CN108120636A - 一种具有跟踪功能的滚轮式低摩擦竖向加载系统 - Google Patents

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赵虎
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Abstract

本发明涉及一种具有跟踪功能的滚轮式低摩擦竖向加载系统，包括横梁、两个拉杆、液压千斤顶、作动器、两组铰连构件，特点为：在横梁上方设有两组铰接座，两个拉杆上端部穿过横梁后分别与两组铰接座铰连接；两组铰连构件均由上耳板和下耳座经第一铰接轴连接构成，两个上耳板上端部分别与两个拉杆下端连接，两下耳座下端部两侧各安装有一排滚轮；还包括由底梁和两个压梁构成的两组导向底座，两个压梁下端均设有上部导轨槽，底梁上端设有两下部导轨槽，两排滚轮分别嵌装于对应导向底座的两侧上、下部导轨槽内。本系统在试验构件受水平荷载牵动横梁发生水平位移时，拉杆底端实现了对拉杆顶部的跟动，使拉杆在试验过程中基本维持竖直。

Description

一种具有跟踪功能的滚轮式低摩擦竖向加载系统
技术领域
本发明属于土木工程领域，涉及试验技术，尤其是一种具有跟踪功能的滚轮式低摩擦竖向加载系统。
背景技术
目前，大部分结构实验室在开展墙体、梁柱等构件加载实验时，基本采用两种加载装置：一种通过拉杆连接顶部横梁与底座的方法进行竖向固定，拉杆上端通过螺栓连接横梁，拉杆下端多设为铰支座与耳板连接，底座通常直接与实验室刚性地面地锚螺栓连接固定，液压千斤顶置于横梁与试验构件之间，将千斤顶反力施加在横梁上，以此来对试验构件加载。此装置下，在试验构件受到施加的水平荷载产生水平位移时，往往会在试验装置与试验构件之间产生位移差，使竖向固定的拉杆发生倾斜，拉杆内拉力产生水平分量，对试验结果产生影响，而现有的试验装置尽管通过铰支座减小了刚性连接引起的荷载突变，但由于拉杆下端固定，并不具备有效的功能来减小试验过程中拉杆内拉力水平分量所带来的竖向荷载变化的影响。另一种为反力架竖向加载装置，反力架由横梁和两侧立柱构成，固定在实验室刚性地面上，液压千斤顶置于横梁与试验构件之间，试验构件受水平加载产生水平位移时，试验构件与液压千斤顶之间往往产生位移差，造成竖向荷载发生突变，为减小这种影响，通常采用在液压千斤顶下放置滚轴工作台的方法，但是由于试验构件制作时，顶面无法达到理想平整状态，滚轴工作台在加载过程中并不能起到完全缓冲的作用。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种具有跟踪功能的滚轮式低摩擦竖向加载系统，该竖向加载系统在试验构件受水平荷载牵动横梁发生水平位移时，拉杆底端可实现对拉杆顶部的跟动，从而可使拉杆在试验过程中基本维持竖直状态，最大程度减小竖向荷载的水平分量，进而可保证竖向荷载在水平荷载加载过程中的稳定，满足加载试验的需求。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种具有跟踪功能的滚轮式低摩擦竖向加载系统，包括横梁、两个拉杆、施加竖向载荷的液压千斤顶、施加水平载荷的作动器、两组铰连构件；两个拉杆的上端部分别从横梁靠近两端的部位穿出，两个拉杆的下端部分别与两组铰连构件连接，两个拉杆之间为试验构件放置处，液压千斤顶置于试验构件上方、并与横梁的下端相接触，作动器固定安装于实验室的立墙上，并与试验构件靠近上端的部位连接，其特征在于：
在横梁的上方设置有两组铰接座，两个拉杆的上端部分别与两组铰接座形成铰连接；
两组所述铰连构件均由上耳板和下耳座通过第一铰接轴连接构成，两个上耳板的上端部分别与两个拉杆的下端连接，在两下耳座的下端部两侧通过滚轮轴各安装有一排滚轮；
还包括两组导向底座，两组导向底座固定于实验室的钢性地面上，两组导向底座与两组铰连构件一一配合，两组导向底座均由底梁和设置在底梁上方呈平行设置的两个压梁通过螺栓连接构成，两个压梁之间留有供对应下耳座的上端部伸出的间距，在两个压梁的下端均设置有沿水平方向的上部导轨槽，在底梁的上端设置有两下部导轨槽，两个下部导轨槽与两个上部导轨槽分别上下对正，位于下耳座两侧的两排滚轮分别以沿水平方向可移动的方式嵌装于对应导向底座的两侧上、下部导轨槽内。
进一步的：两组铰接座均由铰接轴支座、支撑于铰接轴支座上的第二铰接轴构成，在第二铰接轴上制有沿径向方向的穿装孔，拉杆的上端部穿过对应第二铰接轴上的穿装孔、并通过旋紧于拉杆上端部的锁紧螺母与对应的铰接座形成铰连接。
进一步的：所述上耳板为双耳板结构，在两个耳板的顶部焊接有上端板，上端板的上端中部焊接有带内螺纹的套筒，套筒与对应拉杆的下端形成螺纹连接；所述下耳座为单耳板结构，在单耳板的底部焊接有下端板，下端板两侧设置有所述的两排滚轮。
进一步的：所述横梁为双腹板H型钢梁，两腹板的外侧加焊有肋板，在横梁的上下翼板上靠近两端的部位各设置有一拉杆穿装孔，拉杆穿装孔为孔径大于拉杆直径的圆孔或设置方向与上、下部导轨槽的方向一致的长圆孔。
进一步的：所述拉杆整体为多段组装式结构，每段拉杆的上、下两端分别设有套丝，相邻两段拉杆通过套筒连接。
本发明具有的优点和积极效果是：
1、本竖向加载系统通过与拉杆上端部连接的铰接座和与拉杆下端部连接的铰连构件，使拉杆上、下两端均为铰连接，相比于刚性连接，可对试验装置起到缓冲的作用。
2、采用本竖向加载系统，在试验过程中，当试验构件顶部受水平荷载发生水平位移时，拉杆上部随横梁水平移动产生倾斜，竖向荷载产生水平分量，拉杆下部由于设置了滚轮与导轨槽的配合结构，形成一种低摩擦的跟动形式，这样，在水平作用力下，滚轮跟动横梁水平位移，可使拉杆在试验加载过程中基本保持竖直状态，从而保证竖向荷载的稳定，满足了加载试验的需求。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是图1中滚轮与导轨槽配合的结构示意图；
图3是图1中铰连构件与拉杆及底梁配合的结构示意图。
图中：1、横梁；2、拉杆；3、液压千斤顶；4、作动器；5、铰连构件；5-1、上耳板；5-1-1、耳板；5-1-2、上端板；5-1-3、套筒；5-2、下耳座；5-2-1、单耳板；5-2-2、下端板；5-3、第一铰接轴；6、铰接座；6-1、铰接轴支座；6-2、第二铰接轴；7、滚轮轴；8、滚轮；9、导向底座；9-1、底梁；9-1-1、下部导向槽；9-2、压梁；9-2-1、上部导向槽；10、锁紧螺母；1’、试验构件。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参见图1-3，一种具有跟踪功能的滚轮式低摩擦竖向加载系统，包括横梁1、两个拉杆2、施加竖向载荷的液压千斤顶3、施加水平载荷的作动器4、两组铰连构件5。两个拉杆的上端部分别从横梁靠近两端的部位穿出，两个拉杆的下端部分别与两组铰连构件连接，两个拉杆之间为试验构件1’放置处，液压千斤顶置于试验构件上方、并与横梁的下端相接触，作动器固定安装于实验室的立墙上，并与试验构件靠近上端的部位连接，除上述技术特征外，本技术方案的发明点在于：
在横梁的上方设置有两组铰接座6，两个拉杆的上端部分别与两组铰接座形成铰连接。
两组所述铰连构件均由上耳板5-1和下耳座5-2通过第一铰接轴5-3连接构成，两个上耳板的上端部分别与两个拉杆的下端连接，在两下耳座的下端部两侧通过滚轮轴7各安装有一排滚轮8，比如，每排滚轮的数量均为3个。
还包括两组导向底座9，两组导向底座固定于实验室的钢性地面上，两组导向底座与两组铰连构件一一配合。两组导向底座均由底梁9-1和设置在底梁上方呈平行设置的两个压梁9-2通过螺栓连接构成，具体的，在压梁的两端位置及底梁上与压梁对应的两端位置均设置螺栓孔，压梁和底梁通过实验室钢性地面的地锚螺栓连接在一起，并固定在钢性地面上。两个压梁之间留有供对应下耳座的上端部伸出的间距，在两个压梁的下端均设置有沿水平方向的上部导轨槽9-2-1，在底梁的上端设置有两下部导轨槽9-1-1，两个下部导轨槽与两个上部导轨槽分别上下对正。位于下耳座两侧的两排滚轮分别嵌装于对应导向底座的两侧上、下部导轨槽内、且滚轮在上、下部导轨槽内可沿水平方向移动。上述压梁可采用矩形截面钢梁，底面设置矩形凹槽，作为滚轮上轨道，对滚轮起到侧向限位的作用。上述底梁可采用在底板上与两压梁对应的位置设置矩形截面凹槽的结构，作为滚轮下轨道，同样对滚轮起到侧向限位的作用。
上述两组铰接座进一步优选均由铰接轴支座6-1、支撑于铰接轴支座上的第二铰接轴6-2构成，在第二铰接轴上制有沿径向方向的穿装孔，拉杆的上端部穿过对应第二铰接轴上的穿装孔、并通过旋紧于拉杆上端部的锁紧螺母10与对应的铰接座形成铰连接。
上述上耳板进一步优选为双耳板结构，在两个耳板5-1-1的顶部焊接有上端板5-1-2，上端板的上端中部焊接有带内螺纹的套筒5-1-3，套筒与对应拉杆的下端形成螺纹连接。所述下耳座进一步优选为单耳板结构，在单耳板5-2-1的底部焊接有下端板5-2-2，下端板两侧设置有所述的两排滚轮。
上述横梁进一步优选为双腹板H型钢梁，两腹板的外侧加焊有肋板，在横梁的上下翼板上靠近两端的部位各设置有一拉杆穿装孔，拉杆穿装孔为孔径大于拉杆直径的圆孔或设置方向与上、下部导轨槽的方向一致的长圆孔，以给拉杆的转动提供足够空间。
上述拉杆可采用整体拉杆结构，也可采用多段组合式拉杆结构，在本发明中，所述拉杆优选整体为多段组装式结构，每段拉杆的上、下两端分别设有套丝，相邻两段拉杆通过套筒连接。拉杆采用多段组合式结构，可根据试验构件选择使用的拉杆长度。
本发明引入自平衡体系，试验构件顶部受水平荷载发生横梁的水平位移时，拉杆下端在拉力水平分量作用下，可随顶部的水平位移通过滚轮滚动，使拉杆维持近似竖直状态，减小了拉杆拉力水平分量对试验结果的影响。

Claims (5)

1.一种具有跟踪功能的滚轮式低摩擦竖向加载系统，包括横梁、两个拉杆、施加竖向载荷的液压千斤顶、施加水平载荷的作动器、两组铰连构件；两个拉杆的上端部分别从横梁靠近两端的部位穿出，两个拉杆的下端部分别与两组铰连构件连接，两个拉杆之间为试验构件放置处，液压千斤顶置于试验构件上方、并与横梁的下端相接触，作动器固定安装于实验室的立墙上，并与试验构件靠近上端的部位连接，其特征在于：
在横梁的上方设置有两组铰接座，两个拉杆的上端部分别与两组铰接座形成铰连接；
两组所述铰连构件均由上耳板和下耳座通过第一铰接轴连接构成，两个上耳板的上端部分别与两个拉杆的下端连接，在两下耳座的下端部两侧通过滚轮轴各安装有一排滚轮；
还包括两组导向底座，两组导向底座固定于实验室的钢性地面上，两组导向底座与两组铰连构件一一配合，两组导向底座均由底梁和设置在底梁上方呈平行设置的两个压梁通过螺栓连接构成，两个压梁之间留有供对应下耳座的上端部伸出的间距，在两个压梁的下端均设置有沿水平方向的上部导轨槽，在底梁的上端设置有两下部导轨槽，两个下部导轨槽与两个上部导轨槽分别上下对正，位于下耳座两侧的两排滚轮分别以沿水平方向可移动的方式嵌装于对应导向底座的两侧上、下部导轨槽内。
2.根据权利要求1所述的具有跟踪功能的滚轮式低摩擦竖向加载系统，其特征在于：两组铰接座均由铰接轴支座、支撑于铰接轴支座上的第二铰接轴构成，在第二铰接轴上制有沿径向方向的穿装孔，拉杆的上端部穿过对应第二铰接轴上的穿装孔、并通过旋紧于拉杆上端部的锁紧螺母与对应的铰接座形成铰连接。
3.根据权利要求1所述的具有跟踪功能的滚轮式低摩擦竖向加载系统，其特征在于：所述上耳板为双耳板结构，在两个耳板的顶部焊接有上端板，上端板的上端中部焊接有带内螺纹的套筒，套筒与对应拉杆的下端形成螺纹连接；所述下耳座为单耳板结构，在单耳板的底部焊接有下端板，下端板两侧设置有所述的两排滚轮。
4.根据权利要求1所述的具有跟踪功能的滚轮式低摩擦竖向加载系统，其特征在于：所述横梁为双腹板H型钢梁，两腹板的外侧加焊有肋板，在横梁的上下翼板上靠近两端的部位各设置有一拉杆穿装孔，拉杆穿装孔为孔径大于拉杆直径的圆孔或设置方向与上、下部导轨槽的方向一致的长圆孔。
5.根据权利要求1所述的具有跟踪功能的滚轮式低摩擦竖向加载系统，其特征在于：所述拉杆整体为多段组装式结构，每段拉杆的上、下两端分别设有套丝，相邻两段拉杆通过套筒连接。
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