CN106153314B - 一种平面框架节点加载及节点区剪切变形测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种平面框架节点加载及节点区剪切变形测量装置，包括轴向自平衡反力架、水平加载反力架和二力杆支撑架。通过轴向自平衡反力架对节点试件施加轴向力达到预定值；所述二力杆支撑架对称布置在节点试件的横梁两端，与横梁铰接连接并支撑牢固；所述水平加载反力架作为加载装置，为节点试件提供一横向的加载力，使节点试件发生剪切变形。本发明通过自平衡的方式施加轴向力消除了传统节点装置、或采用MTS及千斤顶施加较大轴向力时导致的误差，比传统节点加载装置简单易实现，同时柱端加载方便操控，试验精度高，占用空间少，可用于平面中节点及边节点的性能测试，尤其适用于各类平面框架节点的抗震性能测试。
Description
技术领域
本发明属于工程技术领域，具体涉及一种平面框架节点加载及节点区剪切变形测量装置。
背景技术
传统的平面框架节点加载装置有三种，一种采用滑动装置在柱顶施加轴向力，该装置较为复杂且无法避免水平摩擦力增加的误差，当轴压比较大时误差更为严重。第二种为采用千斤顶在梁端加载，该装置在采用两个千斤顶同时加载时，千斤顶之间的协同控制困难。第三种为将第一种装置加轴向力的滑动装置换成MTS或千斤顶，通过MTS或千斤顶的长度及铰来实现水平变形，这种会导致水平荷载的不确定性，并且无法保证竖向千斤顶的回油问题，即竖向荷载无法保持恒定
节点核心区的剪切变形是衡量节点性能的一个重要指标，对于测量节点区剪切变形，尤其是圆形节点剪切变形，尚未有较好的办法。目前针对钢筋混凝土节点的测量方法会或多或少对构件造成损害，是非无伤检测；同时对于钢筋混凝土，保护层脱落会导致预埋钢筋的方法有较大误差。对于钢-混凝土组合节点，传统测量方法无法测量核心区整体剪切变形，而仅测量钢管变形，不够准确。
发明内容
本发明的目的是解决传统节点加载装置复杂且施加较大轴向力时会产生较大误差的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种平面框架节点加载及节点区剪切变形测量装置，包括轴向自平衡反力架、水平加载反力架和二力杆支撑架。
所述轴向自平衡反力架包括加载板、液压千斤顶Ⅰ、反力梁和柱铰支座。节点试件放置在柱铰支座上。所述节点试件的上端放置加载板。所述反力梁位于加载板的上方。所述液压千斤顶Ⅰ竖直布置在加载板与反力梁之间。所述液压千斤顶Ⅰ固定在反力梁的下表面，其工作端与加载板的表面接触。
所述节点试件通过水平加载反力架施加水平加载力。所述水平加载反力架包括反力柱、液压千斤顶Ⅱ和夹具装置。所述夹具装置固定装夹在节点试件的上部。所述液压千斤顶Ⅱ水平布置，并通过铰链固定在反力柱上。所述液压千斤顶Ⅱ的工作端铰接于夹具装置上。
所述节点试件的横梁两端对称布置有二力杆支撑架。所述二力杆支撑架包括为二力杆、底座、盖板和上端铰。所述二力杆竖直布置，它的下端铰接于底座上。所述盖板和上端铰分别位于在横梁的上、下表面，并通过连接件将横梁夹紧。
进一步，所述柱铰支座固定在底梁上。所述底梁通过地锚固定于地基平面上。
进一步，所述二力杆由上二力杆、下二力杆和连接板组成。所述上二力杆的上端与上端铰连接，其下端通过连接板与下二力杆的上端连接。所述下二力杆的下端铰接于底座上。
进一步，所述二力杆采用格构式钢柱结构。
进一步，还包括一组关于节点试件对称布置的上钢棒、下钢棒和套筒。所述上钢棒的上端固定于反力梁上。所述下钢棒的下端固定于柱铰支座上。所述上钢棒和下钢棒处于同一竖直直线上，并通过套筒连接。
进一步，所述上钢棒/下钢棒上安装有应变片。
进一步，还包括节点位移计Ⅰ和节点位移计Ⅱ。
所述节点位移计Ⅰ和节点位移计Ⅱ固定于X支架上。所述X支架由两个矩形框架和一个X型支撑杆组成。所述X支架安装在节点试件的节点区。两个矩形框分别位于横梁的上下两侧，并通过X型支撑杆连接。所述节点位移计Ⅰ和节点位移计Ⅱ分别安装在X型支撑杆的端部。通过调节钻孔螺栓使其孔与节点位移计的测量端对应，通过测量对角线的长度变化从而计算出节点剪切变形。
进一步，两个所述矩形框架分别置于节点区端部。
本发明的技术效果是毋庸置疑的。加载装置通过自平衡的方式施加轴向力消除了传统节点加载装置施加较大轴向力时导致的误差；通过在柱端加载实现方便操控；梁端二力杆采用格构式二力杆和合理铰接形式防止构件平面外变形及梁的扭转，同时采用高强螺栓和长圆形螺栓孔进行连接控制试件的安装精度；本发明的测量装置安装方便，实验结果准确可靠。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为本发明的测量装置布置示意图；
图3为X支架的示意图；
图4为节点位移计的布置示意图。
图中：加载板1、液压千斤顶Ⅰ2、反力梁3、反力柱4、液压千斤顶Ⅱ5、二力杆6、上二力杆601、下二力杆602、连接板603、底座7、盖板8、上端铰9、柱铰支座10、节点试件11、底梁12、上钢棒13、下钢棒14、套筒15、节点位移计Ⅰ19、节点位移计Ⅱ20、夹具装置21、X型支撑杆22、矩形框架23、钻孔螺栓24。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
参见图1，本实施例提供一种平面框架节点加载及节点区剪切变形测量装置，包括轴向自平衡反力架、水平加载反力架和二力杆支撑架。
所述轴向自平衡反力架包括加载板1、液压千斤顶Ⅰ2、反力梁3和柱铰支座10。十字型节点试件11放置在柱铰支座10上。所述柱铰支座10固定在底梁12上。所述底梁12通过地锚固定于地基平面上。所述节点试件11的上端放置加载板1。所述反力梁3位于加载板1的上方。所述液压千斤顶Ⅰ2竖直布置在加载板1与反力梁3之间。所述液压千斤顶Ⅰ2固定在反力梁3的下表面，其工作端与加载板1的表面接触。
本实施例中，还包括一组关于节点试件11对称布置的上钢棒13、下钢棒14和套筒15。所述上钢棒13的上端通过螺栓固定于反力梁3上。所述下钢棒14的下端通过螺栓固定于柱铰支座10上。所述上钢棒13和下钢棒14处于同一竖直直线上，并通过套筒15连接，套筒连接的目的在于使整套系统安装于拆卸方便。所述上钢棒13上安装有应变片。当液压千斤顶Ⅰ2施加轴向力至预定值时，可以通过上钢棒13上的应变片和液压表读数确定是否加载到预定轴向力。
所述节点试件11通过水平加载反力架施加水平加载力。所述水平加载反力架包括反力柱4、液压千斤顶Ⅱ5和夹具装置21。所述夹具装置21固定装夹在节点试件11的上部。所述液压千斤顶Ⅱ5水平布置，并通过铰链固定在反力柱4上。所述液压千斤顶Ⅱ5的工作端铰接于夹具装置21上。当液压千斤顶Ⅱ5开始加载时，其工作端施加推力，并通过夹具装置21传递至节点试件11的上部。
所述节点试件11的横梁两端对称布置有二力杆支撑架。所述二力杆支撑架包括为二力杆6、底座7、盖板8和上端铰9。所述二力杆6竖直布置，它的下端铰接于底座7上，它的上端与上端铰9连接。所述盖板8和上端铰9分别位于在横梁的上、下表面，并通过连接件将横梁夹紧。
本实施例中，所述二力杆6采用格构式钢柱结构。所述二力杆6由上二力杆601、下二力杆602和连接板603组成，通过将二力杆一分为二，用连接板连接，可以弥补试验系统和试件加工之间不可避免的几何尺寸误差，使实验结果精确。所述上二力杆601的上端与上端铰9连接，其下端通过连接板603与下二力杆602的上端连接。所述下二力杆602的下端铰接于底座7上。其中二力杆6的拼装采用摩擦型高强螺栓。
参见图2至图4，进行试验时，还安装有节点位移计Ⅰ19和节点位移计Ⅱ20。
所述节点位移计Ⅰ19和节点位移计Ⅱ20固定于X支架上。所述X支架由两个矩形框架23和一个X型支撑杆22组成，其中两个矩形框架23上下布置，X型支撑杆22位于它们的同一侧将它们连接在一起。所述X支架安装在节点试件11的节点区。其中节点试件11的柱穿过矩形框架23的中孔。两个矩形框23分别位于横梁的上下两侧。两个所述矩形框架23分别与横梁的上、下两侧的端部。所述节点位移计Ⅰ19和节点位移计Ⅱ20分别安装在X型支撑杆22的下端。通过调节钻孔螺栓24使其孔与节点位移计的测量端对应，通过测量对角线的长度变化从而计算出节点剪切变形。
Claims (2)
1.一种平面框架节点加载及节点区剪切变形测量装置，其特征在于：包括轴向自平衡反力架、水平加载反力架和二力杆支撑架；
所述轴向自平衡反力架包括加载板(1)、液压千斤顶Ⅰ(2)、反力梁(3)和柱铰支座(10)；节点试件(11)放置在柱铰支座(10)上；所述节点试件(11)的上端放置加载板(1)；所述反力梁(3)位于加载板(1)的上方；所述液压千斤顶Ⅰ(2)竖直布置在加载板(1)与反力梁(3)之间；所述液压千斤顶Ⅰ(2)固定在反力梁(3)的下表面，其工作端与加载板(1)的表面接触；
所述节点试件(11)通过水平加载反力架施加水平加载力；所述水平加载反力架包括反力柱(4)、液压千斤顶Ⅱ(5)和夹具装置(21)；所述夹具装置(21)固定装夹在节点试件(11)的上部；所述液压千斤顶Ⅱ(5)水平布置，并通过铰链固定在反力柱(4)上；所述液压千斤顶Ⅱ(5)的工作端铰接于夹具装置(21)上；
所述节点试件(11)的横梁两端对称布置有二力杆支撑架；所述二力杆支撑架包括为二力杆(6)、底座(7)、盖板(8)和上端铰(9)；所述二力杆(6)竖直布置，它的下端铰接于底座(7)上；所述盖板(8)和上端铰(9)分别位于在横梁的上、下表面，并通过连接件将横梁夹紧；
所述柱铰支座(10)固定在底梁(12)上；所述底梁(12)通过地锚固定于地基平面上；
所述二力杆(6)由上二力杆(601)、下二力杆(602)和连接板(603)组成；所述上二力杆(601)的上端与上端铰(9)连接，其下端通过连接板(603)与下二力杆(602)的上端连接；所述下二力杆(602)的下端铰接于底座(7)上；
所述二力杆(6)采用格构式钢柱结构；
还包括一组关于节点试件(11)对称布置的上钢棒(13)、下钢棒(14)和套筒(15)；所述上钢棒(13)的上端固定于反力梁(3)上；所述下钢棒(14)的下端固定于柱铰支座(10)上；所述上钢棒(13)和下钢棒(14)处于同一竖直直线上，并通过套筒(15)连接；
所述上钢棒(13)/下钢棒(14)上安装有应变片；
还包括节点位移计Ⅰ(19)和节点位移计Ⅱ(20)；
所述节点位移计Ⅰ(19)和节点位移计Ⅱ(20)固定于X支架上；所述X支架由两个矩形框架(23)和一个X型支撑杆(22)组成；所述X支架安装在节点试件(11)的节点区；两个矩形框(23)分别位于横梁的上下两侧，并通过X型支撑杆(22)连接；所述节点位移计Ⅰ(19)和节点位移计Ⅱ(20)分别安装在X型支撑杆(22)的端部；通过调节钻孔螺栓(24)使其孔与节点位移计的测量端对应，通过测量对角线的长度变化从而计算出节点剪切变形。
2.根据权利要求1所述的一种平面框架节点加载及节点区剪切变形测量装置，其特征在于：两个所述矩形框架(23)分别置于节点区端部。
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