CN108389463A - 一种适用于钢筋混凝土梁试验实践教学用的加载系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于钢筋混凝土梁试验实践教学用的加载系统，采用单立柱悬臂结构，立柱下端部两侧分别连接有地横梁和外伸柱脚，地横梁上方安装有支撑底座A和支撑底座B，两支撑底座上端分别安装有固定铰支座和滑动铰支座；悬臂固定于立柱上端部与地横梁相同的一侧，在悬臂上安装有液压千斤顶，其活塞杆端部连接有载荷传感器，载荷传感器下方设有由上、下耳座通过铰接轴连接构成的铰连构件，上耳座与载荷传感器的下端固连，下耳座连接分配梁，分配梁下端连接有两个固定铰支座，在分配梁下端的两个固定铰支座的下方、且在支撑底座A上端的固定铰支座和滑动铰支座的上方之间形成试验梁放置空间。本加载系统为试验梁的装卸提供了足够的空间。

Description

一种适用于钢筋混凝土梁试验实践教学用的加载系统

技术领域

本发明属于土木工程试验技术领域，涉及梁加载技术，尤其涉及一种适用于钢筋混凝土梁试验实践教学用的加载系统。

背景技术

钢筋混凝土梁加载试验是土木工程本科课程中必不可少的一门实验课，让学生在实践过程中了解钢筋混凝土梁的破坏过程对土木工程本科教学工作显得尤为重要。然而，我国目前大多数结构实验室开展钢筋混凝土梁破坏试验采用的都是双立柱反力架钢筋混凝土梁加载装置，这种装置构造简单，仅由双立柱、上部横梁、液压千斤顶及试验梁支座构成。试验梁安装时，由于采用的双立柱形式，立柱之间设有横梁，限制了试验梁的安装空间，天车吊装梁试件安装时，由于上部横梁的限制，吊装过程中需要多次倒钩，不断调整试验梁位置绕过立柱及横梁才能准备就为位；底座构造较为简单，梁支座一般仅采用简单的滚轴加钢板的临时构造，无法达到简支梁支座要求；同时，试验梁安装后需要继续吊装分配梁，且同样需要经过多次调整才能达到试验要求位置，效果不尽人意；试验结束后，还需依次拆卸分配梁、试验梁。钢筋混凝土梁装卸时很难一步就位，实验课集中教学时，还需多次重复上述过程，颇为繁琐，既影响了教学工作的效率，也增大了潜在的危险系数。

经现有技术的检索，未检索到与本专利相关的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种适用于钢筋混凝土梁试验实践教学用的加载系统。本加载系统为试验梁的装卸提供了足够的空间；同时，此系统将梁支座、分配梁、荷载传感器及液压千斤顶高度集成，可有效减少钢筋混凝土梁加载试验的准备阶段的工作量，可提高教学工作的效率，保证教学工作的顺利进行。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种适用于钢筋混凝土梁试验实践教学用的加载系统，其特征在于：加载系统采用单立柱悬臂结构，立柱下端部两侧分别连接有地横梁和外伸柱脚，地横梁和外伸柱脚固定于实验室地面上，在地横梁上方安装有支撑底座A和支撑底座B，在支撑底座A上端安装有固定铰支座，在支撑底座B上端安装有滑动铰支座；悬臂固定于立柱上端部与地横梁相同的一侧位置，在悬臂上安装有液压千斤顶，液压千斤顶以活塞杆朝下的方向设置，在活塞杆端部连接有载荷传感器，载荷传感器下方设置有铰连构件，铰连构件由上、下耳座通过铰接轴连接构成，上耳座与载荷传感器下端固定连接，下耳座与设置在其下方的分配梁固定连接，分配梁下端连接有两个固定铰支座，在分配梁下端的两个固定铰支座下方、且在支撑底座A上端的固定铰支座和滑动铰支座的上方之间形成混凝土试验梁放置空间。

而且的，所述立柱采用主体为工字型钢、且两侧焊接有加劲肋的结钩；所述悬臂为空心框体结构，框体内部为液压千斤顶放置空间，框体顶部安装有用于固定液压千斤顶的盖板，框体下底板上设置有供液压千斤顶的活塞杆伸出的穿出孔；悬臂的腋下与立柱内侧加焊有弧形钢板，且悬臂左右两侧焊接有与立柱左右两侧连接的L型侧板。

而且的，三个固定铰支座均包括滚轴A，上弧形槽支撑板，下弧形槽支撑板与多个弹簧A，滚轴A置于上下弧形槽内，多个弹簧A布置于滚轴A的两侧，多个弹簧A连接上弧形槽支撑板和下弧形槽支撑板；滑动铰支座包括滚轴B，上矩形槽支撑板，下矩形槽支撑板与弹簧B，滚轴B置于上下矩形槽内，多个弹簧B布置于滚轴B的两侧，弹簧B连接上矩形槽支撑板和下矩形槽支撑板。

而且的，所述分配梁采用双腹板工字型钢结构，其下翼缘两侧设有两排连接孔，两排连接孔均呈中心对称设置，在两排连接孔处各个通过螺栓与所对应的固定铰支座可调位式固定连接。

而且的，所述支撑底座A和支撑底座B均采用双腹板工字型钢结构，支撑底座A的上翼缘与对应固定铰支座的下端部通过螺栓连接，支撑底座B的上翼缘与滑动铰支座的下端部通过螺栓连接；支撑底座A的下翼缘、支撑底座B的下翼缘均与地横梁通过螺栓连接。

而且的，地横梁的主体部分由上、下钢板之间焊接立肋构成，上、下钢板形成地横梁的上翼缘和下翼缘，在上翼缘上靠近两侧的部位设置有两排连接孔，支撑底座A的下翼缘和支撑底座B的下翼缘分别通过该两排连接孔与地横梁可调位式固定连接；地横梁的主体部分与立柱靠近的一侧的局部位置焊接有连接钢板，连接钢板通过螺栓与立柱的下端部内侧固定连接。

而且的，在地横梁的一端焊接有油泵支撑架，所述油泵支撑架采用三角形支撑架结构。

而且的，所述外伸柱脚为钢制框体结构，外伸柱脚靠近立柱一侧与立柱外侧通过螺栓连接。

而且的，地横梁底部设有三个地锚孔，三个地锚孔分别位于两端与中间位置，在地横梁底部两端地锚孔的四周各设有四个膨胀螺栓孔；外伸柱脚底部设有一个地锚孔，在外伸柱脚底部地锚孔四周设置有四个膨胀螺栓孔。

而且的，在立柱的外侧翼缘板上靠近液压千斤顶的高度位置制有油管引入孔。

本发明的优点和积极效果是：

本加载系统为一种新型的单柱悬臂式钢筋混凝土梁加载系统，其相比于双立柱式加载装置，本加载系统采用单立柱形式，取消了双立柱及上部横梁，为试验梁的装卸提供了足够的空间，使用天车吊装或更换试验梁时无需进行多次调整，单立柱提供的大空间能够实现试验梁安装过程的一步到位，更高效率的保证试验的进行；同时，此系统将试验梁的下部支撑结构、分配梁、荷载传感器及液压千斤顶集成为一个整体结构，在试验梁安装和拆卸时，只需用液压千斤顶提起分配梁，不需要在进行安装和拆卸，这样，有效减低了钢筋混凝土梁加载试验的准备阶段的工作量，提高了教学工作的效率，保证教学工作的顺利进行。

附图说明

图1是本发明的平面结构示意图；

图2是本发明的立体结构示意图1；

图3是本发明的立体结构示意图2；

图4是本发明中固定铰支座的结构示意图；

图5是本发明中滑动铰支座的结构示意图。

图中：1、盖板；2、悬臂；3、液压千斤顶；4、立柱；5、载荷传感器；6、铰连构件；6-1、上耳座；6-2、铰接轴；6-3、下耳座；7、分配梁；7-1、连接孔；8、固定铰支座；8-1、上弧形槽支撑板；8-2、下弧形槽支撑板；8-3、滚轴A；8-4、弹簧A；9、混凝土试验梁；10、滑动铰支座；10-1、上矩形槽支撑板；10-2、下矩形槽支撑板；10-3、滚轴B；10-4、弹簧B；11、支撑底座A；12、支撑底座B；13、地横梁；13-1、连接孔；13-2、地锚孔；13-3、膨胀螺栓孔；14、油泵支撑架；15、外伸柱脚；15-1、地锚孔；15-2、膨胀螺栓孔；16、油管引入孔；17、弧形钢板；18、L型连接侧板。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种适用于钢筋混凝土梁试验实践教学用的加载系统，请参见图1-5，其创新点在于：加载系统采用单立柱悬臂结构。具体为：立柱4下端部两侧分别连接有地横梁13和外伸柱脚15，地横梁和外伸柱脚固定于实验室地面上。在地横梁上方安装有支撑底座A11和支撑底座B12，在支撑底座A上端安装有固定铰支座8，在支撑底座B上端安装有滑动铰支座10。悬臂2固定于立柱上端部与地横梁相同的一侧位置。在悬臂上安装有液压千斤顶3，液压千斤顶以活塞杆朝下的方向设置。在活塞杆端部连接有载荷传感器5，载荷传感器下方设置有铰连构件6，铰连构件由上耳座6-1和下耳座6-3通过铰接轴6-2连接构成，上耳座与载荷传感器下端固定连接，下耳座与设置在其下方的分配梁7固定连接，分配梁的下端连接有两个固定铰支座，在分配梁下端的两个固定铰支座的下方、且在支撑底座A上端的固定铰支座和支撑底座B上端的滑动铰支座的上方之间形成混凝土试验梁放置空间，即混凝土试验梁9支撑于支撑底座A上端的固定铰支座和支撑底座B上端的滑动铰支座的上方，且同时被在分配梁下端的两个固定铰支座压紧。

上述立柱采用主体为工字型钢、且两侧焊接有加劲肋的结钩。悬臂为空心框体结构，框体内部为液压千斤顶放置空间，框体的顶部设置盖板安装孔，由此放入液压千斤顶，在盖板安装孔处安装有盖板1。框体下底板上设置有穿出孔，由该穿出孔伸出液压千斤顶活塞杆。悬臂顶部设置盖板部位与悬臂下底板上留有一一对应的螺栓孔，插入长螺栓，液压千斤顶放入后锁紧螺栓，固定液压千斤顶。悬臂的腋下与立柱内侧加焊有弧形钢板17，且悬臂左、右两侧与立柱左、右两侧对应加焊有L型连接侧板18，这样，大幅度提高了立柱与悬臂连接处的强度。在立柱外侧翼缘板上制有油管引入孔16，油管引入孔的位置大概处于液压千斤顶高度位置处，通过油管引入孔可便于将液压千斤顶的连接油管引入。

上述三个固定铰支座结构相同，均包括滚轴A8-3，上弧形槽支撑板8-1，下弧形槽支撑板8-2与多个弹簧A8-4，滚轴A置于上下弧形槽内，通过上下弧形槽限制滚轴A的水平位移，多个弹簧A布置于滚轴A的两侧，多个弹簧A连接上弧形槽支撑板和下弧形槽支撑板，保证试验梁放置时上弧形槽支撑板保持水平。滑动铰支座包括滚轴B10-3，上矩形槽支撑板10-1，下矩形槽支撑板10-2与弹簧B10-4，滚轴B置于上下矩形槽内，可在矩形槽内滑动，多个弹簧B布置于滚轴B的两侧，弹簧B连接上矩形槽支撑板和下矩形槽支撑板，保证试验梁放置时上矩形槽支撑板保持水平。

上述分配梁采用双腹板工字型钢结构，其下翼缘两侧设有两排连接孔7-1，两排连接孔均呈中心对称设置，在两排连接孔处各个通过螺栓与所对应的固定铰支座可调位式固定连接。这样，可按需求改变两个固定铰支座在分配梁上的连接位置，从而改变加载点的位置。

上述支撑底座A和支撑底座B均采用双腹板工字型钢结构，支撑底座A的上翼缘与对应固定铰支座的下端部通过螺栓连接，支撑底座B的上翼缘与滑动铰支座的下端部通过螺栓连接；支撑底座A的下翼缘、支撑底座B的下翼缘均与地横梁通过螺栓连接。

上述地横梁的主体部分由上、下钢板之间焊接立肋构成，上、下钢板形成地横梁的上翼缘和下翼缘，在上翼缘上靠近两侧的部位设置有两排连接孔13-1，支撑底座A的下翼缘和支撑底座B的下翼缘分别通过该两排连接孔与地横梁可调位式固定连接，这样，可按需求调节支撑底座A和支撑底座B在地横梁上的位置，满足多种长度试验梁的使用。地横梁的主体部分与立柱靠近的一侧的局部位置焊接有连接钢板，连接钢板通过螺栓与立柱的下端部内侧固定连接。

上述在地横梁的一端焊接有油泵支撑架14，所述油泵支撑架采用三角形支撑架结构。该油泵支撑架的设置方便了油泵的安装，油泵用于对液压千斤顶进行供油。

上述外伸柱脚为钢制框体结构，外伸柱脚靠近立柱一侧与立柱外侧面通过螺栓连接。外伸柱脚两侧不设钢板，方便紧固螺栓。

上述地横梁底部设有三个地锚孔13-2，三个地锚孔分别位于两端与中间位置，可通过地锚孔将地横梁锚固在刚性地面上。在地横梁底部两端地锚孔的四周各设有四个膨胀螺栓孔13-3，可通过膨胀螺栓将地横梁固定在一般混凝土地面上。上述外伸柱脚底部设有一个地锚孔15-1，通过该地锚孔将外伸柱脚与刚性地面锚固，在外伸柱脚底部地锚孔四周设置有四个膨胀螺栓孔15-2，可通过膨胀螺栓与一般混凝土地面锚固。采用上述地锚孔与膨胀螺栓孔的两种连接结构设计，其优点是：实验室存在刚性地面时，可按需求选择地横梁两端地锚孔或者外伸柱脚与地横梁中间地锚孔其中一组，将本加载系统纵向或者横向锚固；而在实验室没有刚性地面时，可选择利用地横梁两端及外伸柱脚上的膨胀螺栓孔，通过膨胀螺栓将本加载系统固定在一般混凝土地面上。从而使本加载系统适用于常见的两种实验室地面情况。

本加载系统在使用时，可以通过地锚孔将本发明锚固在刚性地面上；此外，也可以通过膨胀螺栓孔将本发明锚固在一般混凝土地面上，视情况选择；然后收起液压千斤顶活塞杆，保证有足够的空间安装钢筋混凝土试验梁；将钢筋混凝土试验梁两端置于支撑底座A上方的固定铰支座与支撑底座B上方的滑动铰支座上，然后调节液压千斤顶，使固定于分配梁下翼缘的两个固定铰支座压在试验梁上表面；随后可不断调节液压千斤顶，荷载传感器受荷载作用传输数据。

对于不同尺寸的混凝土试验梁，可通过地横梁上翼缘两侧的两排连接孔调节支撑底座A和支撑底座B的位置，以适应混凝土试验梁的长度。分配梁下翼缘两侧同样设有两排连接孔，根据试验内容调节下部两个固定铰支座，改变加载点的位置。

整个试验过程中钢筋混凝土梁试验构件的装卸简单、快捷，无须频繁拆装系统构件，减少了危险系数，同时大大提高了教学工作的效率。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (10)

1.一种适用于钢筋混凝土梁试验实践教学用的加载系统，其特征在于：加载系统采用单立柱悬臂结构，立柱下端部两侧分别连接有地横梁和外伸柱脚，地横梁和外伸柱脚固定于实验室地面上，在地横梁上方安装有支撑底座A和支撑底座B，在支撑底座A上端安装有固定铰支座，在支撑底座B上端安装有滑动铰支座；悬臂固定于立柱上端部与地横梁相同的一侧位置，在悬臂上安装有液压千斤顶，液压千斤顶以活塞杆朝下的方向设置，在活塞杆端部连接有载荷传感器，载荷传感器下方设置有铰连构件，铰连构件由上、下耳座通过铰接轴连接构成，上耳座与载荷传感器下端固定连接，下耳座与设置在其下方的分配梁固定连接，分配梁下端连接有两个固定铰支座，在分配梁下端的两个固定铰支座下方、且在支撑底座A上端的固定铰支座和滑动铰支座的上方之间形成混凝土试验梁放置空间。

2.根据权利要求1所述的适用于钢筋混凝土梁试验实践教学用的加载系统，其特征在于：所述立柱采用主体为工字型钢、且两侧焊接有加劲肋的结钩；所述悬臂为空心框体结构，框体内部为液压千斤顶放置空间，框体顶部安装有用于固定液压千斤顶的盖板，框体下底板上设置有供液压千斤顶的活塞杆伸出的穿出孔；悬臂的腋下与立柱内侧加焊有弧形钢板，且悬臂左右两侧焊接有与立柱左右两侧连接的L型侧板。

3.根据权利要求1所述的适用于钢筋混凝土梁试验实践教学用的加载系统，其特征在于：三个固定铰支座均包括滚轴A，上弧形槽支撑板，下弧形槽支撑板与多个弹簧A，滚轴A置于上下弧形槽内，多个弹簧A布置于滚轴A的两侧，多个弹簧A连接上弧形槽支撑板和下弧形槽支撑板；滑动铰支座包括滚轴B，上矩形槽支撑板，下矩形槽支撑板与弹簧B，滚轴B置于上下矩形槽内，多个弹簧B布置于滚轴B的两侧，弹簧B连接上矩形槽支撑板和下矩形槽支撑板。

4.根据权利要求1所述的适用于钢筋混凝土梁试验实践教学用的加载系统，其特征在于：所述分配梁采用双腹板工字型钢结构，其下翼缘两侧设有两排连接孔，两排连接孔均呈中心对称设置，在两排连接孔处各个通过螺栓与所对应的固定铰支座可调位式固定连接。

5.根据权利要求1所述的适用于钢筋混凝土梁试验实践教学用的加载系统，其特征在于：所述支撑底座A和支撑底座B均采用双腹板工字型钢结构，支撑底座A的上翼缘与对应固定铰支座的下端部通过螺栓连接，支撑底座B的上翼缘与滑动铰支座的下端部通过螺栓连接；支撑底座A的下翼缘、支撑底座B的下翼缘均与地横梁通过螺栓连接。

6.根据权利要求1所述的适用于钢筋混凝土梁试验实践教学用的加载系统，其特征在于：地横梁的主体部分由上、下钢板之间焊接立肋构成，上、下钢板形成地横梁的上翼缘和下翼缘，在上翼缘上靠近两侧的部位设置有两排连接孔，支撑底座A的下翼缘和支撑底座B的下翼缘分别通过该两排连接孔与地横梁可调位式固定连接；地横梁的主体部分与立柱靠近的一侧的局部位置焊接有连接钢板，连接钢板通过螺栓与立柱的下端部内侧固定连接。

7.根据权利要求1所述的适用于钢筋混凝土梁试验实践教学用的加载系统，其特征在于：在地横梁的一端焊接有油泵支撑架，所述油泵支撑架采用三角形支撑架结构。

8.根据权利要求1所述的适用于钢筋混凝土梁试验实践教学用的加载系统，其特征在于；所述外伸柱脚为钢制框体结构，外伸柱脚靠近立柱一侧与立柱外侧通过螺栓连接。

9.根据权利要求1所述的适用于钢筋混凝土梁试验实践教学用的加载系统，其特征在于：地横梁底部设有三个地锚孔，三个地锚孔分别位于两端与中间位置，在地横梁底部两端地锚孔的四周各设有四个膨胀螺栓孔；外伸柱脚底部设有一个地锚孔，在外伸柱脚底部地锚孔四周设置有四个膨胀螺栓孔。

10.根据权利要求1所述的适用于钢筋混凝土梁试验实践教学用的加载系统，其特征在于：在立柱的外侧翼缘板上靠近液压千斤顶的高度位置制有油管引入孔。