CN110174306A - 一种建筑结构构件多工况试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

一种建筑结构构件多工况试验装置，包括反力地板、三组对向排列的门式反力架及试件底座，试件底座位于门式反力架内，门式反力架包括两组竖梁，两组竖梁之间安装有横梁，横梁上安装有可沿横梁移动的固定架，三组门式反力架中的中间组门式反力架上的固定架下方安装有纵向推进装置，纵向推进装置的底端安装有球铰，球铰的底端设置有力臂，所述力臂的两侧端面分别设置有刀铰，刀铰的中心与4力臂的中心共线，中间组门式反力架两侧的门式反力架的固定架侧端分别安装有横向推进装置，横向推进装置分别与对向的刀铰相抵，试件底座安装在纵向推进装置下方的反力地板上，本发明可对不同构件完成轴压、偏压、纯扭、压扭、压弯扭试验。

Description

一种建筑结构构件多工况试验装置及试验方法

技术领域

本发明涉属于建筑结构构件静载试验装置领域，主要涉及一种建筑结构构件力学性能测试技术领域。

背景技术

建筑结构构件在工作中会处于轴压、偏压、纯弯、纯扭、压扭、弯扭等多种受力状态下。目前，由于缺乏可靠的试验手段，构件的试验技术不健全，各单位的结构实验室条件也良莠不齐等因素，已有试验仅限于简单受力和简单构件的试验工况且单个试验装置加载工况单一。对于压扭、弯扭、压弯扭等受力状态下的试验研究大多处于基本假定，处于理论计算阶段，缺乏充足的试验验证，长期以来都是构件静力试验研究中的一个短板。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种建筑结构构件多工况试验装置及试验方法，本发明可对不同长度、不同截面形状的构件，同时完成轴压、偏压、纯扭、压扭、压弯扭试验，进而解决现有技术中对试验采用假定、理论计算的短板，实验结果更贴合实际，精确度高。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种建筑结构构件多工况试验装置，包括反力地板、安装在反力地板上的三组对向排列的门式反力架及试件底座，所述试件底座位于门式反力架内，所述门式反力架包括两组竖梁，两组竖梁之间安装有横梁，所述横梁上安装有可沿横梁移动的固定架，所述三组门式反力架中的中间组门式反力架上的固定架下方安装有纵向推进装置，所述纵向推进装置的底端安装有球铰，所述球铰的底端设置有力臂，所述力臂的两侧端面分别设置有刀铰，所述刀铰的中心与力臂的中心共线，所述中间组门式反力架两侧的门式反力架的固定架侧端分别安装有横向推进装置，所述横向推进装置分别与对向的刀铰相抵，所述试件底座安装在纵向推进装置下方的反力地板上。

优选的，所述反力地板两侧设置有槽道，所述槽道上设置有锚固连接板，所述门式反力架固定安装在锚固连接板上，槽道之间设置有试件底座。

优选的，所述试件底座上安装有压梁，所述压梁的两端固定安装在位于试件底座两侧的锚固连接板上。

优选的，所述试件底座上设置有限位槽，所述限位槽内安装有可移动的限位螺栓，所述限位螺栓上安装有限位板，所述限位板通过顶持压梁实现试件底座的固定。

优选的，所述固定架内安装有滚丝轴承，所述固定架通过滚丝轴承在横梁上进行移动。

优选的，所述刀铰侧端的力臂上分别设置有位移传感器。

优选的，所述横向推进装置或纵向推进装置中的至少一种前端安装有力传感器。

优选的，所述门式反力架上端安装有拉杆。

优选的，所述横向推进装置、纵向推进装置为推进功能装置，所述推进动能装置为机械式或液压式千斤顶中的一种。

一种建筑结构构件多工况试验装置进行的试验方法，可实现以下试验中的至少一种：

将待试验构件固定于试件底座上，将力臂置于待试验构件顶端；

轴压和偏压试验：

1）将纵向推进装置下方的球铰置于待试验构件顶部中心，通过球铰将纵向推进装置所施加的压力传递给待试验构件的轴心，进行轴压试验；

2）通过纵向推进装置所固定的固定架沿横梁移动，实现纵向推进装置的位移，通过球铰将纵向推进装置所施加的压力传递给待试验构件，进行偏心试验；

3）在上述轴压试验及偏心试验进行中，压力的施加采用分级加载，每一级压力加载后，具有静置步骤，通过力传感器读书记载压变数据，直至待试验构件破坏，完成轴压试验及偏心试验；

纯扭、压扭、弯扭和压弯扭试验：

1）待实验构件两侧的横向推进装置分别对准力臂两端的刀铰，通过两横向推进装置的横向推进对力臂施加一对力偶，通过横向推进装置所施加的压力值乘以力臂长度得到对待试验构件施加扭矩的大小，实现纯扭试验；

2）采用纯扭试验中所采用的方式，同时通过纵向推进装置施加轴向压力，实现压扭试验；

3）通过纵向推进装置施加偏心压力，同时通过横向推进装置施加扭矩值，进而通过控制控制弯扭比实现压弯扭试验；

4）在上述纯扭、压扭、弯扭和压弯扭试验中，通过力臂两端的水平位移传感器测得力臂两端的水平位移，根据力臂的长度即可以算出待试验构件扭转的角度，当待试验构件的角度大于12度，完成试验。

附图说明

为对本发明做进一步说明，下面列举附图和实施方式，当然的，下述附图和实施方式并非对本发明的限制，在本发明所提供结构或原理上，还可延伸出其它实施方式。

图1本发明结构示意图。

图2为本发明压梁与底座连接结构示意图。

图3为本发明力臂结构示意图。

图4为本发明刀铰结构示意图。

图5为本发明纵向推进装置与横向推进装置连接结构示意图。

具体实施方式

如图1-5所示，一种建筑结构构件多工况试验装置，包括1反力地板、安装在1反力地板上的三组对向排列的（2、21、22）门式反力架及7试件底座，所述3试件底座位于（2、21、22）门式反力架内，所述（2、21、22）门式反力架包括两组（23、24）竖梁，两组（23、24）竖梁之间安装有25横梁，所述25横梁可沿（23、24）竖梁在竖直方向上上下移动，以求增加或减少高度，25横梁与（23、24）竖梁的连接可采用螺栓固定，优选螺栓直径28mm；所述25横梁上安装有可沿横梁移动的251固定架，所述三组（2、21、22）门式反力架中的中间组2门式反力架上的251固定架下方安装有3纵向推进装置，所述3纵向推进装置在竖直方向上固定，所述3纵向推进装置的底端安装有31球铰，所述31球铰的底端设置有4力臂，所述4力臂的两侧端面分别设置有（41、42）刀铰，所述（41、42）刀铰的中心与4力臂的中心共线，所述中间组2门式反力架两侧的（21、22）门式反力架251固定架侧端分别安装有（5、6）横向推进装置，所述（5、6）横向推进装置（在液压传动的情况下）采用一台一拖二的高压油泵同步加压，由于这两台水平压力千斤顶规格相同，油压相同，故可对力臂施加一对力偶，所述（5、6）横向推进装置水平固定，所述（5、6）横向推进装置分别与对向的（41、42）刀铰相抵，所述7试件底座安装在3纵向推进装置下方的1反力地板上。

优选的，所述1反力地板两侧设置有11槽道，11槽道宽度范围为1000mm-1500mm，所述11槽道上设置有12锚固连接板，所述12锚固连接板与11槽道平行设置，所述（2、21、22）门式反力架固定安装在12锚固连接板上，11槽道之间设置有7试件底座，7试件底座位于（2、21、22）门式反力架中间。

优选的，所述7试件底座上安装有8压梁，8压梁两端开长圆孔，长圆孔宽度为30mm，长度为60mm，适用于不同宽度的11槽道，所述8压梁的两端固定安装在位于7试件底座两侧的12锚固连接板上，12锚固连接板与8压梁之间可采用限位夹具进行固定，7试件底座可沿压梁8轴线方向移动，7试件底座的平动和转动由压梁限位夹具进行限制,8压梁的两端位于（2、21、22）门式反力架的底脚上，共同用锚杆锚固于反力地板的11槽道上，，锚杆采用直径为50mm，强度为Q345的钢材。

优选的，所述7试件底座上设置有71限位槽，所述71限位槽内安装有可移动的72限位螺栓，所述72限位螺栓上安装有73限位板，所述73限位板通过顶持8压梁实现7试件底座的固定。

优选的，所述251固定架内安装有252滚丝轴承，所述251固定架通过252滚丝轴承在25横梁上进行移动，所述251固定架用材质为Q345，厚度为30mm的合金钢，252滚丝轴承内径为30mm，外径不宜过大，取80mm之内。

优选的，所述（41、42）刀铰侧端的4力臂上分别设置有（43、44）位移传感器，所述（43、44）位移传感器位于（5、6）横向推进装置对向的力臂侧端，即（41、42）刀铰的对向力臂侧端。

优选的，所述（5、6）横向推进装置或3纵向推进装置中的至少一种前端安装有力传感器，（5、6）横向推进装置或3纵向推进装置所加荷载的大小由压力传感器13显示。

优选的，在所有（5、6）横向推进装置或3纵向推进装置前端安装力传感器。

优选的，所述（2、21、22）门式反力架上端安装有9拉杆，9拉杆的数量优选四根进行夹持式连接固定。

优选的，所述（5、6）横向推进装置、3纵向推进装置为推进功能装置，所述推进动能装置为机械式或液压式千斤顶中的一种。

一种建筑结构构件多工况试验装置进行的试验方法，可实现以下试验中的至少一种：

将待试验构件固定于7试件底座上，将4力臂置于待试验构件顶端；

轴压和偏压试验：

1）将3纵向推进装置下方的31球铰置于待试验构件顶部中心，通过31球铰将3纵向推进装置所施加的压力传递给待试验构件的轴心，进行轴压试验；

2）通过3纵向推进装置所固定的251固定架25沿横梁移动，实现3纵向推进装置的位移，通过31球铰将3纵向推进装置所施加的压力传递给待试验构件，进行偏心试验；

3）在上述轴压试验及偏心试验进行中，压力的施加采用分级加载，每一级压力加载后，具有静置步骤，通过力传感器读书记载压变数据，直至待试验构件破坏，完成轴压试验及偏心试验；

纯扭、压扭、弯扭和压弯扭试验：

1）待实验构件两侧的（5、6）横向推进装置分别对准4力臂两端的（41、42）刀铰，通过两（5、6）横向推进装置的横向推进对4力臂施加一对力偶，通过（5、6）横向推进装置所施加的压力值乘以力臂长度得到对待试验构件施加扭矩的大小，实现纯扭试验；

2）采用纯扭试验中所采用的方式，同时通过3纵向推进装置施加轴向压力，实现压扭试验；

3）通过3纵向推进装置施加偏心压力，同时通过（5、6）横向推进装置施加扭矩值，进而通过控制控制弯扭比实现压弯扭试验；

4）在上述纯扭、压扭、弯扭和压弯扭试验中，通过4力臂两端的（43、44）水平位移传感器测得4力臂两端的水平位移，根据4力臂的长度即可以算出待试验构件扭转的角度，当待试验构件的角度大于12度，完成试验。

Claims (10)

1.一种建筑结构构件多工况试验装置，其特征在于包括反力地板、安装在反力地板上的三组对向排列的门式反力架及试件底座，所述试件底座位于门式反力架内，所述门式反力架包括两组竖梁，两组竖梁之间安装有横梁，所述横梁上安装有可沿横梁移动的固定架，所述三组门式反力架中的中间组门式反力架上的固定架下方安装有纵向推进装置，所述纵向推进装置的底端安装有球铰，所述球铰的底端设置有力臂，所述力臂的两侧端面分别设置有刀铰，所述刀铰的中心与力臂的中心共线，所述中间组门式反力架两侧的门式反力架的固定架侧端分别安装有横向推进装置，所述横向推进装置分别与对向的刀铰相抵，所述试件底座安装在纵向推进装置下方的反力地板上。

2.根据权利要求1所述的一种建筑结构构件多工况试验装置，其特征在于所述反力地板两侧设置有槽道，所述槽道上设置有锚固连接板，所述门式反力架固定安装在锚固连接板上，槽道之间设置有试件底座。

3.根据权利要求2所述的一种建筑结构构件多工况试验装置，其特征在于所述试件底座上安装有压梁，所述压梁的两端固定安装在位于试件底座两侧的锚固连接板上。

4.根据权利要求3所述的一种建筑结构构件多工况试验装置，其特征在于所述试件底座上设置有限位槽，所述限位槽内安装有可移动的限位螺栓，所述限位螺栓上安装有限位板，所述限位板通过顶持压梁实现试件底座的固定。

5.根据权利要求1所述的一种建筑结构构件多工况试验装置，其特征在于所述固定架内安装有滚丝轴承，所述固定架通过滚丝轴承在横梁上进行移动。

6.根据权利要求1所述的一种建筑结构构件多工况试验装置，其特征在于所述刀铰侧端的力臂上分别设置有位移传感器。

7.根据权利要求1所述的一种建筑结构构件多工况试验装置，其特征在于所述横向推进装置或纵向推进装置中的至少一种前端安装有力传感器。

8.根据权利要求1所述的一种建筑结构构件多工况试验装置，其特征在于所述门式反力架上端安装有拉杆。

9.根据权利要求1所述的一种建筑结构构件多工况试验装置，其特征在于所述横向推进装置、纵向推进装置为推进功能装置，所述推进动能装置为机械式或液压式千斤顶中的一种。

10.一种建筑结构构件多工况试验装置进行的试验方法，其特征在于可实现以下试验中的至少一种：

将待试验构件固定于试件底座上，将力臂置于待试验构件顶端；

轴压和偏压试验：

1） 将纵向推进装置下方的球铰置于待试验构件顶部中心，通过球铰将纵向推进装置所施加的压力传递给待试验构件的轴心，进行轴压试验；

2） 通过纵向推进装置所固定的固定架沿横梁移动，实现纵向推进装置的位移，通过球铰将纵向推进装置所施加的压力传递给待试验构件，进行偏心试验；

3） 在上述轴压试验及偏心试验进行中，压力的施加采用分级加载，每一级压力加载后，具有静置步骤，通过力传感器读书记载压变数据，直至待试验构件破坏，完成轴压试验及偏心试验；

纯扭、压扭、弯扭和压弯扭试验：

1） 待实验构件两侧的横向推进装置分别对准力臂两端的刀铰，通过两横向推进装置的横向推进对力臂施加一对力偶，通过横向推进装置所施加的压力值乘以力臂长度得到对待试验构件施加扭矩的大小，实现纯扭试验；

2） 采用纯扭试验中所采用的方式，同时通过纵向推进装置施加轴向压力，实现压扭试验；

3） 通过纵向推进装置施加偏心压力，同时通过横向推进装置施加扭矩值，进而通过控制控制弯扭比实现压弯扭试验；

4） 在上述纯扭、压扭、弯扭和压弯扭试验中，通过力臂两端的水平位移传感器测得力臂两端的水平位移，根据力臂的长度即可以算出待试验构件扭转的角度，当待试验构件的角度大于12度，完成试验。