CN108593175A - 一种厂房球节点吊座垂向载荷测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种厂房球节点吊座垂向载荷测量装置，其组成主要包括上连接板、六角螺母和垫片、带有半圆孔的上支承板、连接螺栓、加强肋、支承套筒、橡胶垫、测力器、连接杆、下矩形连接板、下圆形定位板、下支承板、上空心圆管、球节点、侧空心圆管、十字形支承板、连接螺栓、螺母、工字横梁等。本发明还公开了一种厂房球节点吊座垂向载荷测量方法，本发明可以根据球节点所在场地和环境对进行调整，方便在不同的场合下测定难以直接测量的载荷，便于安装和拆卸，可用作各种场合的球节点支承结构中的载荷测定，解决了在高空结构中，球节点支承结构所受载荷难以直接测定的问题。

Description

一种厂房球节点吊座垂向载荷测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及测量领域，具体涉及一种厂房球节点吊座垂向载荷测量装置及测量方法。

背景技术

现代工程建设的各个领域都涉及螺栓结构的固定连接，螺栓结构所承受载荷的大小直接会对生产与工程的安全性与可靠性产生影响。当螺栓结构承受载荷过大时，容易使载荷超过结构所能承受的载荷极限，增加结构产生破坏与损耗的安全隐患；当螺栓机构承受载荷过小时，会影响螺栓对连接结构的紧固效果。在工程生产实际中，绝大多数情况下利用扭矩扳手来控制预紧力，会受到螺栓摩擦副间摩擦系数离散性的影响，精度低，容易造成安全隐患。而在工程实际中，螺栓载荷测量设备主要利用超声波原理测量螺栓加载前与加载后螺栓长度的变化来计算螺栓载荷。虽然这种方法具有无损检测特性、可操作性强、便于直接应用于现场测试的特点，但也有明显的缺点：一是材料的成分、加工、热处理不完全一样，对测量的结果产生偏差，影响精确度；二是实际工程中的载荷范围较广，超声波测量的范围有限；三是每个测量时温度变化对测量的结果有一定的影响，受过多环境因素的影响。

发明内容

本发明设计开发了一种厂房球节点吊座垂向载荷测量装置，本发明的发明目的解决测量能灵活应用于各种复杂环境下球节点吊座结构中连接螺栓载荷的问题。

本发明还设计开发了一种厂房球节点吊座垂向载荷测量方法，本发明的发明目的是准确测量能灵活应用于各种复杂环境下球节点吊座结构中连接螺栓载荷。

本发明提供的技术方案为：

一种厂房球节点吊座垂向载荷测量装置，包括：

相互贴合的第一上支撑板和第二上支撑板；

上连接板，其可拆卸的固定在所述第一上支撑板和所述第二上支撑板上，用于将所述第一上支撑板和所述第二上支撑板夹紧；

半圆形凹槽，其分别设置在所述第一上支撑板和所述第二上支撑板的贴合面的一侧；并且位置对应形成通孔；

相互贴合的第一上支撑套筒和第二上支撑套筒；

其中，所述第一上支撑套筒和所述第二上支撑套筒相互贴合后形成圆柱形套筒，所述圆柱形套筒能够与所述通孔相匹配连通，

下支撑板；

下圆形定位板，其固定设置在所述下支撑板上，并且在所述下圆形定位板上设置卡槽；

限制横梁，其能够匹配固定在所述卡槽上；

上连接杆，其上端可拆卸的垂直连接在所述上连接板下部；

下连接杆，其下端可拆卸的垂直连接在所述下支撑板上部；

测力器，其固定连接在所述上连接杆和所述下连接杆之间；

其中，在所述支撑套筒和所述限制横梁之间安装所述球节点吊座。

优选的是，还包括：加强肋，其焊接在所述支撑套筒和所述上支撑板之间。

优选的是，还包括：U型拉筋，其用于将所述第一上支撑套筒和第二上支撑套筒夹紧。

优选的是，所述上连接板螺接在所述第一上支撑板和所述第二上支撑板上。

优选的是，在所述第一上支撑套筒和所述第二上支撑套筒的两侧各加工多个螺栓孔，通过螺栓将所述第一上支撑套筒和所述第二上支撑套筒连接。

优选的是，所述下圆形定位板焊接在所述下支撑板上。

优选的是，述限制横梁为工字型横梁。

一种厂房球节点吊座垂向载荷测量方法，使用所述的厂房球节点吊座垂向载荷测量装置，其特征功在于，包括如下步骤：

步骤一、将支撑套筒套在所述厂房球节点吊座上垂向圆管上，并且用螺栓连接固定，同时将上支承板与上连接板上的通过螺栓固定连接；

步骤二、通过测力器分别连接各自一侧的两根连接杆，连接杆通过下支承板与上连接板两侧的螺纹孔，将下支承板和下圆形定位板的焊接结构与上连接板连接固定；

步骤三、采集测量前的载荷F₁和F₂，并且使限制横梁置于下圆形定位板的凹槽中，调节连接机构，增大横梁与下圆形定位板之间的压力，采集两侧测力器示数F₃与F₄，使F_n＝|F₃-F₁|+|F₄-F₂|，其中，F_n为所述厂房球节点吊座的设计载荷值；卸载下矩形连接板上的连接螺栓，采集测量后的载荷F′₁与F′₂，计算得到所述厂房球节点吊座垂向载荷F_N＝|F₁-F₁'|+|F₂-F₂'|。

本发明与现有技术相比较所具有的有益效果：

1、绝大多数情况下厂房球节点吊座垂向载荷难以直接测定，同时在厂房长时间的工作环境中受环境因素的影响程度很大，容易造成安全隐患。本发明可以对厂房球节点吊座的垂向载荷进行直接测量，避免了间接测量可能会造成的各种误差；

2、本发明厂房球节点吊座垂向载荷测量装置及测量方法实用性强、适用范围广、载荷量程大使用操作方便且能灵活应用于各种复杂环境下，实验环境及材料对测量结果的影响很小，保证了测量结果的可靠性；

3、利用两侧测力器共同作用测量连接杆处传递的拉力，通过两侧测力器读数的比较与计算得到垂向载荷，避免一个测力器单独作用时可能产生的误差。同时，可以根据实际应用时所测量载荷的大小范围与精度要求采用或更换不同精度与测量范围的测力器，保证了装置测量的精确度、灵活性与通用性。

附图说明

图1为本发明所述的厂房球节点吊座垂向载荷测量装置与球节点吊座结构的总装图。

图2为本发明所述的厂房球节点吊座垂向载荷测量装置结构示意图。

图3为本发明所述的球节点支承吊座的结构示意图。

图4为本发明所述的测力器的结构示意图。

图5为本发明所述的测量装置下部支承结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1～5所示，一种厂房球节点吊座垂向载荷测量装置，其组成包括上支承结构110、连接与测量结构和下支承结构130；利用上支承结构110套在垂向连接圆管，置于球节点上。利用下支承结构130承接下部螺栓卸载后的垂向载荷。利用连接与测量结构连接上支承结构110与下支承结构130，并通过连接与测量结构上的测力器测得螺栓卸载后，施加到下支承结构130的垂向载荷。

具体的说，本发明组成包括上连接板111、带有半圆孔的上支承板112、加强肋113、支承套筒114、U型拉筋115、连接杆120、测力器140、下圆形定位板131、下支承板132。

支承套筒114的内径尺寸略大于上垂向圆管210的直径尺寸，在套筒两侧的对应平面板上各加工两个螺栓孔，将支承套筒114的两半部分对接套在上垂向圆管210上，用螺栓连接固定，并在上支承板112和支承套筒114间设计加强肋113以加强结构的稳定性与整体的承载强度，在支承套筒114上设计U型拉筋115保证套筒之间连接的强度。

在另一种实施例中，将两个半支承套筒114与对应尺寸的加强肋113和带有半圆孔的上支承板112焊接，焊接后的组合结构对置套在球节点230上的上垂向圆管210上，在支承套筒114的两侧各加工三个螺栓孔，用螺栓连接。将上连接板111放置在上支承板112上，在两板相接的两侧各加工两个通孔，将上连接板111与上支承板112用螺栓连接，在支承套筒114上设计U型拉筋115保证套筒之间连接的强度。

利用焊接的方法将下支承板132的上平面与下圆形定位板131的下平面的对应中心固定在一起；以所要测量的横梁134为参考，在下圆形定位板131的上部开适当深度的槽，用以限制横梁134的部分自由度，同时在下部螺栓卸载后对横梁134起固定作用，在上连接板111和下支承板132左右两侧的同一垂直位置加工两个螺纹孔，在连接杆120上加工螺纹，将上连接板111与下支承板132用两组连接杆120通过螺纹孔连接。

在另一种实施例中，当下部连接横梁为其他型号或其他加载物时，也可以根据其他加载物的尺寸方便地对下圆形定位板进行调整以适应测量的需要。

在另一种实施例中，在下支承板132上支承平面的下端，利用腹板对下部螺栓卸载后施加在下支承板131上的载荷起到加强支承结构稳定性和提高结构的支承强度的作用，在下支承板132的两侧加工两个螺纹孔与有螺纹的连接杆120连接，通过下支承板132，将下部螺栓卸载后的施加载荷传递到连接杆120上，利用中点处的测力器140对载荷进行测量。

两组连接杆120中每一侧有两根连接杆，在一侧上，一根一端通过上连接板111两侧的螺纹孔、螺母和垫片与顶部连接，另一根的一端通过下支承板132两侧与上连接板111位置对应的螺纹孔连接，在连接杆120相对的一端各加工两个侧向通孔，利用测力器140通过圆孔连接上下两连接杆120。连接杆120与测力器通过侧空心圆管220间的空间连接上下两板，以避免连接杆120与侧空心圆管220互相干涉，在对球节点230下部支承结构所受载荷进行测量时，逐个松开下矩形连接板133上与工字横梁134连接的螺栓，将螺栓承受的载荷释放到下圆形定位板131和下支承板132上，拉力通过下支承板132传递到连接杆120上，通过测量与下支承板132连接的连接杆120上的拉力可以方便地测出球节点230下部支承结构中连接螺栓所受垂向载荷的大小。

本发明还公开了一种厂房球节点吊座垂向载荷测量方法，包括如下步骤：

步骤一：将焊接加强肋后的套筒两部分结构对接套在上垂向圆管210上，用螺栓连接固定。

步骤二：利用螺栓通过上支承板112与上连接板111上的螺栓孔固定连接上支承板112与上连接板111结构。

步骤三：利用两侧测力器140分别连接各自一侧的两根连接杆120，连接杆120通过下支承板132与上连接板111两侧的螺纹孔，将下支承板132和下圆形定位板131的焊接结构与上连接板111连接固定。

步骤四：测量前检查测力器工作性能，装置安装后，两侧测力器140的示数记为F₁与F₂，其中，F₁与F₂示数要相近，调整装置位置使横梁134置于下圆形定位板131的凹槽中。

步骤五：通过调节连接机构，增大横梁134与下圆形定位板131之间的压力，记下两侧测力器140示数F₃与F₄，其中，F₃与F₄值要尽量接近，使得F_n＝|F₃-F₁|+|F₄-F₂|，其中，F_n为球节点吊座的设计载荷值，以保证球节点吊座完全卸载后，横梁134的挠度不发生变化。

步骤六：卸载下矩形连接板133上的连接螺栓，利用下支承板132承担球节点吊座完全卸载后的垂向载荷，垂向载荷通过与下支承板132连接的连接杆120分别传递到两侧的测力器140上。

步骤七：待两测力器140读数稳定后，记卸载后的示数为F′₁与F′₂。即可测得该厂房球节点吊座垂向载荷实际值F_N＝|F₁-F₁'|+|F₂-F₂'|。

实施例

本发明实施例假定施加垂向载荷横梁的型号为30A号工字梁(高度300mm×腿宽126mm×腰厚9.0mm)，工字梁134通过两侧翼缘的4根螺栓与球节点吊座结构中的下连接板133连接。

支承套筒114的内径尺寸略大于上垂向圆管210的直径尺寸，在套筒两侧的对应平面板上各加工两个螺栓孔，在两个半圆支承套筒114与对应的两半上支承板112焊入加强肋113。将焊接后的两部分结构对接套在上垂向圆管210上，用螺栓连接固定，利用U型拉筋115增强其固定强度。

在上支承板112与上连接板111的两侧各加工两个螺栓孔，利用螺栓通过上支承板112与上连接板111上的螺栓孔固定连接两部分结构。

利用焊接的方法将下支承板132的上平面与下圆形定位板131的下平面的对应中心固定在一起。以实施例中的30A号工字梁为参考，在下圆形定位板131的上部开出宽126mm，深50mm的槽。

测力器140通过同侧两根连接杆120相对一端的侧向通孔连接上下两根连接杆120。连接杆120通过下支承板132与上连接板111两侧的螺纹孔，将上连接板111与下支承板132连接固定。

测量时，首先检查工作性能，查看两侧测力器140的示数为1KN与1KN，均为拉力。

通过调节连接机构，增大横梁134与下圆形定位板131之间的压力，记下两侧测力器140示数1KN与1KN，其中，球节点吊座的设计载荷值F_n＝10KN＝(6KN-1KN)+(6KN-1KN)，以保证球节点吊座完全卸载后，横梁134的挠度不发生变化，然后卸载下矩形连接板133上的连接螺栓，利用下支承板133承担卸载后的垂向载荷，垂向载荷通过与下支承板133连接的连接杆120分别传递到两侧的测力器140上，待两测力器140读数稳定后，记卸载后的示数为6.1KN与6.1KN，均为拉力。即可测得该厂房球节点吊座垂向载荷F_N＝(6.1KN-1KN)+(6.1KN-1KN)＝10.2KN。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种厂房球节点吊座垂向载荷测量装置，其特征在于，包括：

相互贴合的第一上支撑板和第二上支撑板；

上连接板，其可拆卸的固定在所述第一上支撑板和所述第二上支撑板上，用于将所述第一上支撑板和所述第二上支撑板夹紧；

半圆形凹槽，其分别设置在所述第一上支撑板和所述第二上支撑板的贴合面的一侧；并且位置对应形成通孔；

相互贴合的第一上支撑套筒和第二上支撑套筒；

其中，所述第一上支撑套筒和所述第二上支撑套筒相互贴合后形成圆柱形套筒，所述圆柱形套筒能够与所述通孔相匹配连通，

下支撑板；

下圆形定位板，其固定设置在所述下支撑板上，并且在所述下圆形定位板上设置卡槽；

限制横梁，其能够匹配固定在所述卡槽上；

上连接杆，其上端可拆卸的垂直连接在所述上连接板下部；

下连接杆，其下端可拆卸的垂直连接在所述下支撑板上部；

测力器，其固定连接在所述上连接杆和所述下连接杆之间；

其中，在所述支撑套筒和所述限制横梁之间安装所述球节点吊座。

2.如权利要求1所述的厂房球节点吊座垂向载荷测量装置，其特征在于，还包括：加强肋，其焊接在所述支撑套筒和所述上支撑板之间。

3.如权利要求1或2所述的厂房球节点吊座垂向载荷测量装置，其特征在于，还包括：U型拉筋，其用于将所述第一上支撑套筒和第二上支撑套筒夹紧。

4.如权利要求3所述的厂房球节点吊座垂向载荷测量装置，其特征在于，所述上连接板螺接在所述第一上支撑板和所述第二上支撑板上。

5.如权利要求4所述的厂房球节点吊座垂向载荷测量装置，其特征在于，在所述第一上支撑套筒和所述第二上支撑套筒的两侧各加工多个螺栓孔，通过螺栓将所述第一上支撑套筒和所述第二上支撑套筒连接。

6.如权利要求5所述的厂房球节点吊座垂向载荷测量装置，其特征在于，所述下圆形定位板焊接在所述下支撑板上。

7.如权利要求6所述的厂房球节点吊座垂向载荷测量装置，其特征在于，所述限制横梁为工字型横梁。

8.一种厂房球节点吊座垂向载荷测量方法，使用如权利要求1-7所述的厂房球节点吊座垂向载荷测量装置，其特征功在于，包括如下步骤：

步骤一、将支撑套筒套在所述厂房球节点吊座上垂向圆管上，并且用螺栓连接固定，同时将上支承板与上连接板上的通过螺栓固定连接；

步骤二、通过测力器分别连接各自一侧的两根连接杆，连接杆通过下支承板与上连接板两侧的螺纹孔，将下支承板和下圆形定位板的焊接结构与上连接板连接固定；

步骤三、采集测量前的载荷F₁和F₂，并且使限制横梁置于下圆形定位板的凹槽中，调节连接机构，增大横梁与下圆形定位板之间的压力，采集两侧测力器示数F₃与F₄，使F_n＝|F₃-F₁|+|F₄-F₂|，其中，F_n为所述厂房球节点吊座的设计载荷值；卸载下矩形连接板上的连接螺栓，采集测量后的载荷F₁'与F₂'，计算得到所述厂房球节点吊座垂向载荷F_N＝|F₁-F₁'|+|F₂-F₂'|。