CN105865734B - 用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置及使用方法，包括横置与桥墩试件上方的反力钢梁，反力钢梁的中部底端还经球铰与所述桥墩试件的顶部中间处转动连接；反力钢梁的两端分别经若干个竖向的传力螺杆穿过一位于反力钢梁下方的支撑钢垫板与一位于反力钢梁下方的反力钢垫板固定连接；反力钢垫板上设有一千斤顶，千斤顶的底端顶设于反力钢垫板上，顶端顶设于支撑钢垫板上；支撑钢垫板经若干个竖向的锚固螺杆与一位于反力钢垫板下方的支撑T型钢板锚固；支撑T型钢板经一转动铰与一下部基座连接；下部基座与桥墩试件的底部固定于同一水平面上。本发明的有益效果在于：避免了加载装置在试验过程中易产生水平摩擦力，提高了试验精度。

Description

用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置及使用方法
技术领域
本发明涉混凝土抗震性能测试领域，尤其涉及一种用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置及使用方法。
背景技术
桥墩结构在地震冲击下受损而导致桥梁上部结构的垮塌，在近年几次大地震中频频出现。由此引发的交通中断加剧了震后抢险救灾的难度，造成难以估量的经济损失。目前，国内学者对钢筋混凝土桥墩进行拟静力试验研究时，通常在千斤顶与反力钢梁之间设置滑动支座以满足桥墩水平位移的需求，滑动支座与反力钢梁之间的摩擦力往往被忽略不计。因此，若滑动支座与反力钢梁之间存在摩擦力，滑动支座往复移动使得摩擦力耗能不断累积，由电液伺服加载系统所测得的水平反力值会高于真实值，结构耗能性能也随之偏大。目前国内多数研究人员采用带滑动支座的加载装置进行钢筋混凝土桥墩的抗震性能研究，从研究结果来看，桥墩滞回曲线的正负峰值常常偏差较大，数据处理较为困难，给试验分析带来不便
发明内容
本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置及使用方法，提高试验精度。
本发明解决技术问题所采用的方案是：一种用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置，包括一横置于桥墩试件上方的反力钢梁，所述反力钢梁的中心与所述桥墩试件的中心处于同一轴线上，所述反力钢梁的中部底端还经一球铰与所述桥墩试件的顶部中间处转动连接；所述反力钢梁的两端分别经若干个竖向的传力螺杆穿过一位于反力钢梁下方的支撑钢垫板与一位于反力钢梁下方的反力钢垫板固定连接；所述反力钢垫板上设有一千斤顶，所述千斤顶的底端顶设于所述反力钢垫板上，所述千斤顶的顶端顶设于所述支撑钢垫板上；所述支撑钢垫板经若干个竖向的锚固螺杆与一位于反力钢垫板下方的支撑T型钢板锚固，所述支撑T型钢板经一转动铰与一下部基座连接；所述下部基座与桥墩试件的底部固定于同一水平面上。
进一步的，所述千斤顶为油压千斤顶，所述油压千斤顶经一油泵驱动。
进一步的，还包括一用于对桥墩试件施加水平荷载的MTS电液伺服驱动机构，所述MTS电液伺服驱动机构的驱动杆设置于桥墩试件顶部旁侧。
进一步的，所述传力螺杆分别对称分布于所述反力钢梁和支撑钢垫板上；所述锚固螺杆分别对称分布于所述反力钢垫板和所述支撑T型钢板。
进一步的，所述传力螺杆和锚固螺杆均为四个，四个传力螺杆分别设置于所述反力钢垫板的四角且与所述反力钢梁固定连接；四个锚固螺杆分别设置于支撑钢垫板的四角且与所述支撑T型钢板固定连接。
进一步的，所述反力钢垫板的面积小于支撑钢垫板的面积，并且所述锚固螺杆设置于所述传力螺杆的外侧。
进一步的，所述转动铰的转动中点与反力钢垫板和支撑钢垫板的中心处于同一轴线上。
进一步的，所述支撑T型钢板由一水平钢板和两间隔设置于水平钢板下方的竖向连接板配合，两竖向连接板的下方对应设有与所述转动铰配合连接的通孔。
本发明还提供一种如上述所述的用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤S1：将下部基座与桥墩试件固定于同一水平面上；
步骤S2：将反力钢梁经一球铰安装于桥墩试件的顶部，并且确保所述反力钢梁的中心与所述桥墩试件的中心处于同一轴线上；
步骤S3:通过一油泵驱动千斤顶，对支撑钢垫板施加竖向荷载；同时经一MTS电液伺服驱动机构对桥墩试件顶部施加水平荷载；
步骤S4:通过设定不同的竖向荷载和水平荷载，测试桥墩试件的抗震性能。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明消除了桥墩试件顶部滑动产生摩擦力给试验结所带来的影响，通过设置转动铰带动桥墩试件在试验过程中随水平荷载转动，而墩顶竖向荷载始终保持与试件顶部垂直。研究发现，采用带转动铰的竖向加载装置进行桥墩抗震性能试验，滞回曲线的正负峰值较为对称，试件的耗能性能与实际情况相符。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为本发明实施例的加载装置的主视图。
图2为本发明实施例的加载装置的侧视图。
图3为本发明实施例的支撑T型钢板的结构示意图。
图中：1-反力钢梁；2-传力螺杆；3-锚固螺杆；4-支撑钢垫板；5-反力钢垫板；6-支撑T型钢板；60-水平钢板；61-竖向连接板；610-通孔；7-千斤顶；8-转动铰；9-下部基座；10-球铰。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1～3所示，本发明实施例提供一种用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置，包括一横置于桥墩试件上方的反力钢梁1，所述反力钢梁1的中心与所述桥墩试件的中心处于同一轴线上，所述反力钢梁1的中部底端还经一球铰10与所述桥墩试件的顶部中间处转动连接；所述反力钢梁1的两端分别经若干个竖向的传力螺杆2穿过一位于反力钢梁1下方的支撑钢垫板4与一位于反力钢梁1方的反力钢垫板5固定连接；所述反力钢垫板5上设有一千斤顶7，所述千斤顶7的底端顶设于所述反力钢垫板5上，所述千斤顶7的顶端顶设于所述支撑钢垫板4上；所述支撑钢垫板4经若干个竖向的锚固螺杆3与一位于反力钢垫板5下方的支撑T型钢板6锚固，所述支撑T型钢板6经一转动铰8与一下部基座9连接；所述下部基座9与桥墩试件的底部固定于同一水平面上。
从上述可知，本发明的有益效果在于：采用转动铰8作为钢筋混凝土桥墩抗震性能竖向加载装置，避免了带滑动支座的加载装置在试验过程中易产生摩擦力的影响，提高了试验精度，使得桥墩试件的滞回曲线更符合真实情况，试件的正负峰值荷载差别较小。采用带转动铰8的竖向加载装置适用于钢筋混凝土墩/柱的拟静力、拟动力试验研究。
在本实施例中，所述千斤顶7为油压千斤顶7，所述油压千斤顶7经一油泵驱动。
在本实施例中，还包括一用于对桥墩试件施加水平荷载的MTS电液伺服驱动机构，所述MTS电液伺服驱动机构的驱动杆设置于桥墩试件顶部旁侧。
在本实施例中，所述传力螺杆2分别对称分布于所述反力钢梁1和支撑钢垫板4上；所述锚固螺杆3分别对称分布于所述反力钢垫板5和所述支撑T型钢板6。
在本实施例中，所述传力螺杆2和锚固螺杆3均为四个，四个传力螺杆2分别设置于所述反力钢垫板的四角且与所述反力钢梁1固定连接；四个锚固螺杆3分别设置于支撑钢垫板的四角且与所述支撑T型钢板6固定连接。
在本实施例中，所述反力钢垫板5的面积小于支撑钢垫板4的面积，并且所述锚固螺杆3设置于所述传力螺杆2的外侧。
在本实施例中，所述转动铰8的转动中点与反力钢垫板5和支撑钢垫板4的中心处于同一轴线上。
在本实施例中，所述支撑T型钢板6由一水平钢板60和两间隔设置于水平钢板60下方的竖向连接板61配合，两竖向连接板61的下方对应设有与所述转动铰8配合连接的通孔610。
下面通过本实施例的具体实施过程对本发明作进一步的解释说明。
具体实施过程：反力钢梁1与反力钢垫板5通过传力螺杆2相连，支撑钢垫板4与支撑T型钢板6通过锚固螺杆3连接，桥墩试件顶部经表面光滑的球铰10与反力钢梁1连接，以传递竖向荷载；试验加载过程中，控制油泵对两个油压千斤顶7进行加压，反力钢垫板5受压将竖向荷载由传力螺杆2传至反力钢梁1，再经球铰10完成对桥墩试件的竖向荷载施加；随后，MTS电液伺服驱动机构对桥墩试件施加水平荷载，支撑T型钢板6通过锚固螺杆3与支撑钢垫板锚固，通过转动铰8与下部基座9相连，在水平力的作用下反力钢梁1绕转动铰8转动。
本发明还提供一种如上述所述的用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤S1：将下部基座9与桥墩试件固定于同一水平面上；
步骤S2：将反力钢梁1经一球铰10安装于桥墩试件的顶部，并且确保所述反力钢梁1的中心与所述桥墩试件的中心处于同一轴线上；
步骤S3:通过一油泵驱动千斤顶7，对支撑钢垫板4施加竖向荷载；同时经一MTS电液伺服驱动机构对桥墩试件顶部施加水平荷载；
步骤S4:通过设定不同的竖向荷载和水平荷载，测试桥墩试件的抗震性能。
综上所述，本发明提供的用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置及使用方法，提高试验精度，并且采用带转动铰的竖向加载装置适用于钢筋混凝土墩/柱的拟静力、拟动力试验研究。
本发明提供的上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置，其特征在于：包括一横置于桥墩试件上方的反力钢梁，所述反力钢梁的中心与所述桥墩试件的中心处于同一轴线上，所述反力钢梁的中部底端还经一球铰与所述桥墩试件的顶部中间处转动连接；所述反力钢梁的两端分别经若干个竖向的传力螺杆穿过一位于反力钢梁下方的支撑钢垫板与一位于反力钢梁下方的反力钢垫板固定连接；所述反力钢垫板上设有一千斤顶，所述千斤顶的底端顶设于所述反力钢垫板上，所述千斤顶的顶端顶设于所述支撑钢垫板上；所述支撑钢垫板经若干个竖向的锚固螺杆与一位于反力钢垫板下方的支撑T型钢板锚固，所述支撑T型钢板经一转动铰与一下部基座连接；所述下部基座与桥墩试件的底部固定于同一水平面上。
2.根据权利要求1所述的用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置，其特征在于：所述千斤顶为油压千斤顶，所述油压千斤顶经一油泵驱动。
3.根据权利要求1所述的用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置，其特征在于：还包括一用于对桥墩试件施加水平荷载的MTS电液伺服驱动机构，所述MTS电液伺服驱动机构的驱动杆设置于桥墩试件顶部旁侧。
4.根据权利要求1所述的用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置，其特征在于：所述传力螺杆分别对称分布于所述反力钢梁和支撑钢垫板上；所述锚固螺杆分别对称分布于所述反力钢垫板和所述支撑T型钢板。
5.根据权利要求4所述的用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置，其特征在于：所述传力螺杆和锚固螺杆均为四个，四个传力螺杆分别设置于所述反力钢垫板的四角且与所述反力钢梁固定连接；四个锚固螺杆分别设置于支撑钢垫板的四角且与所述支撑T型钢板固定连接。
6.根据权利要求4所述的用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置，其特征在于：所述反力钢垫板的面积小于支撑钢垫板的面积，并且所述锚固螺杆设置于所述传力螺杆的外侧。
7.根据权利要求1所述的用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置，其特征在于：所述转动铰的转动中点与反力钢垫板和支撑钢垫板的中心处于同一轴线上。
8.根据权利要求1所述的用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置，其特征在于：所述支撑T型钢板由一水平钢板和两间隔设置于水平钢板下方的竖向连接板配合，两竖向连接板的下方对应设有与所述转动铰配合连接的通孔。
9.一种根据权利要求1所述的用于试验钢筋混凝土桥墩抗震性能的加载装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：将下部基座与桥墩试件固定于同一水平面上；
步骤S2：将反力钢梁经一球铰安装于桥墩试件的顶部，并且确保所述反力钢梁的中心与所述桥墩试件的中心处于同一轴线上；
步骤S3:通过一油泵驱动千斤顶，对支撑钢垫板加压竖向荷载；同时经一MTS电液伺服驱动机构对桥墩试件顶部施加水平荷载；
步骤S4:通过设定不同的竖向荷载和水平荷载，测试桥墩试件的抗震性能。
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