CN111442867A - 粱端水平约束力的测试装置及粱端水平约束力的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种粱端水平约束力的测试装置及粱端水平约束力的测试方法，包括上端约束构件、下端约束构件以及支撑框架；所述支撑框架支撑待测粱端的实验构件，所述实验构件的末端设置于所诉上端约束构件与下端约束构件之间；通过第一连接件依次穿过第一连接盘、实验构件及第二连接件上的预留孔洞实现上端约束构件与下端约束构件对实验构件的夹紧；还包括上部力传感器、下部力传感器以及反力架；所述上部力传感器及下部力传感器均连接有数据处理模块。应用本技术方案能够准确的测试出试验构件在试验过程中梁端水平约束力的变化趋势，进而获得试验梁在变形时截面内力的变化过程，从而有助于相关理论的研究。

Description

粱端水平约束力的测试装置及粱端水平约束力的测试方法

技术领域

本发明涉及土木工程试验技术领域，具体是指一种粱端水平约束力的测试装置及粱端水平约束力的测试方法。

背景技术

在土木工程领域中，梁是一种重要的承重构件，它的基本力学性能决定着建筑物的总体工作性能，对其力学性能的研究是结构工程中研究的一个重要方向。目前，对于梁构件无论是在工程施工还是理论研究中都需要对其进行结构受力试验来确定有关材料与结构性能参数。

在实际工况中，梁的边界条件多种多样，同时存在水平约束和竖向约束，水平约束对梁的力学性能有着不可忽略的影响。但在国家标准《混凝土结构试验方法标准》(GB/T50152-2012)中仅给出了竖向约束的装置和方法，缺少专门测试工程试验梁端水平约束力的装置和方法，给一些研究带来不便。在以往的研究中，多数试验限于试件实际情况或者条件限制等原因并不能直接测出梁端水平约束力的大小，或者是通过间接测试轴向应变和截面轴向刚度来换算出试验梁端水平约束力，存在一定的不确定性；仅有少数试验采用将端部约束装置和混凝土试件浇筑制作为一体，但使用起来较为不便，并且容易造成端部装置的浪费，使用效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粱端水平约束力的测试装置及粱端水平约束力的测试方法，能够准确的测试出试验构件在试验过程中梁端水平约束力的变化趋势，进而获得试验梁在变形时截面内力的变化过程，从而有助于相关理论的研究。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种粱端水平约束力的测试装置，包括上端约束构件、下端约束构件以及支撑框架；所述支撑框架支撑待测粱端的实验构件，所述实验构件的末端设置于所诉上端约束构件与下端约束构件之间；

所述上端约束构件设置有第一连接盘，所述下端约束构件设置有第二连接盘，所述第一连接盘、第二连接盘及实验构件上均设置有预留孔洞，通过第一连接件依次穿过第一连接盘、实验构件及第二连接件上的预留孔洞实现所述上端约束构件与下端约束构件对实验构件的夹紧；

还包括上部力传感器、下部力传感器以及反力架；所述上部力传感器连接于所述上端约束构件及反力架之间，所述下部力传感器连接于所述下端约束构件与反力架之间；所述上部力传感器及下部力传感器均连接有数据处理模块。

在一较佳的实施例中，所述上端约束构件以及下端约束构件的左右两侧均设置有左连接钢板及右连接钢板；所述右连接钢板固定连接有上部力传感器及下部力传感器；通过第二连接件穿过所述左连接钢板及右连接钢板上的预留孔洞实现左连接钢板及右连接钢板对上端约束构件及下端约束构件的夹紧固定。

在一较佳的实施例中，所述上部力传感器及下部力传感器远离右连接钢板的一端还固定连接有反力架连接钢板；第三连接件依次穿过所述反力架连接钢板及反力架上的预留孔洞实现所述上部力传感器及下部力传感器与反力架的固定连接。

在一较佳的实施例中，所述支撑框架包括水平设置的框架梁以及竖直设置于所述框架梁两侧的框架柱；所述实验构件设置有所述框架梁上。

在一较佳的实施例中，所述框架梁与实验构件之间还设置双层钢垫板，所述双层钢垫板之间还设置有钢滚轴。

在一较佳的实施例中，所述预留孔洞具体均为螺栓孔。

本发明还提供了一种粱端水平约束力的测试方法，采用了的粱端水平约束力的测试装置；包括以下步骤：

(1)加工试验构件；根据试验目的，钢结构梁或组合结构梁或混凝土梁，即试验构件；制作时，在所述实验构件上与所述上部约束构件及下部约束构件上的预留孔洞上下相应的位置设置预留孔洞；

(2)加工支承框架；支承框架由框架梁及框架柱连接而成；首先将钢滚轴焊接到双层钢垫板的下部钢垫板上，然后将此整体间隔性点焊到支承框架的框架梁的上表面上，最后将双层钢垫板的上部钢垫板预放置于钢滚轴的上部；

(3)将试验构件吊装至支承框架上；

(4)安装并调试约束系统；上端约束构件和下端约束构件是由热轧H型钢2-1和钢板2-2焊接而成；其中钢板上带有四个预留孔洞；安装过程：

1)在试验构件的端部区域用细沙找平；

2)将上端约束构件放置于实验构件的表面，将上端约束构件的预留孔洞与实验构件上的预留孔洞对齐；将第一连接件即加长螺栓伸入预留孔洞；加长螺栓的下部通过下端约束构件的预留孔洞，并将底部螺帽拧紧；

3)在两块带有预留孔洞的左连接钢板及右连接钢板分别放置于上端约束构件及下端约束构件的两侧，并将预留孔洞对其；将第二连接件即加长螺栓伸入预留孔洞，并将螺帽拧紧；

4)将反力架上的预留孔洞与反力架连接钢板的预留孔洞对齐，将第三连接件即螺栓伸入预留孔洞并将螺帽拧紧；

5)将上部力传感器及下部力传感器安装在反力架与上端约束构件及下端约束构件之间；

9)将力部传感器的数据采集线与数据处理模块连接，并进行初步的调试；

10)约束系统安装完成；

(5)调试完毕后，通过设置上部力传感器及下部力传感器，检测试验过程中梁端水平约束力的变化过程，从而掌握梁端水平约束力的情况；

(6)分析处理试验数据，总结试验现象。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

本发明提供了一种粱端水平约束力的测试装置及粱端水平约束力的测试方法，本发明设计的试验装置制作简单、操作方便，且上下分离，易于安装。本装置适用性广，可以适用于矩形截面、T形截面的试验梁。本装置的经济性好，相比将端部约束装置和混凝土试件浇筑制作为一体，本装置费用较低，且可重复利用。

附图说明

图1为本发明优选实施例中粱端水平约束力的测试装置的整体结构示意图；

图2为本发明优选实施例中粱端水平约束力的测试装置的整体结构正视示意图；

图3为本发明优选实施例中粱端水平约束力的测试装置的上端约束构件、实验构件及下端约束构件位置关系正视示意图；

图4为本发明优选实施例中粱端水平约束力的测试装置的上端约束构件的结构示意图。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

一种粱端水平约束力的测试装置，参考图1至4，包括上端约束构件2、下端约束构件3以及支撑框架；所述支撑框架支撑待测粱端的实验构件1，所述实验构件1的末端设置于所诉上端约束构件2与下端约束构件3之间；所述上端约束构件2设置有第一连接盘17，所述下端约束构件3设置有第二连接盘，所述第一连接盘17、第二连接盘及实验构件1上均设置有预留孔洞，通过第一连接件11依次穿过第一连接盘17、实验构件1及第二连接件12上的预留孔洞实现所述上端约束构件2与下端约束构件3对实验构件1的夹紧；还包括上部力传感器4、下部力传感器5以及反力架6；所述上部力传感器4连接于所述上端约束构件2及反力架6之间，所述下部力传感器5连接于所述下端约束构件3与反力架6之间；所述上部力传感器4及下部力传感器5均连接有数据处理模块。所述上端约束构件2以及下端约束构件3的左右两侧均设置有左连接钢板13及右连接钢板14；所述右连接钢板14固定连接有上部力传感器4及下部力传感器5；通过第二连接件12穿过所述左连接钢板13及右连接钢板14上的预留孔洞实现左连接钢板13及右连接钢板14对上端约束构件2及下端约束构件3的夹紧固定。

所述上部力传感器4及下部力传感器5远离右连接钢板14的一端还固定连接有反力架连接钢板15；第三连接件16依次穿过所述反力架连接钢板15及反力架6上的预留孔洞实现所述上部力传感器4及下部力传感器5与反力架6的固定连接。

所述支撑框架包括水平设置的框架梁7以及竖直设置于所述框架梁7两侧的框架柱8；所述实验构件1设置有所述框架梁7上。

所述框架梁7与实验构件1之间还设置双层钢垫板9，所述双层钢垫板9之间还设置有钢滚轴10。在本实施例中，所述预留孔洞具体均为螺栓孔。

一种粱端水平约束力的测试方法，采用了上述的粱端水平约束力的测试装置；包括以下步骤：

(1)加工试验构件；根据试验目的，加工制作T形截面的钢结构梁或组合结构梁或混凝土梁，即试验构件；制作时，在所述实验构件1上与所述上部约束构件及下部约束构件上的预留孔洞上下相应的位置设置预留孔洞；以便后期安装时通过；制作时还需对梁端部的箍筋进行局部加密，确保实验构件1破坏位置不在开孔位置，从而使保证测量精度和稳定性。

(2)加工支承框架；支承框架由框架梁7及框架柱8连接而成；根据试验要求，按照国家标准《混凝土结构试验方法标准》(GB/T50152-2012)建议的支座形式安装支座。首先将钢滚轴10焊接到双层钢垫板9的下部钢垫板上，然后将此整体间隔性点焊到支承框架的框架梁7的上表面上，最后将双层钢垫板9的上部钢垫板预放置于钢滚轴10的上部；

(3)将试验构件吊装至支承框架上；

(4)安装并调试约束系统；上端约束构件2和下端约束构件3是由热轧H型钢2-1和钢板2-2焊接而成；其中钢板上带有四个预留孔洞即螺栓孔；安装过程：

1)在试验构件的端部区域用细沙找平；

2)将上端约束构件2放置于实验构件1的表面，将上端约束构件2的预留孔洞与实验构件1上的预留孔洞对齐；将第一连接件11即加长螺栓伸入预留孔洞；加长螺栓的下部通过下端约束构件3的预留孔洞，并将底部螺帽拧紧；

3)在两块带有预留孔洞的左连接钢板13及右连接钢板14分别放置于上端约束构件2及下端约束构件3的两侧，并将预留孔洞对其；将第二连接件12即加长螺栓伸入预留孔洞，并将螺帽拧紧；

4)将反力架6上的预留孔洞与反力架连接钢板15的预留孔洞对齐，将第三连接件16即螺栓伸入预留孔洞并将螺帽拧紧；

5)将上部力传感器4及下部力传感器5安装在反力架6与上端约束构件2及下端约束构件3之间；

6)将力部传感器的数据采集线与数据处理模块连接，并进行初步的调试；

7)约束系统安装完成；

(5)调试完毕后，通过设置上部力传感器4及下部力传感器5，检测试验过程中梁端水平约束力的变化过程，从而掌握梁端水平约束力的情况；

(6)分析处理试验数据，总结试验现象。

本发明提供了一种粱端水平约束力的测试装置及粱端水平约束力的测试方法，本发明设计的试验装置制作简单、操作方便，且上下分离，易于安装。本装置适用性广，可以适用于矩形截面、T形截面的试验梁。本装置的经济性好，相比将端部约束装置和混凝土试件浇筑制作为一体，本装置费用较低，且可重复利用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (7)

1.一种粱端水平约束力的测试装置，其特征在于包括上端约束构件、下端约束构件以及支撑框架；所述支撑框架支撑待测粱端的实验构件，所述实验构件的末端设置于所诉上端约束构件与下端约束构件之间；

所述上端约束构件设置有第一连接盘，所述下端约束构件设置有第二连接盘，所述第一连接盘、第二连接盘及实验构件上均设置有预留孔洞，通过第一连接件依次穿过第一连接盘、实验构件及第二连接件上的预留孔洞实现所述上端约束构件与下端约束构件对实验构件的夹紧；

还包括上部力传感器、下部力传感器以及反力架；所述上部力传感器连接于所述上端约束构件及反力架之间，所述下部力传感器连接于所述下端约束构件与反力架之间；所述上部力传感器及下部力传感器均连接有数据处理模块。

2.根据权利要求1所述的粱端水平约束力的测试装置，其特征在于，所述上端约束构件以及下端约束构件的左右两侧均设置有左连接钢板及右连接钢板；所述右连接钢板固定连接有上部力传感器及下部力传感器；通过第二连接件穿过所述左连接钢板及右连接钢板上的预留孔洞实现左连接钢板及右连接钢板对上端约束构件及下端约束构件的夹紧固定。

3.根据权利要求2所述的粱端水平约束力的测试装置，其特征在于，所述上部力传感器及下部力传感器远离右连接钢板的一端还固定连接有反力架连接钢板；第三连接件依次穿过所述反力架连接钢板及反力架上的预留孔洞实现所述上部力传感器及下部力传感器与反力架的固定连接。

4.根据权利要求3所述的粱端水平约束力的测试装置，其特征在于，所述支撑框架包括水平设置的框架梁以及竖直设置于所述框架梁两侧的框架柱；所述实验构件设置有所述框架梁上。

5.根据权利要求4所述的粱端水平约束力的测试装置，其特征在于，所述框架梁与实验构件之间还设置双层钢垫板，所述双层钢垫板之间还设置有钢滚轴。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的粱端水平约束力的测试装置，其特征在于，所述预留孔洞具体均为螺栓孔。

7.一种粱端水平约束力的测试方法，其特征在于采用了上述权利要求6所述的粱端水平约束力的测试装置；包括以下步骤：

(1)加工试验构件；根据试验目的，钢结构梁或组合结构梁或混凝土梁，即试验构件；制作时，在所述实验构件上与所述上部约束构件及下部约束构件上的预留孔洞上下相应的位置设置预留孔洞；

(2)加工支承框架；支承框架由框架梁及框架柱连接而成；首先将钢滚轴焊接到双层钢垫板的下部钢垫板上，然后将此整体间隔性点焊到支承框架的框架梁的上表面上，最后将双层钢垫板的上部钢垫板预放置于钢滚轴的上部；

(3)将试验构件吊装至支承框架上；

(4)安装并调试约束系统；上端约束构件和下端约束构件是由热轧H型钢2-1和钢板2-2焊接而成；其中钢板上带有四个预留孔洞；安装过程：

1)在试验构件的端部区域用细沙找平；

2)将上端约束构件放置于实验构件的表面，将上端约束构件的预留孔洞与实验构件上的预留孔洞对齐；将第一连接件即加长螺栓伸入预留孔洞；加长螺栓的下部通过下端约束构件的预留孔洞，并将底部螺帽拧紧；

3)在两块带有预留孔洞的左连接钢板及右连接钢板分别放置于上端约束构件及下端约束构件的两侧，并将预留孔洞对其；将第二连接件即加长螺栓伸入预留孔洞，并将螺帽拧紧；

4)将反力架上的预留孔洞与反力架连接钢板的预留孔洞对齐，将第三连接件即螺栓伸入预留孔洞并将螺帽拧紧；

5)将上部力传感器及下部力传感器安装在反力架与上端约束构件及下端约束构件之间；

7)将力部传感器的数据采集线与数据处理模块连接，并进行初步的调试；

8)约束系统安装完成；

(5)调试完毕后，通过设置上部力传感器及下部力传感器，检测试验过程中梁端水平约束力的变化过程，从而掌握梁端水平约束力的情况；

(6)分析处理试验数据，总结试验现象。

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