CN109211549A - 一种结构构件平面外气囊加载试验装置 - Google Patents

一种结构构件平面外气囊加载试验装置 Download PDF

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Abstract

发明提供一种结构构件平面外气囊加载试验装置。该装置包括可移动反力框，以及反力板和气囊。所述反力板与可移动反力框通过若干根金属拉杆连接，形成自平衡反力系统。所述气囊夹在被测试结构构件和反力板之间。该装置实现了对被测试结构构件进行平面外的全平面均匀加载，真实地模拟风荷载和地震作用。可以测得力‑位移曲线且不对测试结构构件产生额外的约束作用。可以在各种工程结构构件上广泛使用，具有显著的经济性。

Description

一种结构构件平面外气囊加载试验装置
技术领域
本发明涉及土木工程结构,特别涉及一种测试结构构件平面外受力性能的试验装置。
背景技术
结构构件平面外试验装置对结构构件平面外受力性能的研究具有重要的现实意义。现有的测试结构构件平面外受力性能的试验装置主要包括拟静力试验装置、千斤顶加载装置和振动台试验装置。
拟静力试验装置和千斤顶加载装置可以对结构构件进行点荷载加载，但无法实现对结构构件的全平面施加均匀荷载，无法真实模拟风荷载和地震的作用。因而，拟静力试验装置和千斤顶加载装置难以真实有效研究结构构件平面外的受力性能。振动台试验装置可以真实模拟地震作用下的平面外性能，但是无法得到结构构件的力-位移曲线，且试验费用十分高昂，难以广泛使用。同时，现有试验装置需要庞大的固定式反力台座，不能随意移动，被测试的结构构件尺寸受限，使用不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种适应强、试验结果准确且成本低的结构构件平面外气囊加载试验装置，以解决现有技术无法准确模拟风荷载和地震作用等平面外作用均布荷载、被测试构件的尺寸受限、试验场地受限和被测试构件的变形受到额外约束等问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种结构构件平面外气囊加载试验装置，包括可临时固定在地面上的可移动反力框，以及反力板和气囊。
所述可移动反力框包括顶梁、地梁和竖直布置的两个侧柱。所述顶梁、地梁和侧柱组成一个封闭框架，被测试构件安放在这个封闭框架之中。
所述反力板底部具有若干个万向滚轮。所述反力板与可移动反力框通过若干根金属拉杆连接。所述气囊夹在被测试构件与反力板之间。所述被测试构件背向气囊的一侧连接有若干个位移测量仪器。
试验时，通过充气泵对气囊进行充气加压。装置通过反力板将气囊的压力均匀传递到被测试构件上。并采用位移测量仪器测试被测试构件在平面外的变形。
进一步，所述反力板包括支撑钢架和胶合板。所述支撑钢架由纵横布置的型钢组成。所述胶合板包覆在支撑钢架靠近可移动反力框的一侧。
进一步，所述胶合板厚度为9～12mm。
进一步，所述位移测量仪器为位移计或百分表。
进一步，所述可移动反力框采用混凝土或钢材制得。所述可移动反力框的地梁通过地锚栓临时固定在地面上。
进一步，所述试验装置还包括用于放置位移测量仪器的仪表支架上。
进一步，试验时，采用气压表测试气囊的充气压力。
本发明的技术效果是毋庸置疑的：
1)可实现对被测试结构构件进行平面外的全平面均匀加载，有效模拟风荷载和地震作用；
2)不限制反力板平面外运动，不对测试结构构件产生额外的约束作用。可准确获得被测试结构构件的力-位移曲线；
3)移动方便，不受试验场地限制。可广泛应用于各种工程结构构件进行平面外的加载试验；
4)试验装置加工成本低，且可重复使用。经济性能显著，可有效节约试验成本。
附图说明
图1为试验装置结构示意图；
图2为可移动反力框与被测试结构构件示意图；
图3为反力板正视图；
图4为仪表支架结构示意图。
图中：可移动反力框1、顶梁101、地梁102、侧柱103、反力板2、万向滚轮201、气囊3、位移测量仪器4、仪表支架5、被测试构件6。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
本实施例公开一种结构构件平面外气囊加载试验装置，包括可移动反力框1、反力板2和气囊3。
参见图2，所述可移动反力框1包括顶梁101、地梁102和竖直布置的两个侧柱103。所述顶梁101、地梁102和侧柱103组成一个封闭框架。所述可移动反力框1采用混凝土制得。所述地梁102通过地锚栓临时固定在地面上。本实施例中被测试构件6为砌体墙。所述砌体墙位于两个侧柱103之间，地梁102位于砌体墙下方，顶梁101位于砌体墙上方。在实际工程中，所述砌体墙采用砂浆砌筑在地梁102上，并与侧柱103采用拉墙筋连接，与顶梁101采用卡件连接，从而与可移动反力框1形成一个整体。
参见图3，所述反力板2竖直放置在地面上。所述反力板2底部具有3个万向滚轮201，用以支撑反力板自重。所述反力板2的一侧板面与可移动反力框1的一个侧面相对。所述反力板2与可移动反力框1通过金属拉杆连接，形成自平衡反力系统。
参见图1，所述气囊3夹在被测试构件6与反力板2之间。所述被测试构件6背向气囊3的一侧连接有若干个位移测量仪器4。所述位移测量仪器4为位移计。
试验时，通过充气泵对气囊3进行充气加压。自平衡反力系统通过反力板2将气囊3的压力均匀传递到被测试构件6上，达到在结构构件平面外均匀加载的目的。采用气压表测试气囊3的充气压力，采用位移测量仪器4测试被测试构件6在平面外的变形，从而得到被测试结构构件6的力-位移曲线。
试验过程中，由于万向滚轮201的存在，反力板2可随被测试构件6的平面外变形而移动，不产生额外的约束作用。气囊3的压力大小可通过气压表控制。
实施例2：
本实施例公开一种结构构件平面外气囊加载试验装置，包括可移动反力框1，以及反力板2和气囊3。
所述可移动反力框1包括顶梁101、地梁102和竖直布置的两个侧柱103。所述顶梁101、地梁102和侧柱103组成一个封闭框架。所述可移动反力框1采用钢材制得。所述地梁102通过地锚栓临时固定在地面上。被测试构件6位于两个侧柱103之间，地梁102位于被测试构件6下方，顶梁101位于被测试构件6上方。所述被测试构件6与可移动反力框1固定连接为一个整体。
所述反力板2竖直放置在地面上。所述反力板2底部具有4个万向滚轮201，用以支撑反力板自重。所述反力板2包括支撑钢架202和胶合板203。所述支撑钢架202由纵横布置的型钢组成。所述反力板2的一侧板面与可移动反力框1的一个侧面相对。所述胶合板203包覆在支撑钢架202靠近可移动反力框1的一侧。所述胶合板203厚度为9～12mm。所述反力板2与可移动反力框1通过金属拉杆连接，形成自平衡反力系统。
所述气囊3夹在被测试构件6与反力板2之间。所述被测试构件6背向气囊3的一侧连接有6个位移测量仪器4。所述位移测量仪器4为百分表。
参见图4，所述位移测量仪器4放置在仪表支架5上。
试验时，通过充气泵对气囊3进行充气加压。装置通过反力板2将气囊3的压力均匀传递到被测试构件6上，达到在结构构件平面外均匀加载的目的。采用气压表测试气囊3的充气压力，采用位移测量仪器4测试被测试构件6在平面外的变形，从而得到被测试结构构件6的力-位移曲线。
试验过程中，由于万向滚轮201的存在，反力板2可随被测试构件6的平面外变形而移动，不对被测试构件6产生额外的约束作用。气囊3的压力大小可通过气压表控制。

Claims (7)

1.一种结构构件平面外气囊加载试验装置，其特征在于：包括可临时固定在地面上的可移动反力框(1)，以及反力板(2)和气囊(3)；
所述可移动反力框(1)包括顶梁(101)、所述地梁(102)和竖直布置的两个侧柱(103)；所述顶梁(101)、地梁(102)和侧柱(103)组成一个封闭框架，被测试构件(6)固定连接在这个封闭框架之中；
所述反力板(2)底部具有若干个万向滚轮(201)；所述反力板(2)与可移动反力框(1)通过若干根金属拉杆连接；所述气囊(3)夹在被测试构件(6)与反力板(2)之间。所述被测试构件(6)背向气囊(3)的一侧安装有若干个位移测量仪器(4)；
试验时，通过充气泵对气囊(3)进行充气加压；装置通过反力板(2)将气囊(3)的压力均匀传递到被测试构件(6)上；并采用位移测量仪器(4)测试被测试构件(6)在平面外的变形。
2.根据权利要求1所述的一种结构构件平面外气囊加载试验装置，其特征在于：所述反力板(2)包括支撑钢架(202)和胶合板(203)；所述支撑钢架(202)由纵横布置的型钢组成；所述胶合板(203)包覆在支撑钢架(202)靠近可移动反力框(1)的一侧。
3.根据权利要求2所述的一种结构构件平面外气囊加载试验装置，其特征在于：所述胶合板(203)厚度为9～12mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种结构构件平面外气囊加载试验装置，其特征在于：所述位移测量仪器(4)为位移计或百分表。
5.根据权利要求1或4所述的一种结构构件平面外气囊加载试验装置，其特征在于：所述可移动反力框(1)采用混凝土或钢材制得；所述可移动反力框(1)的地梁(102)通过地锚栓临时固定在地面上。
6.根据权利要求1所述的一种结构构件平面外气囊加载试验装置，其特征在于：所述试验装置还包括用于放置位移测量仪器(4)的仪表支架(5)上。
7.根据权利要求1所述的一种结构构件平面外气囊加载试验装置，其特征在于：试验时，采用气压表测试气囊(3)的充气压力。
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