨12，平台支座13，临时支架14，其中，被测试结构件1水平放置，采用承力拉杆自平衡结构受力体系，通过承力拉杆4和千斤顶7加载压力平衡，实现向被测试结构件1两端施加轴向载荷。在试验装置具有千斤顶7的一端，由千斤顶7推动传力支座6，将载荷传递到压力传感器8上，并通过移动支座10对被测试结构件1施加压力载荷。现有结构件稳定性试验装置的承力拉杆承载极限为800吨，有效试验长度在25米～35米内可调。

现有技术存在的缺陷在于，由于被测试结构件和千斤顶之间设置有移动支座、压力传感器和传力支座，在向被测试结构件施加压力载荷时，较难保证压力载荷位于被测试结构件的轴向上，载荷对中较为困难。

发明内容

本发明提供了一种结构件稳定性试验装置，用以解决现有技术中在向被测试结构件施加压力载荷时，较难保证压力载荷位于被测试结构件的轴向上，载荷对中较为困难的技术问题。

本发明结构件稳定性试验装置，包括：

承力拉杆；

第一传力支座，固定安装于承力拉杆，用于承载安装被测试结构件的第一端；

第二传力支座，活动安装于承力拉杆，用于承载安装被测试结构件的第二端，且用于承载安装被测试结构件的第二端的位置可在设定尺寸范围内进行调整；在外力载荷推动下，所述第二传力支座可沿承力拉杆的长度方向移动，对被测试结构件施加压力载荷；

施载装置，位于第二传力支座背向第一传力支座的一侧，用于对第二传力支座施加外力载荷。

所述结构件稳定性试验装置进一步包括：

压力传感器，位于施载装置和第二传力支座之间，用于检测施载装置对第二传力支座施加的外力载荷。

所述第二传力支座安装有行走导向轮，所述行走导向轮沿承力拉杆的长度方向设置，可随第二传力支座沿承力拉杆的长度方向移动而沿承力拉杆滚动。

所述承力拉杆包括上承力拉杆和下承力拉杆，所述行走导向轮包括上行走导向轮，所述上行走导向轮位于上承力拉杆的顶面，可随第二传力支座沿承力拉杆的长度方向移动而沿上承力拉杆的顶面滚动。

所述承力拉杆的截面形状呈“工”字形，所述行走导向轮进一步包括下行走偏心导向轮，所述下行走偏心导向轮位于下承力拉杆的工字槽内，可随第二传力支座沿承力拉杆的长度方向移动而沿工字槽的顶面和底面滚动。

所述第二传力支座进一步安装有偏心导向轮，所述偏心导向轮位于承力拉杆的侧面，用于在第二传力支座受到非沿承力拉杆的长度方向的外力载荷时，自动调整第二传力支座与承力拉杆的间隙。

所述试验装置进一步包括：位于承力拉杆下方、并与承力拉杆平行设置的轨道，所述第二传力支座的底部安装有行走轮，所述行走轮位于轨道上，可随第二传力支座沿承力拉杆的长度方向移动而沿轨道滚动。

所述第二传力支座具有腰形孔，所述腰形孔用于安装被测试结构件的第二端，且安装位置可在腰形孔尺寸范围内进行调整。

所述结构件稳定性试验装置进一步包括：可调支架，用于在非试验过程中调整至设定高度支撑被测试结构件，包括：

支架本体；

高度调整机构，所述高度调整机构固定于支架本体上，包括调节丝杆、与调节丝杆螺纹连接的丝杆套、套于丝杆套外的导向套和固定于丝杆套上的支撑座，当旋转调节丝杆时，所述丝杆套带动支撑座移动至设定高度。

所述被测试结构件的第一端通过铰支座安装于第一传力支座，所述被测试结构件的第二端通过铰支座安装于第二传力支座。

所述铰支座为单向铰支座或万向铰支座。

在本发明技术方案中，由于第二传力支座用于承载安装被测试结构件的第二端的位置可在设定尺寸范围内进行调整，因此，当被测试结构件的轴向与第二传力支座对被测试结构件施加的压力载荷方向偏离时，可以通过调整被测试结构件的第二端安装于第二传力支座的位置，使被测试结构件的轴向与第二传力支座对被测试结构件施加的压力载荷方向重合，从而保证了对被测试结构件加载压力载荷的单向性。

附图说明

图1为现有结构件稳定性试验装置主视图；

图2为现有结构件稳定性试验装置俯视图；

图3为本发明结构件稳定性试验装置主视图；

图4为本发明结构件稳定性试验装置俯视图；

图5为图3和图4中的第二传力支座主视图；

图6为图3和图4中的第二传力支座侧视图；

图7为图3和图4中的可调支架主视图；

图8为图3和图4中的可调支架侧视图。

附图标记：

现有技术：

1-被测试结构件    2-第一固定支座

3-第二固定支座    4-承力拉杆

5-铰支座          6-传力支座

7-千斤顶          8-压力传感器

9-限位板          10-移动支座

11-平台车         12-轻轨

13-平台支座       14-临时支架

本发明：

31-限位板            32-固定支座     33-施载装置

34-泵站              35-压力传感器   36-第二传力支座

37-铰支座            38-可调支架     39-被测试结构件

40-承力拉杆          41-第一传力支座 42-轨道

38a-支架本体         38b-调节丝杆    38c-丝杆套

38d导向套            38e-支撑座      36a-上行走导向轮

36b-下行走偏心导向轮 36c-偏心导向轮

36d-行走轮           36e-腰形孔

380-高度调整机构

具体实施方式

为了解决现有技术中在向被测试结构件施加压力载荷时，较难保证压力载荷位于被测试结构件的轴向上，载荷对中较为困难的技术问题，本发明提供了一种结构件稳定性试验装置。

如图3和图4所示，本发明结构件稳定性试验装置，包括：

承力拉杆40；

第一传力支座41，固定安装于承力拉杆40，用于承载安装被测试结构件39的第一端；

第二传力支座36，活动安装于承力拉杆40，用于承载安装被测试结构件39的第二端，且用于承载安装被测试结构件39的第二端的位置可在设定尺寸范围内进行调整；在外力载荷推动下，所述第二传力支座36可沿承力拉杆40的长度方向移动，对被测试结构件39施加压力载荷；

施载装置33，位于第二传力支座36背向第一传力支座41的一侧，用于对第二传力支座36施加外力载荷。

本发明结构件稳定性试验装置在施载装置33和第二传力支座36之间，进一步设置有压力传感器35，用于检测施载装置33对第二传力支座36施加的外力载荷；施载装置33可以为液压千斤顶(当施载装置33为千斤顶时，本发明实验装置则包括为千斤顶液压系统提供动力的泵站34)等；承力拉杆40可以采用型钢，例如工字钢、槽钢、角钢等；本发明试验装置的被测试结构件39包括各类压杆性质的结构件，例如，起重机臂架的节臂等，试验内容可以包括被测试结构件39的稳定极限承载力、破坏机理或偏心加载稳定性研究等。

由于施载装置33与被测试结构件39之间仅设置压力传感器35和第二传力支座36，与现有技术相比结构较为简单，可以减小载荷对中难度，保证加载方向，降低压力载荷损失。

在现有技术当中，由于移动支座10套装于承力拉杆4上，移动支座10在沿承力拉杆4移动时，与承力拉杆4之间的摩擦力较大，给载荷施加带来很大阻力；在本发明中，优选在第二传力支座36上安装行走导向轮，所述行走导向轮沿承力拉杆40的长度方向设置，可随第二传力支座36沿承力拉杆40的长度方向移动而沿承力拉杆40滚动，这样不但减少了第二传力支座36在移动时与承力拉杆40之间的摩擦力，保证了移动行走的顺畅性，而且降低了由摩擦力带来的对被测试结构件39极限承载力的测量误差。

请继续参考图3和图4所示，承力拉杆40包括上承力拉杆和下承力拉杆，行走导向轮包括上行走导向轮36a，上行走导向轮36a位于上承力拉杆的顶面，可随第二传力支座36沿承力拉杆40的长度方向移动而沿上承力拉杆的顶面滚动。

当承力拉杆40的截面形状呈“工”字形时，优选的，行走导向轮进一步包括下行走偏心导向轮36b，所述下行走偏心导向轮36b位于下承力拉杆的工字槽内，可随第二传力支座36沿承力拉杆40的长度方向移动而沿工字槽的顶面和底面滚动。

在图3和图4中，上承力拉杆为两根，下承力拉杆为两根，上承力拉杆和下承力拉杆平行设置，四根承力拉杆通过第一传力支座41、固定支座32和限位板31稳固固定，上承力拉杆的顶面是指在水平方向上的顶面(例如，工字钢的顶面)，承力拉杆的侧面是指在铅垂方向的侧面。

如图5和图6所示，第二传力支座36进一步安装有偏心导向轮36c，所述偏心导向轮36c位于承力拉杆40的侧面，用于在第二传力支座36受到非沿承力拉杆40的长度方向的外力载荷时，自动调整第二传力支座36与承力拉杆40的间隙。这样可以避免第二传力支座36受到非沿承力拉杆40的长度方向的外力载荷时挤压承力拉杆40而导致损坏。

另外，试验装置可进一步包括：位于承力拉杆40下方、并与承力拉杆40平行设置的轨道42，此时，第二传力支座36的底部安装有行走轮36d，所述行走轮36d位于轨道42上，可随第二传力支座36沿承力拉杆40的长度方向移动而沿轨道42滚动，进一步减少了第二传力支座36在移动时与承力拉杆40之间的摩擦力，保证了移动行走的顺畅性。

如图5所示，第二传力支座36具有腰形孔(长形孔)36e，所述腰形孔36e用于安装被测试结构件39的第二端，且安装位置可在腰形孔尺寸范围内进行调整。当被测试结构件39的轴向偏离第二传力支座36对被测试结构件39施加的压力载荷方向时(亦即被测试结构件39的轴向与承力拉杆40的长度方向不平行时)，微调被测试结构件39的第二端于腰形孔36e的安装位置，使被测试结构件39的轴向回到第二传力支座36对被测试结构件39施加的压力载荷方向，从而保证了对被测试结构件39加载压力载荷的单向性(即沿被测试结构件的轴向加载压力载荷)；另外，第二传力支座36用于安装被测试结构件39的第二端的部位采用刚性材料，也可进一步降低压力载荷的损失。

另外，当需要进行偏心加载(即与被测试结构件39的轴向呈一定角度加载压力载荷)下的稳定性试验研究时，只需要调整被测试结构件39的第二端于腰形孔36e的安装位置，使第二传力支座36对被测试结构件39施加的压力载荷方向与被测试结构件39的轴向呈设定角度即可。

如图7和图8所示，本发明试验装置可进一步包括可调支架38，用于在非试验过程中调整至设定高度支撑被测试结构件39，所述可调支架38包括：

支架本体38a；

高度调整机构380，所述高度调整机构380固定于支架本体38a上，包括调节丝杆38b、与调节丝杆38b螺纹连接的丝杆套38c、套于丝杆套38c外的导向套38d和固定于丝杆套38c上的支撑座38e，当旋转调节丝杆38b时，所述丝杆套38c带动支撑座38e移动至设定高度。

可调支架38的高度可以调节，因此可在非试验过程中调整至设定高度支撑起被测试结构件39，既避免了被测试结构件39在被测试前因自重所产生的弯曲，同时也降低了被测试结构件39安装过程中的危险性。

在图3和图4中，可调支架38的数量为两个，这样可以在非试验过程中更加稳定的支撑被测试结构件39；被测试结构件39与第一传力支座41和第二传力支座36的安装可以为各种形式，例如，通过螺栓紧固连接或通过铰支座安装等。优选通过铰支座37与第一传力支座41和第二传力支座36安装，这样可方便被测试结构件39的拆装，降低试验装配难度；当被测试结构件39的极限承载力较小(100吨以内)时，优选万向铰支座(例如球铰座)；当被测试结构件39的极限承载力较大(100吨以上)时，优选单向铰支座，这样可以限制被测试结构件弯曲破坏的方向。

采用本发明试验装置对结构件进行稳定性试验前，首先调整可调支架38的高度与第一传力支座41和第二传力支座36平齐，然后将被测试结构件39放置于可调支架38上，并与第一传力支座41和第二传力支座36安装到位；试验开始时，将可调支架38的高度调至最低以避免影响被测试结构件39的变形，通过施载装置33对第二传力支座36施加外力载荷，进而第二传力支座36对被测试结构件39施加压力载荷，最终通过施载装置33和承力拉杆40实现在被测试结构件39两端施加压力载荷，进行稳定性测试研究。

在本发明技术方案中，由于第二传力支座用于承载安装被测试结构件的第二端的位置可在设定尺寸范围内进行调整，因此，当被测试结构件的轴向与第二传力支座对被测试结构件施加的压力载荷方向偏离时，可以通过调整被测试结构件的第二端安装于第二传力支座的位置，使被测试结构件的轴向与第二传力支座对被测试结构件施加的压力载荷方向重合，从而保证了对被测试结构件加载压力载荷的单向性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种结构件稳定性试验装置，其特征在于，包括：

承力拉杆(40)；

第一传力支座(41)，固定安装于承力拉杆(40)，用于承载安装被测试结构件(39)的第一端；

第二传力支座(36)，活动安装于承力拉杆(40)，用于承载安装被测试结构件(39)的第二端，且用于承载安装被测试结构件(39)的第二端的位置可在设定尺寸范围内进行调整；在外力载荷推动下，所述第二传力支座(36)可沿承力拉杆(40)的长度方向移动，对被测试结构件(39)施加压力载荷；

施载装置(33)，位于第二传力支座(36)背向第一传力支座(41)的一侧，用于对第二传力支座(36)施加外力载荷。

2.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于，进一步包括：

压力传感器(35)，位于施载装置(33)和第二传力支座(36)之间，用于检测施载装置(33)对第二传力支座(36)施加的外力载荷。

3.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述第二传力支座(36)安装有行走导向轮，所述行走导向轮沿承力拉杆(40)的长度方向设置，可随第二传力支座(36)沿承力拉杆(40)的长度方向移动而沿承力拉杆(40)滚动。

4.如权利要求3所述的试验装置，其特征在于，所述承力拉杆(40)包括上承力拉杆和下承力拉杆，所述行走导向轮包括上行走导向轮(36a)，所述上行走导向轮(36a)位于上承力拉杆的顶面，可随第二传力支座(36)沿承力拉杆(40)的长度方向移动而沿上承力拉杆的顶面滚动。

5.如权利要求4所述的试验装置，其特征在于，所述承力拉杆(40)的截面形状呈“工”字形，所述行走导向轮进一步包括下行走偏心导向轮(36b)，所述下行走偏心导向轮(36b)位于下承力拉杆的工字槽内，可随第二传力支座(36)沿承力拉杆(40)的长度方向移动而沿工字槽的顶面和底面滚动。

6.如权利要求3所述的试验装置，其特征在于，所述第二传力支座(36)进一步安装有偏心导向轮(36c)，所述偏心导向轮(36c)位于承力拉杆(40)的侧面，用于在第二传力支座(36)受到非沿承力拉杆(40)的长度方向的外力载荷时，自动调整第二传力支座(36)与承力拉杆(40)的间隙。

7.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置进一步包括：位于承力拉杆(40)下方、并与承力拉杆(40)平行设置的轨道(42)，所述第二传力支座(36)的底部安装有行走轮(36d)，所述行走轮(36d)位于轨道(42)上，可随第二传力支座(36)沿承力拉杆(40)的长度方向移动而沿轨道(42)滚动。

8.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述第二传力支座(36)具有腰形孔(36e)，所述腰形孔(36e)用于安装被测试结构件(39)的第二端，且安装位置可在腰形孔(36e)尺寸范围内进行调整。

9.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于，进一步包括：可调支架(38)，用于在非试验过程中调整至设定高度支撑被测试结构件(39)，包括：

支架本体(38a)；

高度调整机构(380)，所述高度调整机构(380)固定于支架本体(38a)上，包括调节丝杆(38b)、与调节丝杆(38b)螺纹连接的丝杆套(38c)、套于丝杆套(38c)外的导向套(38d)和固定于丝杆套(38c)上的支撑座(38e)，当旋转调节丝杆(38b)时，所述丝杆套(38c)带动支撑座(38e)移动至设定高度。

10.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述被测试结构件(39)的第一端通过铰支座(37)安装于第一传力支座(41)，所述被测试结构件(39)的第二端通过铰支座(37)安装于第二传力支座(36)。

11.如权利要求10所述的试验装置，其特征在于，所述铰支座(37)为单向铰支座或万向铰支座。

Images