CN108318235A - 一种具有跟踪功能的滚轴式低摩擦竖向加载系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有跟踪功能的滚轴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、两组下部铰接座，特点为：在横梁上方设有与两个拉杆上端部分别铰连接的两组上部铰接座；两组下部铰接座均由导向块和第一销轴构成，两拉杆下端部与对应下部铰接座的第一销轴铰连接，在导向块上下两端第一销轴的两侧均安装有滚轴安装架，每个滚轴安装架内均安装有一组滚轴；还包括两组导向底座，下部铰接座安装在两个压梁和底梁之间的空间内，位于上部的两组滚轴与两个压梁的下端接触，位于下部的两组滚轴与底梁的上端接触。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轴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轴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轴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轴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、两组下部铰接座；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下部铰接座连接，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上部铰接座，两个拉杆的上端部分别与两组上部铰接座形成铰连接；

两组所述下部铰接座均由导向块和穿装于导向块中部位置的第一销轴构成，两拉杆的下端部与对应下部铰接座的第一销轴形成铰连接，在导向块的上、下两端位于第一销轴的两侧位置均安装有一滚轴安装架，在每个滚轴安装架内均安装有一组滚轴；

还包括两组导向底座，两组导向底座与两组下部铰接座一一配合；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拉杆的下端部穿过的间距，两个压梁和底梁之间形成安装对应下部铰接座的空间，下部铰接座安装在该空间内，且位于上部的两组滚轴与两个压梁的下端形成滚动接触，位于下部的两组滚轴与底梁的上端形成滚动接触。

进一步的：两组上部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，在第二铰接轴上设置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、下部导向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上部铰接座和与拉杆下端部连接的下部铰连座，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发生倾斜，竖向荷载产生水平分量，拉杆下部由于设置了滚轴与导向底座的配合结构，形成一种低摩擦跟动形式，这样，在水平作用力下，可使拉杆在试验加载过程基本保持竖向状态，通过滚轴跟动减小竖向荷载水平分量，从而保证竖向荷载的稳定。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是图1中横梁的结构示意图；

图3是图1中下部铰接座与拉杆下端连接的示意图。

图中：1、横梁；1-1、拉杆穿装孔；2、拉杆；2-1、球头；3、液压千斤顶；4、作动器；5、下部铰接座；5-1、导向块；5-1-1、圆孔；5-2、第一销轴；6、上部铰接座；6-1、铰接轴支座；6-2、第二铰接轴；7、滚轴安装架；8、滚轴；9、导向底座；9-1、底梁；9-2、压梁；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轴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、两组下部铰接座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下部铰接座连接，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1'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，本方案的创新点在于：

在横梁的上方设置有两组上部铰接座6，两个拉杆的上端部分别与两组上部铰接座形成铰连接。

两组所述下部铰接座均由导向块5-1和穿装于导向块中部位置的第一销轴5-2构成，两拉杆的下端部与对应下部铰接座的第一销轴形成铰连接。具体的，可在导向块上对应于第一销轴的中部位置设置一个圆孔5-1-1，拉杆的下端采用带穿装孔的球头结构，球头2-1伸入到导向块上的圆孔内，球头上的穿装孔与第一销轴形成穿装连接，这样，可方便实现拉杆下端与下部铰接座形成铰连接，使结构连接紧凑。在导向块的上、下两端位于第一销轴的两侧位置均通过焊接的方式安装有一滚轴安装架7，在每个滚轴安装架内均安装有一组滚轴8，比如附图1和3中每组滚轴的数量为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下部铰接座一一配合。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拉杆的下端部穿过的间距，两个压梁和底梁之间形成安装对应下部铰接座的空间，下部铰接座安装在该空间内，且位于上部的两组滚轴与两个压梁的下端形成滚动接触，位于下部的两组滚轴与底梁的上端形成滚动接触。试验过程中主要为导向块上方的两组滚轴根据上部水平荷载产生的位移而产生滚动，避免横梁部位的铰连接处和导向块部位的铰连接处产生相对位移差，使拉杆保持近似竖直状态，减小了拉杆内拉力的水平分量。而安装试验装置时，主要通过导向块下方的两组滚轴调整导向块位置，保证拉杆初始竖直状态。上述压梁和底梁均可采用矩形截面钢梁结构。

上述两组上部铰接座均进一步优选由铰接轴支座6-1、支撑于铰接轴支座上的第二铰接轴6-2构成，在第二铰接轴上设置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1-1，拉杆穿装孔为孔径大于拉杆直径的圆孔或设置方向与上、下部导向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轴滚动，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 (4)

1.一种具有跟踪功能的滚轴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、两组下部铰接座；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下部铰接座连接，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上部铰接座，两个拉杆的上端部分别与两组上部铰接座形成铰连接；

两组所述下部铰接座均由导向块和穿装于导向块中部位置的第一销轴构成，两拉杆的下端部与对应下部铰接座的第一销轴形成铰连接，在导向块的上、下两端位于第一销轴的两侧位置均安装有一滚轴安装架，在每个滚轴安装架内均安装有一组滚轴；

还包括两组导向底座，两组导向底座与两组下部铰接座一一配合；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拉杆的下端部穿过的间距，两个压梁和底梁之间形成安装对应下部铰接座的空间，下部铰接座安装在该空间内，且位于上部的两组滚轴与两个压梁的下端形成滚动接触，位于下部的两组滚轴与底梁的上端形成滚动接触。

2.根据权利要求1所述的具有跟踪功能的滚轴式低摩擦竖向加载系统，其特征在于：两组上部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，在第二铰接轴上设置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轴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、下部导向槽的方向一致的长圆孔。

4.根据权利要求1所述的具有跟踪功能的滚轴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。