CN112213209A - 一种钢筋混凝土构件抗扭试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢筋混凝土构件抗扭试验装置，涉及工程结构试验的技术领域，包括工作台、位移机构、扭转机构及夹紧机构，工作台水平设置，位移机构设有左右镜像对称分布的两个且位于工作台的上方，扭转机构设有左右中心对称分布的两个且分别位于两个位移机构的上方，夹紧机构设有左右镜像对称分布的两个且分别位于两个扭转机构的内侧，其中，两个位移机构用于实现将两个夹紧机构分别套装到一根钢筋混凝土梁构件的两端，两个的夹紧机构用于实现该钢筋混凝土梁构件的两端夹紧，两个的扭转机构用于实现该钢筋混凝土梁构件的整体扭转。本申请具有结构合理、设计巧妙、操作方便特点，可以测量出钢筋混凝土构件的抗扭能力及反复扭转的实验要求。
Description
技术领域
本发明涉及工程结构试验的技术领域，具体涉及一种钢筋混凝土构件抗扭试验装置。
背景技术
现阶段，随着各种桥梁结构中广泛采用预制的钢筋混凝土薄腹梁，结构跨度及宽度不断增大，扭转所产生的影响已达到不可忽视的程度，因此对钢筋混凝土梁构件抗扭性能的试验和理论研究变得极为迫切，而现有对应的抗扭试验研究装置却寥寥无几，对应的抗扭试验研究报告在国内外鲜有报道，各大研究机构也很少进行钢筋混凝土梁构件的抗扭试验。原因在于目前的结构设计一般有抗震要求控制，对称和规则的结构设计扭转影响比较小。再就是抗扭试验的装置十分复杂，造价昂贵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢筋混凝土构件抗扭试验装置，以解决现有技术中导致的上述缺陷。
一种钢筋混凝土构件抗扭试验装置，包括工作台、位移机构、扭转机构及夹紧机构；
所述工作台水平设置且在其下端面均匀安装有福马轮；
所述位移机构设有左右镜像对称分布的两个且位于工作台的上方；
所述扭转机构设有左右中心对称分布的两个且分别位于两个位移机构的上方；
所述夹紧机构设有左右镜像对称分布的两个且分别位于两个扭转机构的内侧；
其中，两个位移机构用于实现将两个夹紧机构分别套装到一根钢筋混凝土梁构件的两端，两个所述的夹紧机构用于实现该钢筋混凝土梁构件的两端夹紧，两个所述的扭转机构用于实现该钢筋混凝土梁构件的整体扭转。
优选的，所述位移机构包括垫高条、滑轨一、位移电机、齿轮一及齿条一，所述垫高条设有若干个且左右朝向间隔安装于工作台的上端面，所述滑轨一对应设有若干个并分别安装于每个垫高条的上端面，所述滑轨一上滑动安装有若干个滑块一，所述滑块一的顶部安装有滑板一，所述位移电机垂直固定于滑板一的顶部，所述齿轮一键连接于位移电机的输出轴上，所述齿条一与滑轨一之间平行设置并安装于工作台的上端面，所述齿轮一与齿条一之间相互啮合。
优选的，所述扭转机构包括支撑板、支撑管、支撑盘、齿圈二、齿条二、滑轨二及千斤顶一，所述支撑板为倒置的“T”字型构造且为双层折叠设计，所述支撑板通过螺钉安装于滑板一的上端面，所述支撑管通过轴承转动安装于支撑板的上部，所述支撑盘同轴安装于支撑管的内端，所述齿圈二安装于支撑盘的边缘，所述齿条二前后朝向且位于齿圈二的下方，所述齿条二的下方设有两根与其平行设置的滑移轨，所述滑移轨的两端分别连接有一个L型的连接片，并将所述的连接片通过螺钉安装于支撑板的内侧，所述滑移轨上滑动安装有若干个C型的滑移片，所述齿条二通过螺钉安装于滑移片的顶部，所述齿条二与齿圈二之间相互啮合，所述滑轨二与滑轨一之间平行设置并安装于工作台的上端面，所述滑轨二上滑动安装有若干个滑块二，所述滑块二的顶部安装有滑板二，所述滑板二前后朝向且朝外悬伸设置，所述滑板二的上端面安装有左右对称分布的两个直角三角形结构的安装架，所述安装架的上部安装有安装板，所述千斤顶一水平朝内安装于安装板的内侧，所述千斤顶一的伸缩端与齿条二的端部抵接。
优选的，所述夹紧机构包括夹紧管、夹紧板、推移板及千斤顶二，所述夹紧管为矩形管并同轴安装于支撑盘的内侧，所述夹紧板设有呈圆心阵列分布的四个且位于夹紧管的内侧，所述夹紧管的四个侧面均设有两条相互平行的安装槽，并在两条安装槽的旁侧设有两对安装耳，所述夹紧板的外侧对应设有两对铰接耳，所述铰接耳与安装耳之间设有铰接条，所述铰接条贯穿安装槽，所述铰接条的内端通过销轴一与铰接耳连接，所述铰接条的外端通过销轴二与安装二连接，所述夹紧板的外侧靠近支撑盘的一端焊接有安装块，所述安装块靠近支撑盘的一侧安装有球形的接触块，所述推移板为“十”字型构造且滑动安装于夹紧管的内侧，所述推移板的内侧设有半球形的推移槽，所述接触块滑动安装于推移槽中，所述支撑管的外侧设有与其同轴设置的连接板，所述连接板与支撑管之间通过若干个呈圆心阵列分布的连接柱连接，所述千斤顶二同轴安装于连接板的内侧，所述千斤顶二的伸缩端与推移板的外侧中心抵接。
优选的，所述滑轨一和滑轨二均为燕尾型导轨。
优选的，所述安装块与夹紧板为锻造一体件。
本发明的优点：这种钢筋混凝土构件抗扭实验加载装置在实际应用时：先通过外设的吊装机构将钢筋混凝土梁构件吊装至左右两个夹紧管之间，再通过位移电机经齿轮一及齿条一传动后，带动滑板一及夹紧管朝钢筋混凝土梁构件的端部进行移动，直至两个夹紧管完全套装到钢筋混凝土梁构件的两端，再通过千斤顶二的伸缩端的伸长推动推移板朝内移动，带动四个夹紧板朝内聚拢，直至四个夹紧板完全夹牢钢筋混凝土梁构件的端部，再通过千斤顶一的伸缩端的伸长推动齿条二以预设固定的位移增量进行移动，进而带动齿圈二以固定的旋转角增量进行旋转，进而带动钢筋混凝土梁构件以固定的扭转角增量进行扭转，直至钢筋混凝土梁构件发生破坏，最后，观察并记录千斤顶一的伸缩端的伸缩量，进而计算出钢筋混凝土梁构件的扭转角度及临界扭矩，分析和对比出不同钢筋混凝土梁构件的抗扭能力。综上所述，本发明中的钢筋混凝土构件抗扭实验加载装置具有结构合理、设计巧妙、操作方便特点，另外该抗扭实验装置也具有一定的适应性，可以测量不同矩形截面的钢筋混凝土构件，此外，既可以相对准确测量出钢筋混凝土构件的抗扭能力，又可以满足对钢筋混凝土构件反复扭转的实验要求。
附图说明
图1为本发明整体三维的结构示意图。
图2为本发明整体正视的结构示意图。
图3为本发明整体俯视的结构示意图。
图4为本发明中的位移机构和扭转机构的结构示意图。
图5和图6为本发明中的夹紧机构的结构示意图。
图7为夹紧机构中的夹紧板和推移板的结构示意图。
其中：
1-工作台；
2-位移机构；201-垫高条；202-滑轨一；203-滑块一；204-滑板一；205-位移电机；206-齿轮一；207-齿条一；
3-扭转机构；301-支撑板；302-支撑管；303-支撑盘；304-齿圈二；305-齿条二；306-滑移轨；307-连接片；308-滑移片；309-滑轨二；310-滑块二；311-滑板二；312-安装架；313-安装板；314-千斤顶一；
4-夹紧机构；401-夹紧管；401a-安装槽；401b-安装耳；402-夹紧板；402a-铰接耳；403-铰接条；404-销轴一；405-销轴二；406-安装块；407-接触块；408-推移板；408a-推移槽；409-连接柱；410-连接板；411-千斤顶二；
5-福马轮。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图7所示，一种钢筋混凝土构件抗扭试验装置，包括工作台1、位移机构2、扭转机构3及夹紧机构4；
所述工作台1水平设置且在其下端面均匀安装有福马轮5；
所述位移机构2设有左右镜像对称分布的两个且位于工作台1的上方；
所述扭转机构3设有左右中心对称分布的两个且分别位于两个位移机构2的上方；
所述夹紧机构4设有左右镜像对称分布的两个且分别位于两个扭转机构2的内侧；
其中，两个位移机构2用于实现将两个夹紧机构4分别套装到一根钢筋混凝土梁构件的两端，两个所述的夹紧机构4用于实现该钢筋混凝土梁构件的两端夹紧，两个所述的扭转机构3用于实现该钢筋混凝土梁构件的整体扭转。
在本发明中，所述位移机构2包括垫高条201、滑轨一202、位移电机205、齿轮一206及齿条一207，所述垫高条201设有若干个且左右朝向间隔安装于工作台1的上端面，所述滑轨一202对应设有若干个并分别安装于每个垫高条201的上端面，所述滑轨一202上滑动安装有若干个滑块一203，所述滑块一203的顶部安装有滑板一204，所述位移电机205垂直固定于滑板一204的顶部，所述齿轮一206键连接于位移电机205的输出轴上，所述齿条一207与滑轨一202之间平行设置并安装于工作台1的上端面，所述齿轮一206与齿条一207之间相互啮合。通过位移电机205经齿轮一206及齿条一207传动后，可带动滑板一202及其上的扭转机构3及夹紧机构4进行左右移动。
在本发明中，所述扭转机构3包括支撑板301、支撑管302、支撑盘303、齿圈二304、齿条二305、滑轨二309及千斤顶一314，所述支撑板301为倒置的“T”字型构造且为双层折叠设计，所述支撑板301通过螺钉安装于滑板一204的上端面，所述支撑管302通过轴承转动安装于支撑板301的上部，所述支撑盘303同轴安装于支撑管302的内端，所述齿圈二304安装于支撑盘303的边缘，所述齿条二305前后朝向且位于齿圈二304的下方，所述齿条二305的下方设有两根与其平行设置的滑移轨306，所述滑移轨306的两端分别连接有一个L型的连接片307，并将所述的连接片307通过螺钉安装于支撑板301的内侧，所述滑移轨306上滑动安装有若干个C型的滑移片308，所述齿条二305通过螺钉安装于滑移片308的顶部，所述齿条二305与齿圈二304之间相互啮合，所述滑轨二309与滑轨一202之间平行设置并安装于工作台1的上端面，所述滑轨二309上滑动安装有若干个滑块二310，所述滑块二310的顶部安装有滑板二311，所述滑板二311前后朝向且朝外悬伸设置，所述滑板二311的上端面安装有左右对称分布的两个直角三角形结构的安装架312，所述安装架312的上部安装有安装板313，所述千斤顶一314水平朝内安装于安装板313的内侧，所述千斤顶一314的伸缩端与齿条二305的端部抵接。通过千斤顶一314可推动齿条二305以预设固定的位移增量进行位移，进而可带动齿圈二304以固定的旋转角增量进行旋转，进而带动钢筋混凝土梁构件以固定的扭转角增量进行扭转。
在本发明中，所述夹紧机构4包括夹紧管401、夹紧板402、推移板408及千斤顶二411，所述夹紧管401为矩形管401并同轴安装于支撑盘303的内侧，所述夹紧板402设有呈圆心阵列分布的四个且位于夹紧管401的内侧，所述夹紧管401的四个侧面均设有两条相互平行的安装槽401a，并在两条安装槽401a的旁侧设有两对安装耳401b，所述夹紧板402的外侧对应设有两对铰接耳402a，所述铰接耳402a与安装耳401b之间设有铰接条403，所述铰接条403贯穿安装槽401a，所述铰接条403的内端通过销轴一404与铰接耳402a连接，所述铰接条403的外端通过销轴二405与安装二401b连接，所述夹紧板402的外侧靠近支撑盘303的一端焊接有安装块406，所述安装块406靠近支撑盘303的一侧安装有球形的接触块407，所述推移板408为“十”字型构造且滑动安装于夹紧管401的内侧，所述推移板408的内侧设有半球形的推移槽408a，所述接触块407滑动安装于推移槽408a中，所述支撑管302的外侧设有与其同轴设置的连接板410，所述连接板410与支撑管302之间通过若干个呈圆心阵列分布的连接柱409连接，所述千斤顶二411同轴安装于连接板410的内侧，所述千斤顶二411的伸缩端与推移板408的外侧中心抵接。通过千斤顶二411可推动推移板408朝内移动，进而带动四个夹紧板402朝内聚拢，接触块407沿着推移槽408a朝内聚拢，进而实现对矩形截面的钢筋混凝土梁构件的居中夹紧，以避免钢筋混凝土梁构件在未被可靠夹紧的情况下就进行扭转，最终影响到实验所得的数据。
在本发明中，所述滑轨一202和滑轨二309均为燕尾型导轨。燕尾型导轨具有导向性好、载荷能力强及抗颠覆力矩的特性。
在本发明中，所述安装块406与夹紧板402为锻造一体件。通过选用锻造一体件，可有效保证保证安装板406与夹紧板402之间的连接可靠性。
在本发明中，这种用于钢筋混凝土构件抗扭实验加载装置的工作原理及工作过程，如下所述：
步骤1：放料：选取无明显裂纹和缺陷的钢筋混凝土梁构件，将钢筋混凝土梁构件利用外设的吊装机构平稳吊装至左右两个夹紧管401之间，尽量使夹紧管401与钢筋混凝土梁构件之间是同轴分布的位置关系；
步骤2：移动：通过位移电机205经齿轮一206及齿条一207传动后，带动滑板一204及夹紧管401朝钢筋混凝土梁构件的端部进行移动，直至两个夹紧管401完全套装到钢筋混凝土梁构件的两端，暂停位移电机205；
步骤3：夹紧：通过千斤顶二411的伸缩端的伸长推动推移板408朝内移动，带动四个夹紧板402朝内聚拢，直至四个夹紧板402完全夹牢钢筋混凝土梁构件的端部，暂停千斤顶二411；
步骤4：扭转：通过千斤顶一314的伸缩端的伸长推动齿条二305以预设固定的位移增量进行移动，进而带动齿圈二304以固定的旋转角增量进行旋转，进而带动钢筋混凝土梁构件以固定的扭转角增量进行扭转，直至钢筋混凝土梁构件发生破坏，暂停千斤顶一314；
步骤5：记录：观察并记录千斤顶一314的伸缩端的伸缩量，进而计算出钢筋混凝土梁构件的扭转角度及临界扭矩。
综上所述，这种钢筋混凝土构件抗扭实验加载装置在实际应用时：先通过外设的吊装机构将钢筋混凝土梁构件吊装至左右两个夹紧管401之间，再通过位移电机205经齿轮一206及齿条一207传动后，带动滑板一204及夹紧管401朝钢筋混凝土梁构件的端部进行移动，直至两个夹紧管401完全套装到钢筋混凝土梁构件的两端，再通过千斤顶二411的伸缩端的伸长推动推移板408朝内移动，带动四个夹紧板402朝内聚拢，直至四个夹紧板402完全夹牢钢筋混凝土梁构件的端部，再通过千斤顶一314的伸缩端的伸长推动齿条二305以预设固定的位移增量进行移动，进而带动齿圈二304以固定的旋转角增量进行旋转，进而带动钢筋混凝土梁构件以固定的扭转角增量进行扭转，直至钢筋混凝土梁构件发生破坏，最后，观察并记录千斤顶一314的伸缩端的伸缩量，进而计算出钢筋混凝土梁构件的扭转角度及临界扭矩，分析和对比出不同钢筋混凝土梁构件的抗扭能力。综上所述，本发明中的钢筋混凝土构件抗扭实验加载装置具有结构合理、设计巧妙、操作方便特点，另外该抗扭实验装置也具有一定的适应性，可以测量不同矩形截面的钢筋混凝土构件，此外，既可以相对准确测量出钢筋混凝土构件的抗扭能力，又可以满足对钢筋混凝土构件反复扭转的实验要求。
因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (6)
1.一种钢筋混凝土构件抗扭试验装置，其特征在于：包括工作台(1)、位移机构(2)、扭转机构(3)及夹紧机构(4)；
所述工作台(1)水平设置且在其下端面均匀安装有福马轮(5)；
所述位移机构(2)设有左右镜像对称分布的两个且位于工作台(1)的上方；
所述扭转机构(3)设有左右中心对称分布的两个且分别位于两个位移机构(2)的上方；
所述夹紧机构(4)设有左右镜像对称分布的两个且分别位于两个扭转机构(2)的内侧；
其中，两个位移机构(2)用于实现将两个夹紧机构(4)分别套装到一根钢筋混凝土梁构件的两端，两个所述的夹紧机构(4)用于实现该钢筋混凝土梁构件的两端夹紧，两个所述的扭转机构(3)用于实现该钢筋混凝土梁构件的整体扭转。
2.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土构件抗扭试验装置，其特征在于：所述位移机构(2)包括垫高条(201)、滑轨一(202)、位移电机(205)、齿轮一(206)及齿条一(207)，所述垫高条(201)设有若干个且左右朝向间隔安装于工作台(1)的上端面，所述滑轨一(202)对应设有若干个并分别安装于每个垫高条(201)的上端面，所述滑轨一(202)上滑动安装有若干个滑块一(203)，所述滑块一(203)的顶部安装有滑板一(204)，所述位移电机(205)垂直固定于滑板一(204)的顶部，所述齿轮一(206)键连接于位移电机(205)的输出轴上，所述齿条一(207)与滑轨一(202)之间平行设置并安装于工作台(1)的上端面，所述齿轮一(206)与齿条一(207)之间相互啮合。
3.根据权利要求2所述的一种钢筋混凝土构件抗扭试验装置，其特征在于：所述扭转机构(3)包括支撑板(301)、支撑管(302)、支撑盘(303)、齿圈二(304)、齿条二(305)、滑轨二(309)及千斤顶一(314)，所述支撑板(301)为倒置的“T”字型构造且为双层折叠设计，所述支撑板(301)通过螺钉安装于滑板一(204)的上端面，所述支撑管(302)通过轴承转动安装于支撑板(301)的上部，所述支撑盘(303)同轴安装于支撑管(302)的内端，所述齿圈二(304)安装于支撑盘(303)的边缘，所述齿条二(305)前后朝向且位于齿圈二(304)的下方，所述齿条二(305)的下方设有两根与其平行设置的滑移轨(306)，所述滑移轨(306)的两端分别连接有一个L型的连接片(307)，并将所述的连接片(307)通过螺钉安装于支撑板(301)的内侧，所述滑移轨(306)上滑动安装有若干个C型的滑移片(308)，所述齿条二(305)通过螺钉安装于滑移片(308)的顶部，所述齿条二(305)与齿圈二(304)之间相互啮合，所述滑轨二(309)与滑轨一(202)之间平行设置并安装于工作台(1)的上端面，所述滑轨二(309)上滑动安装有若干个滑块二(310)，所述滑块二(310)的顶部安装有滑板二(311)，所述滑板二(311)前后朝向且朝外悬伸设置，所述滑板二(311)的上端面安装有左右对称分布的两个直角三角形结构的安装架(312)，所述安装架(312)的上部安装有安装板(313)，所述千斤顶一(314)水平朝内安装于安装板(313)的内侧，所述千斤顶一(314)的伸缩端与齿条二(305)的端部抵接。
4.根据权利要求3所述的一种钢筋混凝土构件抗扭试验装置，其特征在于：所述夹紧机构(4)包括夹紧管(401)、夹紧板(402)、推移板(408)及千斤顶二(411)，所述夹紧管(401)为矩形管(401)并同轴安装于支撑盘(303)的内侧，所述夹紧板(402)设有呈圆心阵列分布的四个且位于夹紧管(401)的内侧，所述夹紧管(401)的四个侧面均设有两条相互平行的安装槽(401a)，并在两条安装槽(401a)的旁侧设有两对安装耳(401b)，所述夹紧板(402)的外侧对应设有两对铰接耳(402a)，所述铰接耳(402a)与安装耳(401b)之间设有铰接条(403)，所述铰接条(403)贯穿安装槽(401a)，所述铰接条(403)的内端通过销轴一(404)与铰接耳(402a)连接，所述铰接条(403)的外端通过销轴二(405)与安装二(401b)连接，所述夹紧板(402)的外侧靠近支撑盘(303)的一端焊接有安装块(406)，所述安装块(406)靠近支撑盘(303)的一侧安装有球形的接触块(407)，所述推移板(408)为“十”字型构造且滑动安装于夹紧管(401)的内侧，所述推移板(408)的内侧设有半球形的推移槽(408a)，所述接触块(407)滑动安装于推移槽(408a)中，所述支撑管(302)的外侧设有与其同轴设置的连接板(410)，所述连接板(410)与支撑管(302)之间通过若干个呈圆心阵列分布的连接柱(409)连接，所述千斤顶二(411)同轴安装于连接板(410)的内侧，所述千斤顶二(411)的伸缩端与推移板(408)的外侧中心抵接。
5.根据权利要求3所述的一种钢筋混凝土构件抗扭试验装置，其特征在于：所述滑轨一(202)和滑轨二(309)均为燕尾型导轨。
6.根据权利要求4所述的一种钢筋混凝土构件抗扭试验装置，其特征在于：所述安装块(406)与夹紧板(402)为锻造一体件。
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Denomination of invention: A torsional test device for reinforced concrete components Effective date of registration: 20230601 Granted publication date: 20220909 Pledgee: Bank of Jiangsu Co.,Ltd. Nantong Branch Pledgor: Nantong Huarong Construction Group Co.,Ltd. Registration number: Y2023320000302 |
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