CN106840900A - 研究结构用杆件压‑弯‑剪滞回性能的试验装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种研究结构用杆件在轴力、弯矩和剪力共同作用下的滞回性能的试验装置及方法。本发明的试验装置包括第一刚性支座和第二刚性支座，第一刚性支座上设有用于水平套装第一承压轴的第一套筒，第二刚性支座上设有用于水平套装第二承压轴的第二套筒，第一承压轴的一端焊接有第一嵌固支座，第二承压轴的一端焊接有第二嵌固支座，第一嵌固支座与第二嵌固支座相对对称设置且通过锁紧件以定位锁紧杆件，实现杆件两端的嵌固约束，可进行多种剪跨比、多种截面形式杆件的加载，本发明的水平千斤顶对杆件施加轴力，作动器对杆件施加往复横向力，能够真实模拟结构用杆件在实际工程中的复杂受力状态，对结构用杆件的设计和研究提供了有力支持。

Description

研究结构用杆件压-弯-剪滞回性能的试验装置与方法
技术领域：
本发明属于结构工程领域，尤其涉及一种用于研究结构用杆件压-弯-剪滞回性能的试验装置与方法。
背景技术：
结构用杆件在实际工程中往往处于压、弯、剪等复杂受力状态下，并且更多时候承受往复荷载，比如受到风、地震等作用，而现有的研究结构用杆件的试验装置大多数只考虑单一受力状态下杆件的力学性能，其不能真实的模拟杆件的受力状态，并且对杆件的长度、截面形状多有限制；对于有端板、内填混凝土的杆件，易发生端板变形、混凝土挤出等问题。
发明内容：
针对现有技术的不足，本发明提供一种研究结构用杆件在轴力、弯矩和剪力共同作用下的滞回性能的试验装置及方法。
本发明采用如下技术方案：提供一种研究结构用杆件压-弯-剪滞回性能的试验装置，包括：安装在自反力架上的第一刚性支座和第二刚性支座，所述第一刚性支座上设有用于水平套装第一承压轴的第一套筒，所述第二刚性支座上设有用于水平套装第二承压轴的第二套筒，所述第一套筒与所述第二套筒的轴心线重合，所述第一承压轴与所述第二承压轴的轴心线重合；
所述第一承压轴的一端焊接有第一嵌固支座，另一端通过反力垫块固定；所述第二承压轴的一端焊接有第二嵌固支座，另一端与荷载传感器、水平千斤顶依次连接；
所述第一嵌固支座与所述第二嵌固支座相对对称设置，杆件的一端置于所述第一嵌固支座内，另一端置于所述第二嵌固支座内，所述第一嵌固支座与所述第二嵌固支座上均设有对杆件进行定位锁紧的锁紧件；
杆件的上表面设有上夹具，下表面设有下夹具，所述上夹具与所述下夹具通过连接螺杆连接，所述上夹具上方设有作动器连接板，作动器通过所述作动器连接板对杆件施加往复横向力。
所述第一刚性支座与所述第二刚性支座均通过固定螺杆安装在所述自反力架上。
所述锁紧件为定位螺杆，所述定位螺杆的数量为多个，所述第一嵌固支座与所述第二嵌固支座上对应开有供多个定位螺杆安装的螺纹安装孔，所述定位螺杆的内端部支顶在杆件两端的外侧壁上。
杆件两端的外侧壁铺设有刚性垫块，所述定位螺杆的内端部支顶在所述刚性垫块上。
本发明还提供一种研究结构用杆件压-弯-剪滞回性能的方法，利用上述装置实现，包括以下步骤：
步骤一、装置组装：a)杆件一端置于第一嵌固支座内，另一端置于第二嵌固支座内，并通过锁紧件进行锁紧固定；b)安装荷载传感器、水平千斤顶、上夹具、下夹具、作动器连接板和作动器；
步骤二、施加荷载：通过水平千斤顶对杆件施加轴向荷载至特定值，并保持轴向荷载不变，再由作动器通过作动器连接板对杆件施加横向力，其中横向力包括剪力和弯矩，此过程中通过荷载传感器的实时监测，保持轴向荷载不变，作动器自动采集横向力和位移数据；
步骤三、根据作动器采集的数据绘制出横向力-位移曲线。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
(1)本发明可同时对杆件施加轴力作用、弯矩作用和剪力作用，能够真实模拟结构用杆件在实际工程中的复杂受力状态，对结构用杆件的设计和研究提供了有力支持；
(2)所述第一嵌固支座与所述第二嵌固支座相对对称设置，杆件的一端置于所述第一嵌固支座内，另一端置于所述第二嵌固支座内，并通过所述锁紧件对杆件两端进行定位锁紧，可以避免带有端板的杆件其端板弯曲变形以及其端板与管体连接处的断裂，对于管体内填充混凝土的杆件，防止混凝土沿纵向挤出；
(3)所述第一刚性支座和所述第二刚性支座均通过固定螺杆安装在所述自反力架上，其安装位置可根据杆件的长度等调节，可进行多种剪跨比、多种截面形式杆件的加载；在进行滞回试验时，可不断调整所述上夹具与所述下夹具的间距，以达到夹紧杆件的效果。
附图说明：
图1为本发明实施例提供的研究结构用杆件压-弯-剪滞回性能的试验装置的示意图；
图2为本发明实施例中嵌固支座与杆件通过所述锁紧件进行定位锁紧的示意图；
图3为本发明实施例中上夹具、下夹具与杆件组装的示意图；
本实施例中：1-固定螺杆；2-自反力架；3-第一刚性支座；4-第二刚性支座；5-第一套筒；6-第一承压轴；7-第二套筒；8-第二承压轴；9-第一嵌固支座；10-反力垫块；11-第二嵌固支座；12-荷载传感器；13-水平千斤顶；14-定位螺杆；15-刚性垫块；16-上夹具；17-下夹具；18-连接螺杆；19-作动器连接板；20-作动器；100-杆件。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1和图2所示，本发明提供的一种研究结构用杆件压-弯-剪滞回性能的试验装置，包括通过固定螺杆1安装在自反力架2上的第一刚性支座3和第二刚性支座4，所述第一刚性支座3上设有用于水平套装第一承压轴6的第一套筒5，所述第二刚性支座4上设有用于水平套装第二承压轴8的第二套筒7，所述第一套筒5与所述第二套筒7的轴心线重合，所述第一承压轴6与所述第二承压轴8的轴心线重合；所述第一承压轴6的一端与第一嵌固支座9焊接，另一端通过反力垫块10固定；所述第二承压轴8的一端与第二嵌固支座11焊接，另一端与荷载传感器12、水平千斤顶13依次连接；所述第一嵌固支座9与所述第二嵌固支座11相对对称设置，杆件100的一端置于所述第一嵌固支座9内，另一端置于所述第二嵌固支座11内，所述第一嵌固支座9与所述第二嵌固支座11上均设有对杆件100进行定位锁紧的锁紧件，进一步地，所述锁紧件为定位螺杆14，所述定位螺杆14的数量为多个，所述第一嵌固支座9与所述第二嵌固支座11上对应开有供多个定位螺杆14安装的螺纹安装孔，所述定位螺杆14的内端部支顶在杆件100两端的外侧壁上，进一步地，杆件100两端的外侧壁可铺设有刚性垫块15，所述定位螺杆14的内端部支顶在所述刚性垫块15上对杆件100进行锁紧定位。
如图3所示，杆件100的上表面设有上夹具16，下表面设有下夹具17，所述上夹具16与所述下夹具17通过连接螺杆18连接，所述上夹具16上方设有作动器连接板19，作动器20通过所述作动器连接板19对杆件100施加往复横向力。
上述研究结构用杆件压-弯-剪滞回性能的试验装置在试验前的组装过程如下：
首先利用固定螺杆将第一刚性支座安装在自反力架上，第一承压轴穿过第一套筒，由反力垫块固定，将杆件的一端置于第一嵌固支座内，根据杆件的长度，移动第二刚性支座，第二承压轴穿过第二套筒，将杆件的另一端置于第二嵌固支座内，通过固定螺杆将第二刚性支座安装在自反力架上，第二承压轴另一端依次安装荷载传感器和水平千斤顶；在杆件两端的外侧壁铺设刚性垫块，通过定位螺杆将杆件定位锁紧；之后将上夹具、下夹具分别置于杆件露出的上表面和下表面，通过连接螺杆使上夹具、下夹具与杆件紧密接触；最后安装作动器连接板和作动器。
本发明还提供了利用上述试验装置研究结构用杆件压-弯-扭滞回性能的方法，具体步骤如下：
步骤一、组装试验装置；
步骤二、施加荷载：通过水平千斤顶对杆件施加轴向荷载至特定值，并保持轴向荷载不变，再由作动器通过作动器连接板对杆件施加横向力，其中横向力包括剪力和弯矩，此过程中通过荷载传感器的实时监测，保持轴向荷载不变，作动器自动采集横向力和位移数据；
步骤三、根据作动器采集的数据绘制出横向力-位移曲线。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种研究结构用杆件压-弯-剪滞回性能的试验装置，其特征在于，包括：安装在自反力架上的第一刚性支座和第二刚性支座，所述第一刚性支座上设有用于水平套装第一承压轴的第一套筒，所述第二刚性支座上设有用于水平套装第二承压轴的第二套筒，所述第一套筒与所述第二套筒的轴心线重合，所述第一承压轴与所述第二承压轴的轴心线重合；
所述第一承压轴的一端焊接有第一嵌固支座，另一端通过反力垫块固定；所述第二承压轴的一端焊接有第二嵌固支座，另一端与荷载传感器、水平千斤顶依次连接；
所述第一嵌固支座与所述第二嵌固支座相对对称设置，杆件的一端置于所述第一嵌固支座内，另一端置于所述第二嵌固支座内，所述第一嵌固支座与所述第二嵌固支座上均设有对杆件进行定位锁紧的锁紧件；
杆件的上表面设有上夹具，下表面设有下夹具，所述上夹具与所述下夹具通过连接螺杆连接，所述上夹具上方设有作动器连接板，作动器通过所述作动器连接板对杆件施加往复横向力。
2.根据权利要求1所述的研究结构用杆件压-弯-剪滞回性能的试验装置，其特征在于：所述第一刚性支座与所述第二刚性支座均通过固定螺杆安装在所述自反力架上。
3.根据权利要求1所述的研究结构用杆件压-弯-剪滞回性能的试验装置，其特征在于：所述锁紧件为定位螺杆，所述定位螺杆的数量为多个，所述第一嵌固支座与所述第二嵌固支座上对应开有供多个定位螺杆安装的螺纹安装孔，所述定位螺杆的内端部支顶在杆件两端的外侧壁上。
4.根据权利要求3所述的研究结构用杆件压-弯-剪滞回性能的试验装置，其特征在于：杆件两端的外侧壁铺设有刚性垫块，所述定位螺杆的内端部支顶在所述刚性垫块上。
5.一种研究结构用杆件压-弯-剪滞回性能的试验方法，采用权利要求1所述的装置实现，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、装置组装：a)杆件一端置于第一嵌固支座内，另一端置于第二嵌固支座内，并通过锁紧件进行锁紧固定；b)安装荷载传感器、水平千斤顶、上夹具、下夹具、作动器连接板和作动器；
步骤二、施加荷载：通过水平千斤顶对杆件施加轴向荷载至特定值，并保持轴向荷载不变，再由作动器通过作动器连接板对杆件施加横向力，其中横向力包括剪力和弯矩，此过程中通过荷载传感器的实时监测，保持轴向荷载不变，作动器自动采集横向力和位移数据；
步骤三、根据作动器采集的数据绘制出横向力-位移曲线。
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