CN111665125A - 一种新型弯剪往复荷载试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型弯剪往复荷载试验装置，属于试验加载装置技术领域，包括加载架部分，由L形钢架(1)和钢梁(5)组成，钢梁(5)一侧固定在垂直钢架上，两端设有多个孔洞。主动加载部分，由作动器(2)、钢梁(3)和钢梁(4)组成。作动器与钢梁(3)通过高强螺栓连接，钢梁(3)与钢梁(4)通过高强螺杆连接。试件部分，设于L形钢架横向钢架和刚性地面之间。辅助加载部分，由地锚螺栓(11)、槽道(12)、钢梁(7)、钢梁(8)、钢梁(6)、滑动支座(9)、U形钢架(10)组成，试件与槽道通过地锚螺栓连接，与L形钢架通过高强螺杆连接。本发明装置安装简便，操作简单，拆卸方便，能够较好地模拟柱、剪力墙和连梁试件开展低周往复荷载试验的边界条件。

Description

一种新型弯剪往复荷载试验装置

技术领域

本发明属于试验加载装置技术领域，尤其涉及一种安装便利，操作简单的施加弯剪往复荷载的试验装置。

背景技术

随着我国综合国力的增长，人口的日益密集，高层和超高层建筑得到了长足的发展。在高层建筑中，混凝土柱、连梁、剪力墙的设计要求逐渐提高。此类构件作为建筑中的主要抗侧力结构形式之一，不仅承受风和地震作用引起的侧向荷载，同时还要承受来自结构自重和各楼层活荷载等的垂直荷载，其抗震性能的研究一直受到工程领域的重视。为了能够较好的利用此类抗震构件，揭示此类构件的抗震机理，需要对其进行往复荷载试验研究。

目前，弯剪往复荷载试验没有一个统一、规范标准并且具体的试验方法可遵循，因而存在往复荷载试验过程操作复杂且试验结果误差较大等诸多问题，比如试件制作误差较大，导致预先设计制作的加载装置与试件不匹配或安装复杂。目前缺少一种结构设计合理、现场安装及操作简便且试验结果准确可靠的弯剪往复荷载试验装置，能够高效、简便且高质量完成弯剪往复荷载试验任务。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种安装便利，操作简单的施加弯剪往复荷载的试验装置，对试件施加弯剪位移。

技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：一种施加弯剪往复荷载的试验装置，该装置能够对柱、剪力墙和连梁试件施加弯剪切位移，其特征在于：具体包括加载架部分、主动加载部分、试件部分和辅助加载部分。

所述的加载架部分包括L形钢架1和钢梁5。所述的L形钢架1包括横向钢架部分和竖向钢架部分。所述的钢梁5一侧固定在竖向钢架上，两端设有多个孔洞。

所述的主动加载部分包括作动器2、钢梁3和钢梁4。所述的作动器2、钢梁3、钢梁4通过高强螺杆连接，具体为：所述的作动器2的加载头与钢梁3通过高强螺栓连接后，四根高强螺杆在L形钢架1竖向部分端部的两侧将两块相对的钢梁3和钢梁4连接，作动器2高度可以调整，该装置主要通过作动器2施加水平位移。

所述的试件部分，设于L形钢架1横向钢架和刚性地面14之间。钢梁7与钢梁8通过螺杆连接，将L形钢架1与试件13夹在中间，刚性地面14内的槽道12与试件13之间通过地锚螺栓11连接，钢梁5与钢梁6通过螺杆连接将试件夹住，使L形钢架1、试件13与刚性地面14成为一个整体，在作动器2施加荷载时，通过L形钢架传递剪力到试件13上，保证试件承受水平剪力和弯矩。

所述的辅助加载部分包括槽道12、钢梁7、钢梁8、钢梁6、滑动支座9、U形钢架10。所述的滑动支座9设于钢梁7中部，用于调节钢梁7在L形钢架1上的位置。所述的钢梁6通过U形钢架10挂在L形钢架1横向钢梁的翼缘上，起到试件更换工作的便利化。

进一步的，所述的各部分中连杆连接部分设有螺纹，长度可调，从而实现试件跨高比的调整。

本装置作动器2中心与试件13中心在一条直线上，通过L形钢架1传递水平作用力，保证试件13承受水平剪切荷载。

本发明的有益效果是：(1)可以实现对试件施加弯剪位移。(2)根据实验内容的需要，通过调整作动器与L形钢架高度，并相应改变钢梁7、钢梁8、钢梁6以及相关配件的连接，可灵活实现试装置高度的调整，对多种高度试件施加弯剪位移，可以实现安装便利，操作简单。(3)由于试件与L形钢架通过高强螺杆连接，试件与槽道通过地锚螺栓连接，当试件破坏时，可以快速方便地安装下一个试件，既省时又经济。

附图说明

图1为试验加载装置的主视示意图；

图2为L形钢架1的结构示意图；

图3是钢梁6的结构示意图；

图4是钢梁7的结构示意图；

图5是钢梁8的结构示意图；

图6是滑动支座9的结构示意图；

图7是U形钢架10的结构示意图。

图中：1L形钢架；2作动器；3钢梁；4钢梁；5钢梁；6钢梁；7钢梁；8钢梁；9滑动支座；10U形钢架；11地锚螺栓；12槽道；13试件；14刚性地面；15反力墙。

具体实施方式

本发明能通过作动器、L形钢架、试件、钢梁3、钢梁4、钢梁5、钢梁6、钢梁7、钢梁8、连杆以及相关配件的连接，组成一种对试件施加弯剪位移的试验加载装置，下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种安装便利，操作简单的施加弯剪加载的试验装置，该装置能够对多种跨高比的混凝土柱、剪力墙或连梁试件施加弯剪位移，以下为具体结构描述：

当该试验加载装置对试件施加弯剪位移时，所述的试验加载装置如图1所示，L形钢架1；作动器2；钢梁3；钢梁4；钢梁5；钢梁6；钢梁7；钢梁8；滑动支座9；U形钢架10；地锚螺栓11；槽道12；试件13；刚性地面14；反力墙15。

所述的作动器2的加载头与钢梁3通过螺栓连接，再用四根高强螺杆在L形钢架1竖向部分端部的两侧将两块相对的钢梁3和钢梁4连接，将L形钢架垂直端固定在钢梁3和钢梁4中间，作动器2的高度可调节；所述的钢梁7与钢梁8，钢梁5与钢梁6均通过高强螺杆连接，槽道12与试件13通过地锚螺栓11连接，使L形钢架1、试件13和刚性地面14成一个整体，在作动器施加荷载时，通过L形钢架传递剪力到试件上，保证试件承受水平剪力和弯矩；所述的钢梁6上部通过两个U形钢架10将钢梁6挂在L形钢架翼缘上，U形钢架上一侧有一个平动滑轮，可实现钢梁6在L形钢架1下翼缘上的滑动，U形钢架10与钢梁6通过螺栓连接，可实现拆卸；所述的滑动支座9上设有四个平动滑轮和四个轨道滑轮，平动滑轮保证滑动支座9在L形钢架1上表面的滑动，轨道滑轮以L形钢架1上翼缘为轨道滑动，能够通过上方螺栓调节高度，保证滑动支座9能沿L形钢架1水平钢梁长度方向滑动，并且能够防止钢梁7失去平衡而发生坠落，避免事故发生，滑动支座9通过四根连杆穿过钢梁7两侧的带孔钢板，在带孔钢板与滑动支座9之间设有弹簧，在试验过程中，弹簧处于压缩状态，当钢梁7与钢梁8之间的高强螺杆处于松弛状态时，弹簧可以把钢梁7顶升离开L形钢架1的上表面，可实现钢梁7与钢梁8位置的调节。

本发明解决施加弯剪位移的技术问题所采用的技术方案是：将整个加载装置中施加水平荷载的作动器调整到与连梁的中心同一高度上，这样可以保证对连梁试件施加弯剪位移。试件与L形钢架、刚性地面等加载装置通过高强螺杆连接，从而实现剪力的传递，保证装置的共同工作，并且便于安装、拆换多种跨高比的试件。

如图1～图7所示，安装便利，操作简单的施加弯剪位移的试验加载装置，整个试验装置分为四个部分：第一部分为加载架部分，加载架由L形钢架1和钢梁5组合而成。第二部分为主动加载部分，主动加载部分由作动器2、钢梁3和钢梁4组成。作动器的加载头与转换钢梁3通过螺栓连接，再用四根高强螺杆在L形钢架1竖向部分端部的两侧将两块相对的钢梁3与钢梁4连接，将L形钢架垂直端固定在钢梁3和钢梁4中间(钢梁梁端开有8个孔，便于螺杆穿过，同时利于与不同高度的作动器相连)。第三部分为连梁试件部分，设于L形钢架1横向钢架和刚性地面14之间。钢梁7开有一排孔7-1，钢梁8上与之对应开孔，两者通过螺杆连接，将L形钢架1与试件13夹在中间，刚性地面14内的槽道12与试件13之间通过地锚螺栓11连接，钢梁5与钢梁6通过螺杆连接将试件固定，使L形钢架1、试件13与刚性地面14成为一个整体，在作动器2施加荷载时，通过L形钢架传递剪力到试件13上，保证剪力墙试件承受水平剪力和弯矩。第四部分为辅助加载部分。辅助加载部分包括地锚螺栓11、槽道12、钢梁7、钢梁8、钢梁6、滑动支座9。所述的滑动支座9设于钢梁7中部，用于调节钢梁7在L形钢架1上的位置。所述的钢梁6通过滑轮挂在L形钢架1水平钢梁的翼缘上，起到试件更换工作的便利化。

如图2、图3所示，L形钢架上的钢梁5和钢梁6均开有两排圆孔，便于用高强螺杆相连固定，以便对试件施加往复荷载，同时适应不同宽度的试件试验。

如图4、图5所示，钢梁7和钢梁8均开有一排圆孔7-1，便于用高强螺杆相连固定，同时适应不同宽度的试件试验。

如图1、图2、图3、图3、图4、图5所示，试件13与槽道12通过地锚螺栓连接，与L型钢架1通过高强螺杆连接，借由高强螺杆传递剪力，从而保证连接处有足够的抗剪承载力；钢梁6上开有两排圆孔6-1，上方固定有四根端部有螺纹的连杆6-2，用于与U形钢架连接。

如图1、图6所示，滑动支座9上设有四个平动滑轮9-1和四个轨道滑轮9-2，平动滑轮保证滑动支座9在L形钢架1上表面的滑动，轨道滑轮以L形钢架1上翼缘为轨道滑动，能够通过上方螺栓9-5调节高度，保证滑动支座9能沿L形钢架1横向钢梁长度方向滑动，并且能够防止钢梁7失去平衡而发生坠落，避免事故发生，滑动支座9通过四根连杆9-4穿过钢梁7两侧的带孔钢板7-2，在带孔钢板与滑动支座9之间设有弹簧9-3，同侧轨道滑轮下方设置连杆9-6，用于加强滑动支座的稳定性，在试验过程中，弹簧处于压缩状态，当钢梁7与钢梁8之间的高强螺杆处于松弛状态时，弹簧可以把钢梁7顶升离开L形钢架1的上表面，滑动滑动支座，可实现钢梁7与钢梁8位置的调节。

如图1、图7所示，钢梁6上部通过两个U形钢架10将钢梁6挂在L形钢架翼缘上，U形钢架上钢臂10-1一侧有一个平动滑轮10-2，可实现钢梁6在L形钢架1下翼缘上的滑动，U形钢架10预留孔洞10-3，与钢梁6通过螺栓连接，可实现拆卸。

本装置的安装工作过程为：

(1)吊车吊装试件到指定位置，通过地锚螺栓11将试件13与槽道12固定。

(2)吊车吊装L形钢架1置于试件13上方，使其横向钢架下表面接触试件13上表面和钢梁5接触试件侧面。

(3)吊车吊装钢梁6至L形钢架1横向钢架下翼缘处，安装U形钢架，使滑轮在翼缘上方，保证其能够在翼缘上沿滑动。在钢梁6与钢梁5相对的孔洞中插入4根长螺杆并且用螺栓拧紧，用于限制L形钢架位置。

(4)吊车吊装滑动支座在L形钢架1上表面，使两侧的轨道滑轮卡进L形钢架1横向钢梁上翼缘，调节轨道滑轮高度，使其能够沿横向钢架长度方向上自由滑动。

(5)吊车吊装钢梁7至滑动支座9上面，使滑动支座的4根长杆穿进钢梁7两侧预留的孔洞。滑动两个滑动支座至试件两端，找到合适试验位置，调节滑动支座上的螺栓，使轨道滑轮固定在翼缘上，用于限制钢梁7的位置。

(6)吊车吊装钢梁8，使其位于钢梁7正下方，在钢梁7与钢梁8之间插入长螺杆并用螺栓拧紧。此时试件与L型钢架连接完毕，L形钢架、刚性地面、钢梁7、钢梁8、钢梁6成为一个整体。

(7)吊车吊装钢梁3，使钢梁3与作动器2相连，控制作动器，使钢梁3与L型钢架1接触后用长螺杆将相对的钢梁4相连，加载装置安装完毕。通过控制作动器2实现对多种跨高比试件施加剪切位移。

(8)试件13的中点与作动器2加载中心在一条直线上，从而保证试件13受剪力。

(9)拆换试件时，L型钢架由两组环链葫芦悬挂于门式反力架横梁上，可控制L形钢架的高度和角度姿态。安装新试件时先拆除钢梁5与钢梁6之间的连杆，钢梁7与钢梁8之间的连杆松动但不拆除，松动滑动支座，把支座推至两端，将试件释放，固定钢梁6和滑动支座防止晃动伤人；将L形钢架升高，利用吊车将试件吊入钢架下，用地锚螺栓将试件锚固于刚性地面上，其余步骤参考(2)～(7)即可。

本装置的工作过程：主动施加荷载部分的作动器向L形钢架施加水平位移，使得加载架部分承受剪力，通过高强螺杆和钢梁6传递到试件上，因为作动器中心与连梁中心在一条直线上，可以保证连梁承受弯剪荷载。

采用以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不限于本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有任何更改或变化，凡在发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等价替换、改进，均应包含在发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型弯剪往复荷载试验装置，该装置能够较好地模拟柱、剪力墙和连梁试件开展低周往复荷载试验的边界条件，其特征在于：具体包括加载架部分、主动加载部分、试件部分和辅助加载部分，所述的加载架部分包括L形钢架(1)和钢梁(5)，所述的L形钢架(1)包括横向钢架部分和竖向钢架部分，所述的钢梁(5)一侧固定在竖向钢架上，两端设有多个孔洞；所述的主动加载部分包括作动器(2)、钢梁(3)、钢梁(4)，所述的作动器与钢梁(3)通过高强螺栓连接，然后用四根高强螺杆在L形钢架(1)竖向部分端部的两侧将两块相对的钢梁(3)和钢梁(4)连接，将L形钢架垂直端固定在钢梁(3)与钢梁(4)中间，作动器(2)的高度可调节；所述的辅助加载部分包括槽道(12)、钢梁(7)、钢梁(8)、钢梁(6)、滑动支座(9)、U形钢架(10)，所述的钢梁(5)与钢梁(6)，钢梁(7)与钢梁(8)通过高强螺杆连接，槽道(12)与试件(13)通过地锚螺栓(11)连接，使L形钢架(1)、试件(13)和刚性地面(14)成一个整体，在作动器施加荷载时，通过L形钢架传递剪力到试件上，保证试件承受弯剪位移，所述的滑动支座(9)设于钢梁(7)中部，用于调节钢梁(7)在L形钢架(1)上的位置，滑动支座(9)上设有四个平动滑轮和四个轨道滑轮，平动滑轮保证滑动支座(9)在L形钢架(1)上表面的滑动，轨道滑轮以L形钢架(1)上翼缘为轨道滑动，能够通过上方螺栓调节高度，保证滑动支座(9)能沿L形钢架(1)水平钢梁长度方向滑动，并且能够防止钢梁(7)失去平衡而发生坠落，避免事故发生，滑动支座(9)通过四根连杆穿过钢梁(7)两侧的带孔钢板，在带孔钢板与滑动支座(9)之间设有弹簧，在试验过程中，弹簧处于压缩状态，当钢梁(7)与钢梁(8)之间的高强螺杆处于松弛状态时，弹簧可以把钢梁(7)顶升离开L形钢架(1)的上表面，滑动滑动支座，可实现钢梁(7)与钢梁(8)位置的调节，所述的U形钢架(10)与钢梁(6)通过螺栓连接，可实现拆卸，钢梁(6)通过U形钢架(10)挂在L形钢架(1)横向钢梁的翼缘上，起到试件更换工作的便利化。

2.根据权利要求1所述一种新型弯剪往复荷载试验装置，其特征在于：钢梁(5)和钢梁(6)有相对的多排圆孔，用于适应不同尺寸的试件试验。

3.根据权利要求1所述一种新型弯剪往复荷载试验装置，其特征在于：钢梁(7)与钢梁(8)有相对的单排圆孔，但与钢梁(5)和钢梁(6)交叉开孔，避免竖向高强螺杆与横向高强螺杆位置冲突，同时用于适应不同尺寸的试件试验。

4.根据权利要求1所述一种新型弯剪往复荷载试验装置，其特征在于：U形钢架上一侧有一个平动滑轮，可实现钢梁(6)在L形钢架(1)下翼缘上的滑动。

5.根据权利要求1所述一种新型弯剪往复荷载试验装置，其特征在于：滑动支座(9)上的轨道滑轮下部连有钢板，用于增强滑动支座(9)的整体性。

6.一种安装便利，操作简单的施加弯剪荷载的试验装置，本装置的安装工作过程为：

步骤1：吊车吊装试件到指定位置，通过地锚螺栓(11)将试件(13)与槽道(12)固定。

步骤2：吊车吊装L形钢架(1)置于试件(13)上方，使其横向钢架下表面接触试件(13)上表面和钢梁(5)接触试件侧面。

步骤3：吊车吊装钢梁(6)至L形钢架(1)横向钢架下翼缘处，安装U形钢架，使滑轮在翼缘上方，保证其能够在翼缘上沿滑动，在钢梁(6)与钢梁(5)相对的孔洞中插入4根长螺杆并且用螺栓拧紧，用于限制L形钢架位置。

步骤4：吊车吊装滑动支座在L形钢架(1)上表面，使两侧的轨道滑轮卡进L形钢架(1)横向钢梁上翼缘，调节轨道滑轮高度，使其能够沿横向钢架长度方向上自由滑动。

步骤5：吊车吊装钢梁(7)至滑动支座(9)上面，使滑动支座的四根长螺杆穿进钢梁(7)两侧预留的孔洞，滑动两个滑动支座至试件两端，找到合适试验位置，调节滑动支座上的螺栓，使轨道滑轮固定在翼缘上，用于限制钢梁(7)的位置。

步骤6：吊车吊装钢梁(8)，使其位于钢梁(7)正下方，在钢梁(7)与钢梁(8)之间插入长螺杆并用螺栓拧紧，此时试件与L型钢架连接完毕，L形钢架、刚性地面、钢梁(7)、钢梁(8)、钢梁(6)成为一个整体。

步骤7：吊车吊装钢梁(3)，使钢梁(3)与作动器(2)相连，控制作动器，使钢梁(3)与L型钢架(1)接触后用长螺杆将相对的钢梁(4)相连，加载装置安装完毕，通过控制作动器(2)实现对多种跨高比试件施加荷载。

步骤8：试件(13)的中点与作动器(2)加载中心在一条直线上，从而保证试件(13)受剪力，控制作动器，进行试验。

步骤9：拆换试件时，L型钢架由两组环链葫芦悬挂于门式反力架横梁上，可控制L形钢架的高度和角度姿态，安装新试件时先拆除钢梁(5)与钢梁(6)之间的连杆，钢梁(7)与钢梁(8)之间的连杆松动但不拆除，松动滑动支座，把支座推至两端，将试件释放，固定钢梁(6)和滑动支座防止晃动伤人；将L形钢架升高，利用吊车将试件吊入钢架下，用地锚螺栓将试件锚固于刚性地面上，其余步骤参考2～7即可。

Images