CN106644228B - 一种测量结构梁被动产生轴力的装置及方法 - Google Patents

一种测量结构梁被动产生轴力的装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种测量结构梁被动产生轴力的装置，包括水平对称设置在结构梁两端的第一钢板、沿竖向设置的一对槽型钢和第二钢板，槽型钢设置在第一钢板背离结构梁的一侧，第一钢板、槽型钢的一端依次穿过结构梁内的螺杆并紧固在结构梁上，第二钢板设置在槽型钢的另一端，第二钢板固接在槽型钢上；在结构梁的侧边设置有钢棒，钢棒穿过第二钢板和槽型钢后通过螺母a与第二钢板紧固连接，钢棒上靠近第二钢板位置处还套设有用于测量轴向力的压力传感器，本发明还公开了采用上述装置测量结构梁被动产生轴力的方法，本发明利用钢棒通过螺母a约束梁开裂后的伸长从而被动产生轴向压力，再通过设置在钢棒上的压力传感器测出轴向力的数值，进而测得结构梁的轴力。

Description

一种测量结构梁被动产生轴力的装置及方法
技术领域
本发明涉及钢筋混凝土结构梁技术领域，具体涉及一种测量结构梁被动产生轴力的装置及方法。
背景技术
现有技术中，钢筋混凝土梁通常作为受弯杆件进行结构设计时常常忽略梁的轴力，但钢筋混凝土框架结构体系中梁若产生轴力会对其抗弯承载力有很大影响，从而影响到整体结构的抗震能力，影响结构的安全性。由于目前结构构件试验中还无直接模拟结构在地震作用过程中梁如何产生轴力，也没有非常有效测量结构梁轴力的装置，所以很难开展关于梁中产生轴力对其抗弯承载力影响的试验研究。如何使试验中结构构件中产生轴力，如果结构梁中有轴力如何设计一种能快速测得结构梁轴力的装置和方法，是目前结构梁试验研究中亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种测量结构梁被动产生轴力的装置及方法，当钢筋混凝土结构梁受到低周反复荷载时，结构梁开裂后伸长，通过该装置上设置在结构梁两侧的钢棒、第二钢板和螺母a可以对结构梁的开裂伸长进行约束，从而使结构梁中产生轴力，并通过压力传感器可以测出不同伸长时结构梁中产生的轴力。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种测量结构梁被动产生轴力的装置，包括水平对称设置在结构梁两端的第一钢板、沿竖向设置的一对槽型钢和第二钢板，所述槽型钢设置在第一钢板背离结构梁的一侧，所述第一钢板、槽型钢的一端依次穿过结构梁内的螺杆并紧固在结构梁上，所述第二钢板设置在槽型钢的另一端，所述第二钢板固接在槽型钢上并将一对槽型钢连为一体；在所述结构梁的侧边设置有钢棒，所述钢棒穿过第二钢板和槽型钢后通过螺母a与第二钢板紧固连接，所述钢棒上靠近第二钢板位置处还套设有用于测量轴向力的压力传感器。
一种测量结构梁被动产生轴力的方法，使用上述的装置对结构梁进行测量；试验操作时，首先通过作动器对十字形钢筋混凝土梁柱的柱顶侧施加低周反复水平荷载，利用对称设置在结构梁两侧的固定的钢棒通过钢棒自身抗拉刚度限制结构梁开裂后伸长，从而被动产生轴向压力，再通过穿过钢棒的压力传感器测出轴向力的数值，进而测得结构梁的轴力。
优选的，在所述第一钢板和槽型钢之间还设置有第三钢板，所述第三钢板用于将被动产生的轴力集中传到结构梁中心轴位置。
优选的，所述第二钢板前后对称设置在槽型钢的两侧，第二钢板上开设有使钢棒穿过的通孔。在槽型钢的两侧对称设置第二钢板，便于放置钢棒及固定钢棒位置。
优选的，所述钢棒设置两根，前后对称设置于结构梁的两侧。在结构梁的前后两侧对称设置钢棒并且钢棒穿过槽型钢和第二钢板，当结构梁开裂伸长时，螺母a固定钢棒，钢棒通过自身的抗拉刚度约束结构梁的伸长，从而产生轴向压力，螺母a将轴向约束压力传递至压力传感器，从而测出轴向力数值，进而测出结构梁的轴力。
优选的，所述槽型钢内还设置有相对于钢棒对称设置的用于连接槽型钢的加劲肋。
优选的，所述压力传感器设置在第二钢板和螺母之间，所述压力传感器设置在钢棒的一端或两端。通过压力传感器测出钢棒所承受的轴向力，从而得出结构梁的轴力。
优选的，所述压力传感器与螺母之间还设置有垫片。
本发明的有益效果：采用结构梁被动产生轴力测量装置，通过作动器对十字形钢筋混凝土梁柱的柱顶侧施加低周反复水平荷载，利用对称设置在结构梁两侧的固定的钢棒和螺母a限制结构梁开裂后伸长从而被动产生轴向压力，再通过穿过钢棒的压力传感器测出轴向力的数值，进而测得结构梁的轴力。本发明能够根据需要改变钢棒的直径从而施加不同的约束获得不同的最大轴力，并能快速便捷地测得结构梁轴力。
附图说明
图1本发明装置的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3本发明的装置安装在十字形钢筋混凝土结构梁上的结构示意图。
附图标记
附图中1为第一钢板、2为槽型钢、3为第二钢板、4为钢棒、 5为压力传感器、6为第三钢板、7为加劲肋、8为垫片、9为螺杆、 10为螺母a、11为螺母b、12为结构梁13、作动器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1、图2所示，一种测量结构梁被动产生轴力的装置，包括水平对称设置在结构梁12两端的第一钢板1、沿竖向设置的一对槽型钢2和第二钢板3，所述槽型钢2设置在第一钢板1背离结构梁12的一侧，所述第一钢板1、槽型钢2的一端依次穿过预埋在结构梁内的螺杆9并通过螺母b11紧固在结构梁12上，所述第二钢板3设置在槽型钢2的另一端，第二钢板3通过焊接固定在槽型钢2上并将一对槽型钢2连为一体；在所述结构梁12的侧边设置有钢棒4，所述钢棒4穿过第二钢板3、一对槽型钢2之间的间隙后通过螺母 a10与第二钢板3紧固连接，所述钢棒4上靠近第二钢板3位置处还套设有用于测量轴向力的压力传感器5。
本实施例中，在所述第一钢板1和槽型钢2之间还设置有第三钢板6，所述第三钢板6用于将被动产生的轴力集中传到结构梁中心轴位置。
在本实施例中，所述的第二钢板3前后对称设置在槽型钢2的两侧，第二钢板3上开设有使钢棒4穿过的通孔，在槽型钢2的前后两侧各焊接一块第二钢板，便于放置钢棒及固定钢棒位置，所述钢棒4共设置两根，前后对称设置于结构梁12的两侧，在结构梁12的前后两侧对称设置钢棒并且钢棒穿过第二钢板，当结构梁开裂伸长时，螺母a固定钢棒，钢棒通过自身的抗拉刚度约束结构梁的伸长，从而产生轴向压力，螺母a将轴向约束压力传递至压力传感器，从而测出轴向力数值，进而测出结构梁的轴力。
槽型钢2内还设置有相对于钢棒4对称设置的用于连接槽型钢2的加劲肋7，固定两个槽型钢的相对位置。
所述压力传感器5设置在第二钢板3和螺母a10之间，压力传感器5可设置在钢棒4的一端，也可设置在钢棒4的两端，在本实施例中，压力传感器5设置在钢棒4的右端，压力传感器采用环形压力传感器，在压力传感器5 与螺母a10之间还设置有垫片8，通过压力传感器能够测量出钢棒所承受的轴向力，从而得出结构梁的轴力。
如图3所示，将上述的装置安装到钢筋混凝土结构梁上测量结构梁被动产生轴力的方法如下：利用作动器13对十字形钢筋混凝土梁柱的柱顶侧施加低周反复水平荷载，使结构梁开裂后伸长，此时固定在结构梁两侧的钢棒通过螺母a10可以对结构梁的开裂伸长进行约束，从而使结构梁中被动产生轴力，套设在钢棒上的压力传感器可以测出结构梁被约束后被动产生的轴力，为开展结构抗震试验提供可靠帮助。
本发明利用对称设置在结构梁两侧的钢棒通过螺母a对结构梁的开裂伸长进行约束从而被动产生轴向压力，再通过设置在钢棒上的压力传感器测出轴向力的数值，进而测得结构梁的轴力。该装置能够根据需要改变钢棒的直径从而施加不同的最大约束，能快速便捷地测得结构梁轴力。

Claims (8)

1.一种测量结构梁被动产生轴力的装置，其特征在于：包括水平对称设置在结构梁两端的第一钢板、沿竖向设置的一对槽型钢和第二钢板，所述槽型钢设置在第一钢板背离结构梁的一侧，所述第一钢板、槽型钢的一端依次穿过结构梁内的螺杆并紧固在结构梁上，所述第二钢板设置在槽型钢的另一端，所述第二钢板固接在槽型钢上并将一对槽型钢连为一体；在所述结构梁的侧边设置有钢棒，所述钢棒穿过第二钢板和槽型钢后通过螺母a与第二钢板紧固连接，所述钢棒上靠近第二钢板位置处还套设有用于测量轴向力的压力传感器。
2.根据权利要求1所述的一种测量结构梁被动产生轴力的装置，其特征在于：在所述第一钢板和槽型钢之间还设置有第三钢板，所述第三钢板用于将被动产生的轴力集中传到结构梁中心轴位置。
3.根据权利要求1所述的一种测量结构梁被动产生轴力的装置，其特征在于：所述第二钢板前后对称设置在槽型钢的两侧，第二钢板上开设有使钢棒穿过的通孔。
4.根据权利要求1所述的一种测量结构梁被动产生轴力的装置，其特征在于：所述钢棒设置两根，前后对称设置于结构梁的两侧。
5.根据权利要求1所述的一种测量结构梁被动产生轴力的装置，其特征在于：所述槽型钢内还设置有相对于钢棒对称设置的用于连接槽型钢的加劲肋。
6.根据权利要求1所述的一种测量结构梁被动产生轴力的装置，其特征在于：所述压力传感器设置在第二钢板和螺母a之间，所述压力传感器设置在钢棒的一端或两端。
7.根据权利要求6所述的一种测量结构梁被动产生轴力的装置，其特征在于：所述压力传感器与螺母a之间还设置有垫片。
8.一种测量结构梁被动产生轴力的方法，其特征在于：先获取如权利要求1-7中任一所述的测量结构梁被动产生轴力的装置再对结构梁进行测量；试验操作时，首先通过作动器对十字形钢筋混凝土梁柱的柱顶侧施加低周反复水平荷载，利用对称设置在结构梁两侧的固定的钢棒通过钢棒自身抗拉刚度限制结构梁开裂后伸长，从而被动产生轴向压力，再通过穿过钢棒的压力传感器测出轴向力的数值，进而测得结构梁的轴力。
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