CN108051231A - 一种能提供复杂分布荷载简支梁结构试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明属结构工程和桥梁工程技术领域，具体涉及一种能提供复杂分布荷载简支梁结构试验装置。由底座、竖向支架、平衡结构梁、水平轨道、卡具装置、并联式作动器体系、荷载作用板等部件组成。左右竖向支架焊接在底座上，分别焊接套入卡具下部装置的左右水平轨道，其上安装卡具装置，实现对实验构件的夹持功能，平衡结构梁两端分别套入左右竖向支架，形成可浮置框形结构，并联作动器及铰链荷载板组成荷载单元，将20套荷载单元平行固定在平衡梁下端，实现复杂分布荷载的施加功能。本发明需要将试验梁构件通过卡具装置牢固固定，控制20个荷载单元分别独立输出设定荷载，测量试验梁构件在复杂分布荷载作用下的变形情况、力学特性和破坏形式。

Description

一种能提供复杂分布荷载简支梁结构试验装置

技术领域

本发明属结构工程和桥梁工程技术领域，具体涉及一种能提供复杂分布荷载简支梁结构试验装置。

背景技术

桥梁、建筑物和构筑物除承受均布荷载、集中荷载外，在正常使用中还会存在多种复杂荷载，在同一跨中不同位置的均布荷载有所不同，结构承受复杂荷载下的力学性能值得关注。目前，关于结构构件均布荷载、集中荷载下的力学性能已经有一些研究，但是有关结构构件处于复杂荷载分布情况的研究还寥寥无几，这主要是由于目前的试验装置的限制，得到跟实际接近的结果比较困难，对于复杂荷载分布情况下的结构构件力学性能的研究更加不成熟，目前尚不能用理论解释或数值方法模拟这种现象，需要进行试验研究，研究这一机理地试验装置地研制尚不充分。基于能够模拟集中荷载的试验平台，通过设计能够提供复杂分布荷载简支梁结构试验装置，可以使这方面研究顺利进行。

发明内容

本发明的目的在于一种能提供复杂分布荷载简支梁结构试验装置。

本发明提出的能提供复杂分布荷载简支梁结构试验装置，由固定系统和并联式作动器13组成，其中：

固定系统由底座1、左竖向支架2、右竖向支架3、平衡结构梁4、左水平轨道5、右水平轨道6、左卡具下部装置7、右卡具下部装置8、左卡具竖向轨道9、右卡具竖向轨道10、左卡具上部装置11、右卡具上部装置12组成，所述左竖向支架2、右竖向支架3分别焊接于底座1两侧上，左水平轨道5焊接于左竖向支架2上，左卡具下部装置7套于左水平轨道5上，其上焊接有左卡具竖向轨道9，左卡具上部装置11套于左卡具竖向轨道9上；右水平轨道6焊接于右竖向支架3上，右卡具下部装置8套于右水平轨道6上，其上焊接有右卡具竖向轨道10，右卡具上部装置12套于右卡具竖向轨道10上；左竖向支架2和右竖向支架3上分别设有轨道，平衡结构梁4两段卡口分别套于左竖向支架2、右竖向支架3上所述轨道中；

并联式作动器13由若干个作动器并联连接而成，每个作动器由固定板16、前作动器17、后作动器18、前作动器伸缩杆19、后作动器伸缩杆20、前作动器铰链上部分21、后作动器铰链上部分22、前作动器铰链下部分23、后作动器铰链下部分24、前作动器铰链旋转杆25、后作动器铰链旋转杆26和荷载作用板27组成，所述前作动器17、后作动器18分别焊接于固定板16底部，前作动器伸缩杆19从前作动器17中伸出，其与前作动器铰链上部分21牢固固定，前作动器铰链上部分21与前作动器铰链下部分23通过前作动器铰链旋转杆25铰接连接，前作动器铰链下部分23底部焊接于荷载作用板27上；后作动器伸缩杆20从后作动器18中伸出，其与后作动器铰链上部分22牢固固定，后作动器铰链上部分22与后作动器铰链下部分24通过后作动器铰链旋转杆26铰接连接，后作动器铰链下部分24底部焊接于荷载作用板27上；所述固定板16焊接于平衡结构梁4底部。

本发明中，所述平衡结构梁4与左竖向支架2、右竖向支架3滑动连接，可根据试验对象的尺寸调整高度，左卡具下部装置7、右卡具下部装置8分别与左水平轨道5、右水平轨道6滑动连接，可根据试验对象长度调整，左卡具上部装置11、右卡具上部装置12与左卡具竖向轨道9、右卡具竖向轨道10滑动连接，可试验对象的尺寸调整高度。

本发明中，所述模型的作动器系统的并联式作动器13可根据试验对象尺寸选择使用个数，当试验对象长度较短时并联式作动器13向上收起，变为伸缩杆缩短后的并联式作动器28。

本发明中，所述模型的本发明中，所述模型的作动器系统由20个并联式作动器13组成，每个并联式作动器13分别由独立的前作动器18和后作动器19独立控制，可按照实际工况分别对试验对象的每段长度精确输出不同的分布荷载。

本发明的工作过程：

根据试验试件尺寸调整平衡结构梁4高度和并联式作动器13的使用数量，通过固定系统的左卡具下部装置7、右卡具下部装置8、左卡具上部装置11、右卡具上部装置12将其固定，根据需要的荷载分布，将对应位置的并联式作动器13中的前作动器伸缩杆19、后作动器伸缩杆20向下伸出使荷载作用板27与试验构件进行预接触，根据所需要得荷载大小，通过前作动器17、后作动器18的控制进行荷载施加，研究构件在不同复杂荷载分布情况下的试验研究。

本发明的有益效果在于：

本发明装置的最大优点是可以模拟结构构件多种复杂荷载施加情况下的力学性能和破坏模式，填补目前对复杂荷载分布情况下结构构件受力性能的试验研究的空白。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图2为本发明的前视图。

图3为本发明的左视图。

图4为本发明的右视图。

图5为本发明的俯视图。

图6为本发明的后视图。

图7为本发明的并联式作动器（13）的示意图。

图8为本发明的并联式作动器（13）的前视图。

图9为本发明的进行9米长梁试验的示意图。

图10为本发明的进行9米长梁试验的前视图。

图11为本发明的调整为6米长梁试验前的示意图。

图12为本发明的调整为6米长梁试验前的前视图。

图13为本发明的进行6米长梁试验的示意图。

图14为本发明的进行6米长梁试验的前视图。

图中标号：1为底座，2为左竖向支架，3为右竖向支架，4为平衡结构梁，5为左水平轨道，6为右水平轨道，7为左卡具下部装置，8为右卡具下部装置，9为左卡具竖向轨道，10为右卡具竖向轨道，11为左卡具上部装置，12为右卡具上部装置，13为并联式作动器，14为9米长试验梁，15为6米长试验梁，16为并联式作动器（13）的固定板，17为并联式作动器（13）的前作动器，18为并联式作动器（13）的后作动器，19为并联式作动器（13）的前作动器伸缩杆，20为并联式作动器（13）的后作动器伸缩杆，21为并联式作动器（13）的前作动器铰链上部分，22为并联式作动器（13）的后作动器铰链上部分，23为并联式作动器（13）的前作动器铰链下部分，24为并联式作动器（13）的后作动器铰链下部分，25为并联式作动器（13）的前作动器铰链旋转杆，26为并联式作动器（13）的后作动器铰链旋转杆，27为并联式作动器（13）的荷载作用板，28为伸缩杆缩短后的并联式作动器。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明。

实施例1：

如图所示，本装置由固定系统、作动器系统组成，固定系统由底座1、左竖向支架2、右竖向支架3、平衡结构梁4、左水平轨道5、右水平轨道6、左卡具下部装置7、右卡具下部装置8、左卡具竖向轨道9、右卡具竖向轨道10、左卡具上部装置11、右卡具上部装置12组成，所述左竖向支架2、右竖向支架3分别焊接在底座1上，左水平轨道5、右水平轨道6分别焊接在左竖向支架2、右竖向支架3上牢固固定，左卡具下部装置7、右卡具下部装置8分别套进左水平轨道5、右水平轨道6，其上分别焊接左卡具竖向轨道9、右卡具竖向轨道10牢固固定，左卡具上部装置11、右卡具上部装置12套进左卡具竖向轨道9、右卡具竖向轨道10中，平衡结构梁4两段卡口分别套进左竖向支架2、右竖向支架3得轨道中；并联作动器系统13由固定板16、前作动器17、后作动器18、前作动器伸缩杆19、后作动器伸缩杆20、前作动器铰链上部分21、后作动器铰链上部分22、前作动器铰链下部分23、后作动器铰链下部分24、前作动器铰链旋转杆25、后作动器铰链旋转杆26、荷载作用板27组成，所述前作动器17、后作动器18分别焊接在固定板16下底面牢固固定，前作动器伸缩杆19、后作动器伸缩杆20从其中伸出另一端与前作动器铰链上部分21、后作动器铰链上部分22牢固固定，前作动器铰链上部分21、后作动器铰链上部分22分别与前作动器铰链下部分23、后作动器铰链下部分24通过前作动器铰链旋转杆25、后作动器铰链旋转杆26铰接连接，下端分别焊接在荷载作用板27上；

本实施例为6米长试验梁15和9米长试验梁14构件试验装置的设置，根据试验试件尺寸调整平衡结构梁4高度和并联式作动器13的使用数量，通过固定系统的左卡具下部装置7、右卡具下部装置8、左卡具上部装置11、右卡具上部装置12将其固定，根据需要的荷载分布，将对应位置的并联式作动器13中的前作动器伸缩杆19、后作动器伸缩杆20向下伸出使荷载作用板27与试验构件进行预接触，根据所需要得荷载大小，通过前作动器17、后作动器18的控制进行荷载施加。基于不同试验目的设定不同位置并联式作动器13的荷载输入，进行试验，试验中每个并联式作动器13输入的荷载大小可按照实验要求选取完全不一致荷载，检测结构构件模型的受力性能，参照图9~14，本领域的技术人员均能顺利实施。

Claims (4)

1.一种能提供复杂分布荷载简支梁结构试验装置，由固定系统和并联式作动器(13)组成，其特征在于：

固定系统由底座(1)、左竖向支架(2)、右竖向支架(3)、平衡结构梁(4)、左水平轨道(5)、右水平轨道(6)、左卡具下部装置(7)、右卡具下部装置(8)、左卡具竖向轨道(9)、右卡具竖向轨道(10)、左卡具上部装置(11)、右卡具上部装置(12)组成，所述左竖向支架(2)、右竖向支架(3)分别焊接于底座(1)两侧上，左水平轨道(5)焊接于左竖向支架(2)上，左卡具下部装置(7)套于左水平轨道(5)上，其上焊接有左卡具竖向轨道(9)，左卡具上部装置(11)套于左卡具竖向轨道(9)上；右水平轨道(6)焊接于右竖向支架(3)上，右卡具下部装置(8)套于右水平轨道(6)上，其上焊接有右卡具竖向轨道(10)，右卡具上部装置(12)套于右卡具竖向轨道(10)上；左竖向支架(2)和右竖向支架(3)上分别设有轨道，平衡结构梁(4)两段卡口分别套于左竖向支架(2)、右竖向支架(3)上所述轨道中；

并联式作动器(13)由若干个作动器并联连接而成，每个作动器由固定板(16)、前作动器(17)、后作动器(18)、前作动器伸缩杆(19)、后作动器伸缩杆(20)、前作动器铰链上部分(21)、后作动器铰链上部分(22)、前作动器铰链下部分(23)、后作动器铰链下部分(24)、前作动器铰链旋转杆(25)、后作动器铰链旋转杆(26)和荷载作用板(27)组成，所述前作动器(17)、后作动器(18)分别焊接于固定板(16)底部，前作动器伸缩杆(19)从前作动器(17)中伸出，其与前作动器铰链上部分(21)牢固固定，前作动器铰链上部分(21)与前作动器铰链下部分(23)通过前作动器铰链旋转杆(25)铰接连接，前作动器铰链下部分(23)底部焊接于荷载作用板(27)上；后作动器伸缩杆(20)从后作动器(18)中伸出，其与后作动器铰链上部分(22)牢固固定，后作动器铰链上部分(22)与后作动器铰链下部分(24)通过后作动器铰链旋转杆(26)铰接连接，后作动器铰链下部分(24)底部焊接于荷载作用板(27)上；所述固定板(16)焊接于平衡结构梁(4)底部。

2.根据权利要求1所述的一种能提供复杂分布荷载简支梁结构试验装置，其特征在于所述模型的固定系统的平衡结构梁(4)与左竖向支架(2)、右竖向支架(3)滑动连接，可根据试验对象的尺寸调整高度，左卡具下部装置(7)、右卡具下部装置(8)分别与左水平轨道(5)、右水平轨道(6)滑动连接，可根据试验对象长度调整，左卡具上部装置(11)、右卡具上部装置(12)与左卡具竖向轨道(9)、右卡具竖向轨道(10)滑动连接，可试验对象的尺寸调整高度。

3.根据权利要求1所述的一种能提供复杂分布荷载简支梁结构试验装置，其特征在于所述模型的作动器系统的并联式作动器(13)可根据试验对象尺寸选择使用个数，当试验对象长度较短时并联式作动器(13)向上收起，变为伸缩杆缩短后的并联式作动器(28)。

4.根据权利要求1所述的一种能提供复杂分布荷载简支梁结构试验装置，其特征在于所述模型的作动器系统由(20)个并联式作动器(13)组成，每个并联式作动器(13)分别由独立的前作动器(18)和后作动器(19)独立控制，可按照实际工况分别对试验对象的每段长度精确输出不同的分布荷载。