CN109668753A - 一种大型空间节点及典型结构多用途加载主机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型空间节点及典型结构多用途加载主机，包括底座、门型框架、垂向加载作动器和水平加载作动器；门型框架的横梁与底座之间设置有能够使横梁升降的升降油缸，底座的前后侧分别衔接有一弧形底座，作动器底板的前后侧与两个弧形底座之间竖向设置有多个弧形承载臂，弧形承载臂的设置位置能够沿着弧形底座和作动器底板周向调整，弧形承载臂的内侧横向设置有弧形承载梁，弧形承载梁的位置能够沿弧形承载臂的内侧面调整，且弧形承载梁的内侧固定有空间加载作动器；本发明提供的大型空间节点及典型结构多用途加载主机，能够提高设备的综合能力，提高设备的利用率，减少设备的资金投入和场地占用。

Description

一种大型空间节点及典型结构多用途加载主机

技术领域

本发明涉及空间节点的力学性能试验装备技术领域，特别是涉及一种大型空间节点及典型结构多用途加载主机。

背景技术

大型结构试验系统是一种用于测试结构力学性能的大型仪器，它的研制和发展，对国家现代化建设过程中必须建设的基础设施比如：超高建筑、地铁机场、楼堂馆所、大跨度桥梁、大型客机、航天飞机、巨型船舶、海洋平台、原子能电站等的设计检验、优化、验证具有里程碑式的意义。

在国民经济粗放型发展时期，上述各类结构的设计以类比法为主，无论是设计的精准还是合理性都不是考虑的重点。这样的设计方法在主要是用常规材料和常规结构的设计中，经验类比法尽管会有较大的设计误差，但因为有前人的经验和比较发达的计算机模拟计算技术，最终的结果还是可以接受的。

进入二十一世纪，国家现代化建设的飞速发展，各种新结构、新材料层出不穷，产品和工程大型化、整体化和复杂化的发展方向以及资源短缺引发的各类矛盾，类比设计遇到了越来越大的挑战，新结构和新材料的应用导致没有类似的可以借鉴的成功经验，超大规模的工程设计的风险性和节约资源减少成本的总体要求也对大型工程在设计阶段的试验验证变得更为重要和必不可少。而在设计和使用过程中必须考虑的结构在复杂外界条件下(负荷、振动、高低温、腐蚀、风化)的变形和结构断裂强度等技术指标以及各种结构整体工作性能、钢筋混凝土结构非线性性能等问题的研究需要也日益突出。

由于应用标准试样或小尺寸模型推定很难获得整体结构性能的完整可靠的数据，为了满足客观存在的上述要求，现代结构试验必须完成由过去的单个构件试验向整体结构试验和足尺寸试验的转化。而对于复合材料组成的结构，甚至用计算机进行多参数分析也很难推定，为确保安全必须进行接近实际结构或全尺寸试验。同时，科学技术的发展特别是计算机技术、电子技术、自动控制技术和液压伺服技术的飞速发展为结构试验和监测技术的发展提供了坚实的基础，为各种复杂结构的设计、试验和监测提供了有力的保障，促进了结构设计理论的发展。因此，世界上各国都在致力于大型结构试验仪器的开发研究。

大型的结构试验系统一般具有平面加载能力，有的系统虽然具有三维加载能力，但是框架结构的主机型式为了可以进行加载空间的调整，使得水平平面的两个加载方向的承载框架一般只能承受垂直于主加载方向的载荷；现代的大跨度的建筑或桥梁结构上，大型复杂受力节点的应用越来越广泛，为了完成这一类大型复杂节点试样的结构试验，要么搭建专门的试验框架，要么建设专门的节点试验球形框架试验主机。这种球形加载框架的好处是完美的解决了复杂节点试验需要多个方向的加载力的反力承载问题，缺点是主机结构不能通用，试验效率低。

另外，大型的结构试验系统的建设一般需要2年以上的建设周期，一千万元人民币左右的设备采购费用。另外，由于大型结构试验系统结构庞大，需要占用很大的设备空间。因此，综合上述加载系统的优点，设计一种将两种大型结构试验主机的功能合二为一的大型空间节点及典型结构多用途加载主机是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型空间节点及典型结构多用途加载主机，以解决上述现有技术存在的问题，能够提高设备的综合能力，提高设备的利用率，减少设备的资金投入和场地占用。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种大型空间节点及典型结构多用途加载主机，包括底座、门型框架、垂向加载作动器和水平加载作动器；所述门型框架设置于所述底座顶部，所述门型框架的横梁顶部设置有作动器底板，所述垂向加载作动器穿过所述横梁固定于所述作动器底板的底部，所述门型框架的两个立柱的内侧至少固定有一个所述水平加载作动器；

所述底座的前后侧分别衔接有一所述弧形底座，所述作动器底板的前后侧与两个所述弧形底座之间竖向设置有多个弧形承载臂，所述弧形承载臂的设置位置能够沿着所述弧形底座和所述作动器底板周向调整，所述弧形承载臂的内侧横向设置有弧形承载梁，所述弧形承载梁的位置能够沿所述弧形承载臂的内侧面调整，且所述弧形承载梁的内侧固定有空间加载作动器。

优选地，所述作动器底板上周向设置有多个第一调节孔，所述弧形底座上周向设置有多个第二调节孔，所述弧形承载臂的顶端通过销轴与所述第一调节孔可拆卸连接，所述弧形承载臂的底端设置有移动支座，所述移动支座通过锚栓与所述第二调节孔可拆卸连接，所述移动支座的底部还与所述弧形底座的顶部活动卡接。

优选地，所述弧形承载梁与所述弧形承载臂通过螺栓固定连接，所述空间加载作动器通过螺栓固定于所述弧形承载梁的内侧。

优选地，所述门型框架的两个所述立柱上竖向排列设置有多个销孔，且两个所述立柱上的销孔两两相对设置，所述门型框架的横梁的两端通过液压穿销机构销接于相应的所述销孔上，所述横梁的两端与所述底座之间还设置有升降油缸。

优选地，所述升降油缸设置有四个，四个所述升降油缸均与所述立柱平行设置，其中两个所述升降油缸设置于两个立柱的前侧，另外两个所述升降油缸设置于两个立柱的后侧。

优选地，两个所述立柱的外侧均设置有抗侧向力组件，所述水平加载作动器穿过所述立柱固定于所述抗侧向力组件上。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明提供的大型空间节点及典型结构多用途加载主机，可以通过升降油缸调整横梁与底座之间的距离，从而适应不同尺寸的试验件；满足了大型结构试验的平面加载试验需求，又在同样的加载框架上，设计了位置可调的弧形承载臂和弧形承载梁，通过配置不同的作动器，实现了球形空间节点加载装置的所有功能，集两种加载结构于一身，完美的实现了一机多用，可以满足所有类型的大型结构试样的加载需求，能够提高设备的综合能力，提高设备的利用率，减少设备的资金投入和场地占用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中大型空间节点及典型结构多用途加载主机的立体结构示意图；

图2为本发明中大型空间节点及典型结构多用途加载主机的侧视图；

图3为图2的A-A向剖视图；

图4为本发明中大型空间节点及典型结构多用途加载主机的正视图；

图5为图4的B-B向剖视图；

图中：1-底座、2-门型框架、3-垂向加载作动器、4-水平加载作动器、5-横梁、6-作动器底板、7-立柱、8-销孔、9-液压穿销机构、10-升降油缸、11-抗侧向力组件、12-弧形底座、13-弧形承载臂、14-弧形承载梁、15-空间加载作动器、16-第一调节孔、17-第二调节孔、18-移动支座、19-空间节点试样。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种大型空间节点及典型结构多用途加载主机，以解决现有技术存在的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例提供一种大型空间节点及典型结构多用途加载主机，如图1-5所示，包括底座1、门型框架2、垂向加载作动器3和水平加载作动器4；门型框架2设置于底座1顶部，门型框架2的横梁5顶部设置有作动器底板6，垂向加载作动器3穿过横梁5固定于作动器底板6的底部，门型框架2的两个立柱7的内侧至少固定有一个水平加载作动器4，在实际操作中水平加载作动器4可以分别固定于两个立柱7内侧，并相对设置；也可以单独固定于一个立柱7的内侧，实现横向单侧加载，本实施例附图中显示的是两个立柱7内侧均固定水平加载作动器4，实现双向加载；

本实施例中，为了实现横梁5与底座1之间的距离可调，以适用不同尺寸的节点试验件，在门型框架2的两个立柱7上竖向排列设置有多个销孔8，且两个立柱7上的销孔8两两相对设置，门型框架的横梁5的两端通过液压穿销机构9销接于相应的销孔8上；相应的，在横梁5的两端与底座1之间还固定有升降油缸10，升降油缸10具体数量为四个，四个升降油缸10均与立柱7平行设置，其中两个升降油缸10设置于两个立柱7的前侧，另外两个升降油缸10设置于两个立柱7的后侧；当需要调节横梁5与底座1之间的距离时，通过液压穿销机构9将横梁5两端的销钉拆卸下来，通过升降油缸10使横梁5移动到相应的位置，再通过液压穿销机构9将横梁5两端销接在相应的销孔8上即可。

本实施例中，在两个立柱7的外侧均设置有抗侧向力组件11，水平加载作动器4穿过立柱7固定于抗侧向力组件11上，且两个水平加载作动器4相对设置，对于抗侧向力组件11的具体结构，其为现有的大型节点加载主机的常用装备，本实施例中对其结构不再赘述。

为了能够对空间节点进行加载试验，在底座1的前后侧分别衔接有一弧形底座12，作动器底板6的前后侧与两个弧形底座12之间竖向设置有多个弧形承载臂13，弧形承载臂13的设置位置能够沿着弧形底座12和作动器底板6周向调整，弧形承载臂13的内侧横向设置有弧形承载梁14，弧形承载梁14的位置能够沿弧形承载臂13的内侧面调整，且弧形承载梁14的内侧固定有空间加载作动器15，通过空间加载作动器15对空间节点试样19除了水平向和垂向的其他方向进行加载。

为了实现弧形承载臂13和弧形承载梁14位置的调整，作动器底板6上周向设置有多个第一调节孔16，弧形底座12上周向设置有多个第二调节孔17，弧形承载臂13的顶端通过销轴与第一调节孔16可拆卸连接，弧形承载臂13的底端设置有移动支座18，移动支座18通过锚栓与第二调节孔17可拆卸连接，移动支座18的底部与弧形底座12的顶部活动卡接，使移动支座18能够带着弧形承载臂13以弧形底座12为导轨沿着弧形底座12周向移动；需要调节弧形承载臂13的位置时，拆除销轴和锚栓，移动弧形承载臂13到相应的第一调节孔16和第二调节孔17之间，再将弧形承载臂13两端固定即可；为了方便弧形承载臂13与作动器底板6之间的销轴的拆卸，在作动器底板6上也可以安装一个液压穿销机构，实现弧形承载臂13与作动器底板6之间的自动穿销。

本实施例中，弧形承载梁14通过螺栓固定于弧形承载臂13的内侧，空间加载作动器15通过螺栓固定于弧形承载梁14的内侧，需调节位置时，通过拆卸螺栓即可实现调节。

需要说明的是，本发明中没有对弧形承载梁14和弧形承载臂13的数量做具体说明，二者的设置数量可以根据节点测试的需要灵活调整，对于液压穿销机构，其为本领域常见的自动穿销装置，本发明中对其具体结构不再赘述。

本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种大型空间节点及典型结构多用途加载主机，其特征在于：包括底座、门型框架、垂向加载作动器和水平加载作动器；所述门型框架设置于所述底座顶部，所述门型框架的横梁顶部设置有作动器底板，所述垂向加载作动器穿过所述横梁固定于所述作动器底板的底部，所述门型框架的两个立柱的内侧至少固定有一个所述水平加载作动器；

所述底座的前后侧分别衔接有一所述弧形底座，所述作动器底板的前后侧与两个所述弧形底座之间竖向设置有多个弧形承载臂，所述弧形承载臂的设置位置能够沿着所述弧形底座和所述作动器底板周向调整，所述弧形承载臂的内侧横向设置有弧形承载梁，所述弧形承载梁的位置能够沿所述弧形承载臂的内侧面调整，且所述弧形承载梁的内侧固定有空间加载作动器。

2.根据权利要求1所述的大型空间节点及典型结构多用途加载主机，其特征在于：所述作动器底板上周向设置有多个第一调节孔，所述弧形底座上周向设置有多个第二调节孔，所述弧形承载臂的顶端通过销轴与所述第一调节孔可拆卸连接，所述弧形承载臂的底端设置有移动支座，所述移动支座通过锚栓与所述第二调节孔可拆卸连接，所述移动支座的底部还与所述弧形底座的顶部活动卡接。

3.根据权利要求2所述的大型空间节点及典型结构多用途加载主机，其特征在于：所述弧形承载梁与所述弧形承载臂通过螺栓固定连接，所述空间加载作动器通过螺栓固定于所述弧形承载梁的内侧。

4.根据权利要求1所述的大型空间节点及典型结构多用途加载主机，其特征在于：所述门型框架的两个所述立柱上竖向排列设置有多个销孔，且两个所述立柱上的销孔两两相对设置，所述门型框架的横梁的两端通过液压穿销机构销接于相应的所述销孔上，所述横梁的两端与所述底座之间还设置有升降油缸。

5.根据权利要求1所述的大型空间节点及典型结构多用途加载主机，其特征在于：所述升降油缸设置有四个，四个所述升降油缸均与所述立柱平行设置，其中两个所述升降油缸设置于两个立柱的前侧，另外两个所述升降油缸设置于两个立柱的后侧。

6.根据权利要求1所述的大型空间节点及典型结构多用途加载主机，其特征在于：两个所述立柱的外侧均设置有抗侧向力组件，所述水平加载作动器穿过所述立柱固定于所述抗侧向力组件上。