CN111208006A - 一种金属护栏抗水平荷载性能现场试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属护栏抗水平荷载性能现场试验装置，包括加载机构（2）、转换机构（4）、分配机构（9）和测量机构（5），所述加载机构（2）包括拉线和收线装置，所述转换机构为带转向件的钢架（11），所述分配机构（9）包括拉力计（21）、分配杆和多个套环（20），所述拉力计（21）和多个套环（20）的一端均与分配杆连接，所述拉线的一端固定于地面，另一端穿过转向件并与拉力计（21）连接，所述收线装置设置于拉线上；所述测量机构（5）包括两个立架、测量杆（7）和多个位移计（13），所述多个位移计（13）均通过表夹固定于测量杆（7）上。本发明具有方便携带和运输，能够灵活的进行加载和卸载，安装效率高并且稳定性好的特点。

Description

一种金属护栏抗水平荷载性能现场试验装置

技术领域

本发明涉及一种金属护栏抗水平荷载性能现场试验装置。

背景技术

目前金属护栏在建筑中已经大范围应用，楼梯、看台、阳台和上人屋面等的护栏在紧急情况下对人身安全保护起重要作用，因此众多规范和标准均对护栏的设计、安装和检验作出了明确规定。

《建筑结构荷载规范》GB50009-2012要求，楼梯、看台、阳台和上人屋面等的栏杆活荷载标准值，不应小于下列规定：住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园，栏杆顶部的水平荷载应取1．0kN／m；学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展览馆或体育场，栏杆顶部的水平荷载应取1．0kN／m，竖向荷载应取1．2kN／m，水平荷载与竖向荷载应分别考虑。

《民用建筑设计统一标准》GB 50352－2019规定：阳台、外廊、室内回廊、内天井、上人屋面及室外楼梯等临空处应设置防护栏杆，且应满足临空高度在24m以下时，栏杆高度不应低于1.05m，临空高度在24m及24m以上（包括中高层住宅）时，栏杆高度不应低于1.10m。上人屋面和交通、商业、旅馆、医院、学校等建筑临开敞中庭的栏杆高度不应小于1.2m。

《建筑用玻璃与金属护栏》JG/T 342-2012规定了护栏抗水平荷载性能试验方法，要求以3套立柱、1套扶手和2套栏板装配后作为一个试件，能够在扶手上以相邻立柱中点进行加载，施力装置能够缓慢均匀施加荷载并能稳定持荷，测量装置能够稳定准确地测得试验数据。

由于金属护栏的安全防护性能不仅与护栏用材相关，同是也与护栏的现场安装锚固质量有极为密切的联系，因此，金属护栏抗水平荷载性能试验多采用现场检测的方式。目前多数单位采用两个千斤顶分别在扶手上相邻立柱中点进行加载，千斤顶另一端固定在反力架上，反力架安装在周围的结构体上（混凝土柱、剪力墙）；采用百分表或位移计分别固定在5个磁性百分表架上，磁性百分表架固定在对应的支架上进行位移和挠度测量。

上述方法虽然可以满足相关要求，但是存在以下几方面的不足：

1、设备较多，尺寸较大，携带不便。由于采用两个千斤顶分别在扶手上相邻立柱中点进行加载，需要通过两个反力架来支撑千斤顶，目前反力架通常采用三角形桁架或撑杆，由型钢制作而成，尺寸大、重量重；位移测量时通常将5个百分表分别固定在磁性百分表架上，百分表架再固定在对应的支架上，目前常用支架为带有底座的立杆，立杆高度不小于护栏高度。数量较多、尺寸较大的加载设备和测量设备增加了运输成本和现场安装的时间，降低了效率。

2、加载设备安装的灵活性和场地适应性差。千斤顶需要通过反力架来支撑，反力架通常需要稳定地支撑在周围的结构构件上，通常支撑在护栏对面的混凝土墙上；由于实际情况存在护栏分布位置广、周边环境不确定性大等问题，当护栏位于轨道交通站台、连廊等位置时，周边往往没有可供支撑的混凝土结构构件（站台四周和连廊两侧通常均为护栏）或构件距护栏较远，从而导致反力架无法固定。

3、测量设备安装稳定性差。百分表或位移计需要安装在磁性百分表架上，百分表架固定在支架上，支架的底座一般不能进行水平调节，当地面凹凸不平或遇到障碍物时支架便不能放稳。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构简单便于携带、适应能力强和稳定性好的测量装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种金属护栏抗水平荷载性能现场试验装置，包括加载机构、转换机构、分配机构和测量机构，所述加载机构包括拉线和收线装置，通过收线装置收紧拉线，从而实现加载，所述转换装置为带转向件的钢架，通过转向件的转向，可以将拉线的拉力方向转换为需要测量的方向，便于拉线进行灵活地固定，所述分配机构包括拉力计、分配杆和多个套环，所述拉力计和多个套环的一端均与分配杆连接，所述拉线的一端固定于地面，另一端穿过转向件并与拉力计连接，所述收线装置设置于拉线上；套环套在被测量的护栏上，在进行加载时，通过拉力计可以直观地确定加载的数值，所述测量机构包括两个立架、测量杆和多个位移计，所述测量杆的两端分别于两个立柱的顶部连接，所述多个位移计均通过表夹固定于测量杆上，多个位移计的测量头均抵靠于栏杆上，在进行加载测量之前，对每个位移计进行调零，便于在加载时观察记录护栏的位移数值。

优选的，所述拉线为铁链，所述收线装置为手拉葫芦和紧线器，其中手拉葫芦为主要施力机构，用于进行大幅度地加载，紧线器为辅助施力机构，用于小幅度加载，便于在加载时进行微调，所述拉线的一端通过膨胀螺钉固定于地面上。

优选的，所述转向件为用于固定龙骨的龙骨扣件，龙骨扣件的两个扣中，一个扣固定于支杆上，拉线从另一个扣中穿过并与拉力计连接。由于拉线的另一端固定于地面上，因此拉线的加载方向为斜向，通过扣件的转换，将拉线分为倾斜部分和水平部分，因此实际加载力的方向转换为水平加载，便于测量，也便于灵活地对拉线进行固定。

优选的，所述分配杆上设置有刻度，通过刻度可以调节套环之间的距离，在多个套环中，任意相邻的两个套环之间的距离相同，使分配杆分配于护栏上的力均匀，所述拉力计通过铁链和单扣件与分配杆中部连接，所述套环为铁链，所述铁链的一端通过单扣件固定于分配杆上，另一端设置有用于挂接成套的挂钩，挂钩绕过护栏并通过挂钩与自身连接，形成一个用于拉扯护栏的套，为了在加载时不对护栏造成伤害，可以在套内包上衬布。

优选的，所述单扣件包括一个扣，该扣上设置有挂环，所述挂环与铁链连接，扣与分配杆连接。挂环的一端为环、另一端为螺杆，通过螺杆固定于扣上

优选的，所述立架包括三个升降支座、可伸缩杆和水平泡，可伸缩杆用于调节立架的高度，便于适应各种高度的护栏，使位移计的测量头与加载方向保存水平，确保测量精度，所述可伸缩杆底部设置有三个旋转块，所述三个升降支座分别与三个旋转块连接，所述水平泡设置于可伸缩杆上。在水平泡的指示下，分别对三个升降支架的高度进行调节，使以适应高低起伏或凹凸不平的地面。

优选的，测量杆由若干节钢管通过连接套筒组合起来，组合节数根据实际护栏长度来确定，位移计通过万向表夹固定在测量杆上。

优选的，所述升降支座包括横杆、竖杆和连接块，所述连接块上设置有相互垂直的螺孔，所述横杆和竖杆分别与螺孔螺纹连接，所述旋转块上设置有螺孔，所述横杆与旋转块通过螺纹连接。

本发明具有以下优点：

1、 该装置中不同机构之间通过铁链连接，铁链具有重量轻、易安装、可调节性好等特点，加载机构的手拉葫芦和紧线器体积均较小，转换机构和分配机构经过科学的力学计算和优化具有结构简单、重量轻体积小的特点；测量机构采用两个立架连接一根横杆的方案，可以减少设备数量；立架和横杆均可以快速折叠和拆卸，并且重量较轻。新的技术方案通过改变连接方式、安装方式、施力方法和转换方法并进行了优化，使得设备数量、重量和体积更加合理，方便携带和运输；

2、 加载机构的端部通过带吊环的膨胀螺栓固定在地面上通过转换机构将斜向力转为水平力，该方法可以不受场地限制，从而解决现有技术在场地中没有可供支撑的混凝土构件时无法安装反力架的问题，适应性和灵活性更好；采用手拉葫芦和紧线器组合的方式，手拉葫芦进行大幅度加载，紧线器进行微调，该方式能够灵活的进行加载和卸载；

3、 采用可调节施力点间距的分配杆将加载机构施加的集中力分配到扶手上相邻立柱中点，并且可以实现两个加载点同步加载，该方法可以克服现有技术需要两个反力架和两个千斤顶分开加载从而不能同步的问题，并且减少了设备数量，简化了安装过程；

4、 立架和横杆采用硬质钢管制成，具有刚度大稳定性好的特点；立架竖杆采用伸缩杆，可以根据实际扶手高度进行调节，横杆采用分节段组装的方式，可以根据实际扶手的长度进行增加或减少节段，能够适应不同规格尺寸的护栏；立架的三个升降支座可以在水平面内旋转，可以在竖向伸缩，根据三个不共线的点形成平面的原理，通过调节三个支座的位置和相对高低来使得立架竖直，从而使得立架能够在凹凸不平或有障碍物的地面上稳定放置；采用万向百分表夹，能够自由调节百分表的方位和朝向，提高了安装效率。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2 为转换机构的结构示意图；

图3 为测量机构的结构示意图；

图4 为立架的结构示意图；

图5 为分配机构的结构示意图；

图6 为本发明的侧视图；

图中：1-紧线器，2-加载机构，3-手拉葫芦，4-转换机构，5-测量机构，6-升降支座，7-测量杆，8-护栏，9-分配机构，10-龙骨扣件，11-钢架，12-单扣件，13-位移计，14-可伸缩杆，15-水平泡，16-旋转块，17-横杆，18-连接块，19-竖杆，20-套环，21-拉力计。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1、图2和图6所示，一种金属护栏8抗水平荷载性能现场试验装置，包括加载机构2、转换机构4、分配机构9和测量机构5，所述加载机构2包括拉线和收线装置，通过收线装置收紧拉线，从而实现加载，所述转换装置为带转向件的钢架11，通过转向件的转向，可以将拉线的拉力方向转换为需要测量的方向，便于拉线进行灵活地固定，所述分配机构9包括拉力计21、分配杆和多个套环20，所述拉力计21和多个套环20的一端均与分配杆连接，所述拉线的一端固定于地面，另一端穿过转向件并与拉力计21连接，所述收线装置设置于拉线上；套环20套在被测量的护栏8上，在进行加载时，通过拉力计21可以直观地确定加载的数值，所述测量机构5包括两个立架、测量杆7和多个位移计13，所述测量杆7的两端分别于两个立柱的顶部连接，所述多个位移计13均通过表夹固定于测量杆7上，多个位移计13的测量头均抵靠于栏杆上，在进行加载测量之前，对每个位移计13进行调零，便于在加载时观察记录护栏8的位移数值。

优选的，加载机构2和转换机构4由竖杆19、龙骨扣件10、斜撑、底板、加劲板和膨胀螺栓组成的钢架11，该钢架11经过相关的力学计算和优化，重量合适，稳定性好，变形小。该刚架通过支撑铁链并连接分配系统和施力系统，将施力系统的斜向力转换为分配系统的水平力。其总高度不小于常用护栏8的高度，铁链在龙骨扣件10的孔中穿过，龙骨扣件10可以根据护栏8实际高度在竖杆19上移动进行调节。

优选的，加载机构2由手拉葫芦3和紧线器1组成，手拉葫芦3和紧线器1之间用铁链连接，手拉葫芦3的另一端通过带吊环的膨胀螺栓固定在地面上，手拉葫芦3起到主要施力作用，可以进行大幅度加载，紧线器1起到微调作用，可以进行小幅度加载。

如图4和图5，分配机构9拉力计21、分配杆、单扣件12和套环20组成，该系统可以将施力系统施加的荷载分配到扶手上相邻立柱中点。套环20由铁链制成，为了不对护栏8造成伤害，因此可以对铁链或者护栏8外包衬布，避免铁链和护栏8直接接触，直接套在加载点上，套环20通过铁链连接到分配杆的扣件上。分配杆长度不小于1200mm，杆上标有刻度线，可以根据护栏8实际长度调节扣件位置。分配杆的中点处通过铁链连与测力计相连，测力计用来读取荷载。

优选的，测量机构5由立架、测量杆7和位移计13组成，位移计13可以通过百分表进行替代。立架和测量杆7组成总支撑架，位移计13通过万向表夹固定在支撑架上。立架由伸缩杆14、固定旋钮、水准泡、升降支座6和紧固螺栓组成。可以根据护栏8实际高度调节伸缩杆14长度，通过固定旋钮进行固定。升降支座6可以根据水准泡的状态进行竖向移动和水平旋转将立架调整竖直，以适应高低起伏或凹凸不平的地面。测量杆7由若干节钢管通过连接套筒组合起来，组合节数根据实际护栏8长度来确定，位移计13通过万向表夹固定在测量杆7上。

优选的，所述升降支座6包括横杆17、竖杆19和连接块18，所述连接块18上设置有相互垂直的螺孔，所述横杆17和竖杆19分别与螺孔螺纹连接，所述可伸缩杆14底部设置有三个旋转块16，所述三个升降支座6分别与三个旋转块16连接，所述旋转块16上设置有螺孔，所述横杆17与旋转块16通过螺纹连接。为了便于对三个旋转块16进行固定，可伸缩杆14底部设置有台阶和螺纹，三个旋转块16套在可伸缩杆14的底部，三个旋转块16的一侧抵靠于台阶的一个端面上，另一侧通过与螺纹配合的螺栓或者螺母进行紧固。

本发明的工作过程如下：在所有装置安装完成后，观察位移计13的初始读数，进行记录或者调零，然后通过手拉葫芦3进行加载，在加载的同时观察拉力计21的读数，当拉力计21的读数到达指定读数附近时，改为通过紧线器1进行加载，使加载力精准地到达指定读数，然后对各个位移计13的读数进行记录。

Claims (7)

1.一种金属护栏抗水平荷载性能现场试验装置，其特征在于：包括加载机构（2）、转换机构（4）、分配机构（9）和测量机构（5），所述加载机构（2）包括拉线和收线装置，所述转换装置为带转向件的钢架（11），所述分配机构（9）包括拉力计（21）、分配杆和多个套环（20），所述拉力计（21）和多个套环（20）的一端均与分配杆连接，所述拉线的一端固定于地面，另一端穿过转向件并与拉力计（21）连接，所述收线装置设置于拉线上；所述测量机构（5）包括两个立架、测量杆（7）和多个位移计（13），所述测量杆（7）的两端分别于两个立柱的顶部连接，所述多个位移计（13）均通过表夹固定于测量杆（7）上。

2.根据权利要求1所述的一种金属护栏抗水平荷载性能现场试验装置，其特征在于：所述拉线为铁链，所述收线装置为手拉葫芦（3）和紧线器（1），所述拉线的一端通过膨胀螺钉固定于地面上。

3.根据权利要求1所述的一种金属护栏抗水平荷载性能现场试验装置，其特征在于：所述转向件为用于固定龙骨的龙骨扣件（10），龙骨扣件（10）的两个扣中，一个扣固定于支杆上，拉线从另一个扣中穿过并与拉力计（21）连接。

4.根据权利要求1所述的一种金属护栏抗水平荷载性能现场试验装置，其特征在于：所述分配杆上设置有刻度，所述拉力计（21）通过铁链和单扣件（12）与分配杆中部连接，所述套环（20）为铁链，所述铁链的一端通过单扣件（12）固定于分配杆上，另一端设置有用于挂接成套的挂钩。

5.根据权利要求4所述的一种金属护栏抗水平荷载性能现场试验装置，其特征在于：所述单扣件（12）包括一个扣，该扣上设置有挂环，所述挂环与铁链连接，扣与分配杆连接。

6.根据权利要求1所述的一种金属护栏抗水平荷载性能现场试验装置，其特征在于：所述立架包括三个升降支座（6）、可伸缩杆（14）和水平泡（15），所述可伸缩杆（14）底部设置有三个旋转块（16），所述三个升降支座（6）分别与三个旋转块（16）连接，所述水平泡（15）设置于可伸缩杆（14）上。

7.根据权利要求6所述的一种金属护栏抗水平荷载性能现场试验装置，其特征在于：所述升降支座（6）包括横杆（17）、竖杆（19）和连接块（18），所述连接块（18）上设置有相互垂直的螺孔，所述横杆（17）和竖杆（19）分别与螺孔螺纹连接，所述旋转块（16）上设置有螺孔，所述横杆（17）与旋转块（16）通过螺纹连接。

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