CN107807039A - 杠杆式长期荷载试验加载架 - Google Patents

杠杆式长期荷载试验加载架 Download PDF

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单波
肖岩
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Abstract

本发明公开了一种杠杆式长期荷载试验加载架，其特征在于：千斤顶(1)置于活动端板(2)与固定端板(3)之间；弹簧(4)置于活动端板(2)与活动臂(5)之间；对拉螺杆(6)贯穿活动端板(2)、弹簧(4)和活动臂(5)，并将两端固定在固定端板(3)和固定臂(7)上；活动臂(5)与固定臂(7)通过销杆(8)铰接。本发明具有加载效率高、自重轻、占地小、荷载调节方便等特点，在土木工程的长期荷载试验中良好的应用前景。

Description

杠杆式长期荷载试验加载架
技术领域
本发明涉及一种杠杆式长期荷载试验加载架，属于建筑材料与建筑结构领域。
背景技术
在土木工程领域中，以混凝土、木材、竹材和纤维增强塑料(FRP)为代表的结构材料，具有较为显著的徐变(或蠕变)行为，即材料在荷载作用下，变形会随时间增长而持续增加。因此，采用这些材料制成的构件和结构也具有徐变现象。徐变使得结构在使用过程中变形加大，可能导致结构出现影响其正常使用的过大变形。如果徐变不能收敛，材料会因徐变超过其极限变形能力而破坏，危及结构安全。因而，材料及构件的徐变试验成为土木工程领域研究的一个重要方面。
长期受压性能是材料和构件徐变研究的一个基本内容。一方面，由于试验中试件的应力值需要与其实际工作应力水平接近，因而所要施加的荷载量相当大，一般采用千斤顶或液压油缸加载。另一方面，试件的徐变会导致荷载降低，必须对所施加的荷载进行长期监测和补充。目前，一般采用弹簧稳定荷载。由于施加的荷载大，对千斤顶、加载架、弹簧的要求高，使得加载装置费用高、自重大、不便于移动。为了降低设备费用，也有试验中采用杠杆式加载架，也就是在杠杆的一端悬挂重物，通过调整支点与试件之间的距离获得较高的加载比。对于此类试验装置，由于重物加载效率低，为获得较高的加载效率，导致杠杆臂较长，占地大。此外，在实际操作中，悬挂重物对加载过程及调节荷载都非常不方便，设备实际产生的荷载值远小于千斤顶加载。因而，此类加载装置只能用于荷载要求较低的长期荷载试验。
基于以上分析，开发新型长期荷载试验加载装置，对于推动材料与构件的徐变研究具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种杠杆式长期荷载试验加载架，具有加载效率高、自重轻、占地小、荷载调节方便等特点。
本发明的技术方案为：杠杆式长期荷载试验加载架，其特征在于：千斤顶(1)置于活动端板(2)与固定端板(3)之间；弹簧(4)置于活动端板(2)与活动臂(5)之间；对拉螺杆(6)贯穿活动端板(2)、弹簧(4)和活动臂(5)，并将两端固定在固定端板(3)和固定臂(7)上；活动臂(5)与固定臂(7)通过销杆(8)铰接。试件(9)置于活动臂(5)与固定臂(7)之间，上部通过铰支座(10)承受长期荷载。
其特征在于：所述长期荷载施加方法按以下方式进行：
第一步：将试件(9)置于活动臂(5)与固定臂(7)之间，并把铰支座(10)置于试件(9)的上部，通过垫块调整活动臂(5)的高度，使其处于水平状态。弹簧(4)产生的荷载与施加在试件(9)上的荷载的比例，通过改变销杆(8)与铰支座(10)之间的水平距离来调整；
第二步：测量活动端板(2)与活动臂(5)的间距值，顶升千斤顶(1)，使活动端板(2)向下压缩弹簧(4)，将荷载作用在活动臂(5)的端部；
第三步：弹簧(4)产生的荷载通过其压缩变形量控制，当活动端板(2)与活动臂(5)的间距达到预设值时，停止顶升千斤顶(1)，再将活动端板(2)上部的螺帽(11)向下拧，抵住活动端板(2)，以阻止弹簧(4)回弹，完成荷载施加；
第四步：长期荷载值通过测量活动端板(2)与活动臂(5)的间距变化进行监测；当间距增大量超过预定界限时，重复第二步和第三步对荷载值进行补偿。如此反复，直至长期荷载试验完成。
与现有长期荷载试验加载装置相比较，本发明的优点在于：
(1)加载效率高、自重轻。采用杠杆原理，荷载通过杠杆臂进行放大，把施加在杠杆臂端的一个小荷载转变成为一个施加在试件上的较大荷载，因而加载效率高。同时，也大大降低了对加载设备的要求，可以采用小吨位的千斤顶、小型弹簧实现较大的试验荷载，对活动臂与固定臂的抗弯承载力要求低，加载架自重轻。
(2)设备占地小。一方面，这个加载系统的组件较小；另一方面，加载架是一个自平衡的内力框，不需要其它的锚固措施。因此，加载架占地小。
(3)荷载调节方便。施加在试件上的荷载可以通过选择弹簧以及改变销杆与铰支座之间的间距进行调整，方便实用。此外，对于持荷过程中的荷载补偿，通过改变弹簧的长度进行控制，非常方便且准确。
综合来看，本发明提出的杠杆式长期荷载试验加载架，克服了现有技术的不足，在土木工程的长期荷载试验中，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是杠杆式长期荷载试验加载架的立面图；
图2是杠杆式长期荷载试验加载架的剖面图。
图例说明
1为千斤顶 2为活动端板 3为固定端板
4为弹簧 5为活动臂 6为对拉螺杆
7为固定臂 8为销杆 9为试件
10为铰支座 11为螺帽
具体实施方式
本发明如附图所示，杠杆式长期荷载试验加载架，其特征在于：千斤顶(1)置于活动端板(2)与固定端板(3)之间；弹簧(4)置于活动端板(2)与活动臂(5)之间；对拉螺杆(6)贯穿活动端板(2)、弹簧(4)和活动臂(5)，并将两端固定在固定端板(3)和固定臂(7)上；活动臂(5)与固定臂(7)通过销杆(8)铰接。
2、根据权利要求1所述的杠杆式长期荷载试验加载架，其特征在于：试件(9)置于活动臂(5)与固定臂(7)之间，上部通过铰支座(10)承受长期荷载。
实施时，所述长期荷载施加方法按以下方式进行：
第一步：将试件(9)置于活动臂(5)与固定臂(7)之间，并把铰支座(10)置于试件(9)的上部，通过垫块调整活动臂(5)的高度，使其处于水平状态。弹簧(4)产生的荷载与施加在试件(9)上的荷载的比例，通过改变销杆(8)与铰支座(10)之间的水平距离来调整；
第二步：测量活动端板(2)与活动臂(5)的间距值，顶升千斤顶(1)，使活动端板(2)向下压缩弹簧(4)，将荷载作用在活动臂(5)的端部；
第三步：弹簧(4)产生的荷载通过其压缩变形量控制，当活动端板(2)与活动臂(5)的间距达到预设值时，停止顶升千斤顶(1)，再将活动端板(2)上部的螺帽(11)向下拧，抵住活动端板(2)，以阻止弹簧(4)回弹，完成荷载施加；
第四步：长期荷载值通过测量活动端板(2)与活动臂(5)的间距变化进行监测；当间距增大量超过预定界限时，重复第二步和第三步对荷载值进行补偿。如此反复，直至长期荷载试验完成。

Claims (3)

1.杠杆式长期荷载试验加载架，其特征在于：千斤顶(1)置于活动端板(2)与固定端板(3)之间；弹簧(4)置于活动端板(2)与活动臂(5)之间；对拉螺杆(6)贯穿活动端板(2)、弹簧(4)和活动臂(5)，并将两端固定在固定端板(3)和固定臂(7)上；活动臂(5)与固定臂(7)通过销杆(8)铰接。
2.根据权利要求1所述的杠杆式长期荷载试验加载架，其特征在于：试件(9)置于活动臂(5)与固定臂(7)之间，上部通过铰支座(10)承受长期荷载。
3.根据权利要求1或2所述的杠杆式长期荷载试验加载架的长期荷载施加方法，其特征在于：所述长期荷载施加方法按以下方式进行：
第一步：将试件(9)置于活动臂(5)与固定臂(7)之间，并把铰支座(10)置于试件(9)的上部，通过垫块调整活动臂(5)的高度，使其处于水平状态。弹簧(4)产生的荷载与施加在试件(9)上的荷载的比例，通过改变销杆(8)与铰支座(10)之间的水平距离来调整；
第二步：测量活动端板(2)与活动臂(5)的间距值，顶升千斤顶(1)，使活动端板(2)向下压缩弹簧(4)，将荷载作用在活动臂(5)的端部；
第三步：弹簧(4)产生的荷载通过其压缩变形量控制，当活动端板(2)与活动臂(5)的间距达到预设值时，停止顶升千斤顶(1)，再将活动端板(2)上部的螺帽(11)向下拧，抵住活动端板(2)，以阻止弹簧(4)回弹，完成荷载施加；
第四步：长期荷载值通过测量活动端板(2)与活动臂(5)的间距变化进行监测；当间距增大量超过预定界限时，重复第二步和第三步对荷载值进行补偿。如此反复，直至长期荷载试验完成。
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