CN112924276A - 一种用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置及其应用方法，所述装置包括安装板、两套连接机构、施力机构、若干竖向支撑机构以及动态采集仪，安装板的顶部两端各安装一套连接机构；连接机构包括支撑座以及万向接头，两支撑座相对设置，支撑座的底部与安装板的端部固连，支撑座的顶部可拆卸地安装万向接头；两个所述万向接头上安装有蜂窝拱；施力机构包括竖向加载装置和拉力传感器；竖向支撑机构包括伸缩式支撑装置和检测设置；所述动态采集仪安装在安装板顶部；所述应用方法包括以下步骤：将蜂窝拱固定在连接机构之间，向蜂窝施加竖向载荷，检测蜂窝拱的竖向载荷和侧向位移，并将测得数据传输至动态采集仪。本发明的有益效果是：自动测量蜂窝拱失稳载荷。

Description

一种用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置及其应用方法
技术领域
本发明涉及蜂窝拱技术领域，尤其涉及一种用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置及其应用方法。
背景技术
蜂窝拱在使用前需要对其进行失稳载荷进行测试，由于现有的测试方式需要很多测试机构配合使用，这就导致了测试操作麻烦，使用存在不足。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺点，本发明提出的一种方便对蜂窝拱失稳载荷进行迅速测量、无需很多检测机构配合使用、结构简单使用方便的用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置及应用方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置，其特征在于：包括安装板、两套用于连接蜂窝拱的连接机构、向蜂窝拱施加竖向载荷的施力机构、若干支撑蜂窝拱的竖向支撑机构以及用于收集并处理测量数据的动态采集仪，所述安装板的顶部两端各安装一套所述连接机构；所述连接机构包括支撑座以及万向接头，两个所述支撑座相对设置，并且所述支撑座的底部与所述安装板的端部固连，所述支撑座的顶部可拆卸地安装万向接头；两个所述万向接头上安装有蜂窝拱；所述施力机构包括竖向加载装置和拉力传感器，所述竖向加载装置悬装在所述蜂窝拱下方；所述拉力传感器设置在所述竖向加载装置与所述蜂窝拱之间，用于检测所述竖向加载装置施加的竖向载荷大小；所述竖向支撑机构包括伸缩式支撑装置和检测设置，所述伸缩式支撑装置安装在两连接机构之间的所述安装板顶部，并且每套所述伸缩式支撑装置的顶部均固装一套设于蜂窝拱外部的检测设置，所述检测装置的检测头抵触所述蜂窝拱的侧壁，用于测量蜂窝拱的侧向位移；所述动态采集仪安装在所述安装板的顶部，并且所述拉力传感器的信号输出端、所述检测装置的信号输出端均与所述动态采集仪相应的信号输入端电连接或信号连接。
进一步，所述万向通过锁紧机构安装在所述支撑座的顶部，所述锁紧机构包括安装在万向接头顶部的锁扣、贯穿所述锁扣底部的螺纹套以及穿设在所述螺纹套内的螺纹杆，所述锁扣侧面设有卡口，用于将所述支撑座与万向接头卡在一起；所述螺纹套穿设在所述锁扣的底部；所述螺纹套通过螺纹连接有螺纹杆，所述螺纹杆插入锁扣内部，用于锁紧所述支撑座与万向接头。
进一步，所述万向接头包括第一固定座、第一活动框、第二活动框以及夹紧机构，所述第一固定座通过锁紧机构安装在支撑座顶部，其内部转动连接有第一活动框，所述第一活动框的内部转动连接有第二活动框，所述第二活动框的内部安装有夹紧机构，用于夹紧所述蜂窝拱。
进一步，所述夹紧机构包括至少一根导向轴、一对电动推杆和一对正对布置的夹板，所述导向轴彼此平行地安装在第二活动框内部；所述第二活动框的内壁的两端均安装有电动推杆，并保持所述电动推杆的伸缩端均沿所述导向轴轴向伸缩；所述电动推杆的输出轴安装有夹板，保持两块所述夹板正对，中间留有用于夹紧所述蜂窝拱的夹紧区；所述夹板与导向轴滑动连接。
进一步，在所述蜂窝拱的-1/3、-2/3、跨中、1/3、2/3处各安装一套竖向支撑机构，并在所述蜂窝拱的跨中位置的正下方悬装竖向加载装置。
进一步，所述伸缩式支撑装置包括套筒、活动杆和锁紧螺栓，所述套筒的底部与所述安装板的顶部固连；所述套筒的内部滑动连接有活动杆，所述套筒的侧面设有用于插接锁紧螺栓并与之螺接的螺纹孔；所述活动杆沿轴向开设有若干用于供锁定螺栓通过的限位孔，所述活动杆插入所述套筒内，并通过所述锁紧螺栓与所述套筒锁定。
进一步，所述检测机构包括第二固定座和一对位移传感器，所述第二固定座为U型座，其底部与所述活动杆的顶部固接，所述第二固定座相对的两内壁上均安装位移传感器，两个所述位移传感器的检测头分别抵触所述蜂窝拱的两侧壁；所述位移传感器的信号输出端与所述动态采集仪的信号输入端电连接或信号连接。
进一步，所述竖向加载装置包括挂绳和水桶，所述挂绳的上端连接在所述蜂窝拱的跨中位置处，所述挂绳的下端与所述拉力传感器相连，所述拉力传感器的底部安装有水桶。
一种如本发明所述的用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置的应用方法，包括以下步骤：
S1:根据蜂窝拱的规格调整两个支撑座之间的距离，通过锁紧机构将万向接头固定在支撑座的顶部，旋转螺纹杆，由于螺纹杆在螺纹套内螺纹转动，螺纹杆的顶部与锁扣之间的距离减小，从而将第一固定座与支撑座卡紧，调整万向接头内夹紧机构的角度，使蜂窝拱的两端插入夹紧机构的内部，随后启动电动推杆，使电动推杆的输出轴带动夹板沿着导向轴的轴向运动，两个夹板之间的距离减小，从而将蜂窝拱夹紧；
S2：将伸缩式支撑装置安装在安装板的顶部，调整顶部的检测机构的高度，使检测机构内部的位移传感器的检测头轻顶蜂窝拱的侧面，伸缩式支撑装置和检测机构的数量均为五组，五组检测机构分别检测蜂窝拱的-1/3、-2/3、跨中、1/3、2/3五个位置，测量这五个位置的侧向位移；
S3：将挂绳系在蜂窝拱的跨中部位，拉力传感器和位移传感器均与动态采集仪相连，电脑上实时显示数据，实验过程中对水桶注水，利用拉力传感器测量所受荷载大小，由侧向的位移传感器记录蜂窝拱的侧向位移，分别在-1/3、-2/3、跨中、1/3、2/3处检测侧向位移的变化情况，并将测得数据传输至动态采集仪。
本发明在使用时，根据蜂窝拱的规格调整两个支撑座之间的距离，通过锁紧机构将万向接头固定在支撑座的顶部，即旋转螺纹杆，由于螺纹杆在螺纹套内螺纹转动，螺纹杆的顶部与锁扣之间的距离减小，从而将第一固定座与支撑座卡紧，调整万向接头内夹紧机构的角度，使蜂窝拱的两端插入夹紧机构的内部，随后启动电动推杆，使电动推杆的输出轴带动夹板沿着导向轴的轴向运动，两个夹板之间的距离减小，从而将蜂窝拱夹紧，随后将支撑机构安装在安装板的顶部，调整顶部的检测机构的高度，使检测机构内部的LVDT位移传感器的检测头轻顶蜂窝拱的侧面，支撑机构和检测机构的数量均为五组，五组检测机构分别检测蜂窝拱的-2/3、-1/3、跨中、1/3、2/3五个位置，测量这五个位置的侧向位移，将挂绳系在蜂窝拱的跨中部位，拉力传感器和LVDT位移传感器均与动态采集仪相连，电脑上实时显示数据，实验过程中利用小型水泵对水桶注水，利用拉力传感器测量所受荷载大小，在失稳前，随着荷载的增加，蜂窝拱的失稳效果不明显，当荷载接近临界值时，拱快速侧向失稳，由侧向的LVDT位移传感器记录钢拱的侧向位移。分别在-2/3、-1/3、跨中、1/3、2/3/处检测侧向位移的变化情况，测得数据提高动态采集仪传递到计算机中，使用十分方便。
本发明的有益效果是：方便对蜂窝拱失稳载荷进行迅速测量，无需很多检测机构配合使用，结构简单使用方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的锁紧机构的整体图；
图3为本发明的万向接头的整体图；
图4为本发明的支撑机构的部分剖视图；
图5为本发明的检测机构的侧视图；
图6为本发明的夹紧机构的安装示意图。
图中：1安装板、2支撑座、3锁紧机构、31锁扣、32螺纹套、33螺纹杆、4万向接头、41第一固定座、42第一活动框、43第二活动框、44夹紧机构、441导向轴、442电动推杆、443夹板、5蜂窝拱、6挂绳、7压力传感器、8水桶、9伸缩式支撑装置、91套筒、92活动杆、93锁紧螺栓、10检测机构、101第二固定座、102位移传感器。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。
参照附图：
实施例1本发明所述的一种用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置，包括安装板1、两套用于连接蜂窝拱5的连接机构、向蜂窝拱5施加竖向载荷的施力机构、若干支撑蜂窝拱5的竖向支撑机构以及用于收集并处理测量数据的动态采集仪11，所述安装板1的顶部两端各安装一套所述连接机构；所述连接机构包括支撑座2以及万向接头4，两个所述支撑座2相对设置，并且所述支撑座2的底部与所述安装板1的端部固连，所述支撑座2的顶部可拆卸地安装万向接头4；两个所述万向接头4上安装有蜂窝拱5；所述施力机构包括竖向加载装置和拉力传感器7，所述竖向加载装置悬装在所述蜂窝拱5下方；所述拉力传感器7设置在所述竖向加载装置与所述蜂窝拱5之间，用于检测所述竖向加载装置施加的竖向载荷大小；所述竖向支撑机构包括伸缩式支撑装置9和检测设置10，所述伸缩式支撑装置安装在两连接机构之间的所述安装板1顶部，并且每套所述伸缩式支撑装置9的顶部均固装一套设于蜂窝拱5外部的检测设置10，所述检测装置10的检测头抵触所述蜂窝拱5的侧壁，用于测量蜂窝拱5的侧向位移；所述动态采集仪11安装在所述安装板1的顶部，并且所述拉力传感器7的信号输出端、所述检测装置10的信号输出端均与所述动态采集仪11相应的信号输入端电连接或信号连接。
进一步，所述万向通过锁紧机构3安装在所述支撑座2的顶部，所述锁紧机构3包括安装在万向接头4顶部的锁扣31、贯穿所述锁扣31底部的螺纹套32以及穿设在所述螺纹套32内的螺纹杆33，所述锁扣31侧面设有卡口，用于将所述支撑座2与万向接头4卡在一起；所述螺纹套32穿设在所述锁扣31的底部；所述螺纹套32通过螺纹连接有螺纹杆33，所述螺纹杆33插入锁扣31内部，用于锁紧所述支撑座2与万向接头4。
进一步，所述万向接头4包括第一固定座41、第一活动框42、第二活动框43以及夹紧机构44，所述第一固定座41通过锁紧机构3安装在支撑座2顶部，其内部转动连接有第一活动框42，所述第一活动框42的内部转动连接有第二活动框43，所述第二活动框43的内部安装有夹紧机构44，用于夹紧所述蜂窝拱5。
进一步，所述夹紧机构44包括至少一根导向轴441、一对电动推杆442和一对正对布置的夹板443，所述导向轴441彼此平行地安装在第二活动框43内部；所述第二活动框43的内壁的两端均安装有电动推杆442，并保持所述电动推杆442的伸缩端均沿所述导向轴441轴向伸缩；所述电动推杆442的输出轴安装有夹板443，保持两块所述夹板443正对，中间留有用于夹紧所述蜂窝拱5的夹紧区；所述夹板443与导向轴441滑动连接。
进一步，在所述蜂窝拱5的-1/3、-2/3、跨中、1/3、2/3处各安装一套竖向支撑机构，并在所述蜂窝拱5的跨中位置的正下方悬装竖向加载装置。
进一步，所述伸缩式支撑装置9包括套筒91、活动杆92和锁紧螺栓93，所述套筒91的底部与所述安装板1的顶部固连；所述套筒91的内部滑动连接有活动杆92，所述套筒91的侧面设有用于插接锁紧螺栓93并与之螺接的螺纹孔；所述活动杆92沿轴向开设有若干用于供锁定螺栓93通过的限位孔，所述活动杆92插入所述套筒91内，并通过所述锁紧螺栓93与所述套筒91锁定。
进一步，所述检测机构10包括第二固定座101和一对位移传感器102，所述第二固定座101为U型座，其底部与所述活动杆92的顶部固接，所述第二固定座101相对的两内壁上均安装位移传感器102，两个所述位移传感器102的检测头正对，分别抵触所述蜂窝拱5的两侧壁；所述位移传感器102的信号输出端与所述动态采集仪的信号输入端电连接或信号连接。
进一步，所述竖向加载装置包括挂绳6和水桶8，所述挂绳6的上端连接在所述蜂窝拱5的跨中位置处，所述挂绳6的下端与所述拉力传感器7相连，所述拉力传感器7的底部安装有水桶8。
优选的，所述位移传感器102为LVDT位移传感器。
优选的，所述锁扣31为一带缺口的矩形框，并且所述矩形框带缺口的一边与所述螺纹杆33正对。
实施例2一种如本发明所述的用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置的应用方法，包括以下步骤：
S1:根据蜂窝拱5的规格调整两个支撑座2之间的距离，通过锁紧机构3将万向接头4固定在支撑座2的顶部，旋转螺纹杆33，由于螺纹杆33在螺纹套32内螺纹转动，螺纹杆33的顶部与锁扣31之间的距离减小，从而将第一固定座41与支撑座2卡紧，调整万向接头4内夹紧机构44的角度，使蜂窝拱5的两端插入夹紧机构44的内部，随后启动电动推杆442，使电动推杆442的输出轴带动夹板443沿着导向轴441的轴向运动，两个夹板443之间的距离减小，从而将蜂窝拱5夹紧；
S2：将伸缩式支撑装置9安装在安装板1的顶部，调整顶部的检测机构10的高度，使检测机构10内部的位移传感器102的检测头轻顶蜂窝拱5的侧面，伸缩式支撑装置9和检测机构10的数量均为五组，五组检测机构10分别检测蜂窝拱5的-1/3、-2/3、跨中、1/3、2/3五个位置，测量这五个位置的侧向位移；
S3：将挂绳6系在蜂窝拱5的跨中部位，拉力传感器7和位移传感器102均与动态采集仪11相连，电脑上实时显示数据，实验过程中利用小型水泵对水桶8注水，利用拉力传感器7测量所受荷载大小，在失稳前，随着荷载的增加，蜂窝拱的失稳效果不明显，当荷载接近临界值时，拱快速侧向失稳，由侧向的位移传感器102记录蜂窝拱5的侧向位移，分别在-1/3、-2/3、跨中、1/3、2/3处检测侧向位移的变化情况，并将测得数据传输至动态采集仪11。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (9)

1.一种用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置，其特征在于：包括安装板(1)、两套用于连接蜂窝拱(5)的连接机构、向蜂窝拱(5)施加竖向载荷的施力机构、若干支撑蜂窝拱(5)的竖向支撑机构以及用于收集并处理测量数据的动态采集仪(11)，所述安装板(1)的顶部两端各安装一套所述连接机构；所述连接机构包括支撑座(2)以及万向接头(4)，两个所述支撑座(2)相对设置，并且所述支撑座(2)的底部与所述安装板(1)的端部固连，所述支撑座(2)的顶部可拆卸地安装万向接头(4)；两个所述万向接头(4)上安装有蜂窝拱(5)；所述施力机构包括竖向加载装置和拉力传感器(7)，所述竖向加载装置悬装在所述蜂窝拱(5)下方；所述拉力传感器(7)设置在所述竖向加载装置与所述蜂窝拱(5)之间，用于检测所述竖向加载装置施加的竖向载荷大小；所述竖向支撑机构包括伸缩式支撑装置(9)和检测设置(10)，所述伸缩式支撑装置安装在两连接机构之间的所述安装板(1)顶部，并且每套所述伸缩式支撑装置(9)的顶部均固装一套设于蜂窝拱(5)外部的检测设置(10)，所述检测装置(10)的检测头抵触所述蜂窝拱(5)的侧壁，用于测量蜂窝拱(5)的侧向位移；所述动态采集仪(11)安装在所述安装板(1)的顶部，并且所述拉力传感器(7)的信号输出端、所述检测装置(10)的信号输出端均与所述动态采集仪(11)相应的信号输入端电连接或信号连接。
2.如权利要求1所述的一种用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置，其特征在于：所述万向通过锁紧机构(3)安装在所述支撑座(2)的顶部，所述锁紧机构(3)包括安装在万向接头(4)顶部的锁扣(31)、贯穿所述锁扣(31)底部的螺纹套(32)以及穿设在所述螺纹套(32)内的螺纹杆(33)，所述锁扣(31)侧面设有卡口，用于将所述支撑座(2)与万向接头(4)卡在一起；所述螺纹套(32)穿设在所述锁扣(31)的底部；所述螺纹套(32)通过螺纹连接有螺纹杆(33)，所述螺纹杆(33)插入锁扣(31)内部，用于锁紧所述支撑座(2)与万向接头(4)。
3.如权利要求2所述的一种用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置，其特征在于：所述万向接头(4)包括第一固定座(41)、第一活动框(42)、第二活动框(43)以及夹紧机构(44)，所述第一固定座(41)通过锁紧机构(3)安装在支撑座(2)顶部，其内部转动连接有第一活动框(42)，所述第一活动框(42)的内部转动连接有第二活动框(43)，所述第二活动框(43)的内部安装有夹紧机构(44)，用于夹紧所述蜂窝拱(5)。
4.根据权利要求3所述的一种用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置，其特征在于：所述夹紧机构(44)包括至少一根导向轴(441)、一对电动推杆(442)和一对正对布置的夹板(443)，所述导向轴(441)彼此平行地安装在第二活动框(43)内部；所述第二活动框(43)的内壁的两端均安装有电动推杆(442)，并保持所述电动推杆(442)的伸缩端均沿所述导向轴(441)轴向伸缩；所述电动推杆(442)的输出轴安装有夹板(443)，保持两块所述夹板(443)正对，中间留有用于夹紧所述蜂窝拱(5)的夹紧区；所述夹板(443)与导向轴(441)滑动连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置，其特征在于：在所述蜂窝拱(5)的-1/3、-2/3、跨中、1/3、2/3处各安装一套竖向支撑机构，并在所述蜂窝拱(5)的跨中位置的正下方悬装竖向加载装置。
6.根据权利要求5所述的一种用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置，其特征在于：所述伸缩式支撑装置(9)包括套筒(91)、活动杆(92)和锁紧螺栓(93)，所述套筒(91)的底部与所述安装板(1)的顶部固连；所述套筒(91)的内部滑动连接有活动杆(92)，所述套筒(91)的侧面设有用于插接锁紧螺栓(93)并与之螺接的螺纹孔；所述活动杆(92)沿轴向开设有若干用于供锁定螺栓(93)通过的限位孔，所述活动杆(92)插入所述套筒(91)内，并通过所述锁紧螺栓(93)与所述套筒(91)锁定。
7.根据权利要求6所述的一种用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置，其特征在于：所述检测机构(10)包括第二固定座(101)和一对位移传感器(102)，所述第二固定座(101)为U型座，其底部与所述活动杆(92)的顶部固接，所述第二固定座(101)相对的两内壁上均安装位移传感器(102)，两个所述位移传感器(102)的检测头分别抵触所述蜂窝拱(5)的两侧壁；所述位移传感器(102)的信号输出端与所述动态采集仪的信号输入端电连接或信号连接。
8.根据权利要求7所述的一种用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置，其特征在于：所述竖向加载装置包括挂绳(6)和水桶(8)，所述挂绳(6)的上端连接在所述蜂窝拱(5)的跨中位置处，所述挂绳(6)的下端与所述拉力传感器(7)相连，所述拉力传感器(7)的底部安装有水桶(8)。
9.一种如权利要求8所述的用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:根据蜂窝拱(5)的规格调整两个支撑座(2)之间的距离，通过锁紧机构(3)将万向接头(4)固定在支撑座(2)的顶部，旋转螺纹杆(33)，由于螺纹杆(33)在螺纹套(32)内螺纹转动，螺纹杆(33)的顶部与锁扣(31)之间的距离减小，从而将第一固定座(41)与支撑座(2)卡紧，调整万向接头(4)内夹紧机构(44)的角度，使蜂窝拱(5)的两端插入夹紧机构(44)的内部，随后启动电动推杆(442)，使电动推杆(442)的输出轴带动夹板(443)沿着导向轴(441)的轴向运动，两个夹板(443)之间的距离减小，从而将蜂窝拱(5)夹紧；
S2：将伸缩式支撑装置(9)安装在安装板(1)的顶部，调整顶部的检测机构(10)的高度，使检测机构(10)内部的位移传感器(102)的检测头轻顶蜂窝拱(5)的侧面，伸缩式支撑装置(9)和检测机构(10)的数量均为五组，五组检测机构(10)分别检测蜂窝拱(5)的-1/3、-2/3、跨中、1/3、2/3五个位置，测量这五个位置的侧向位移；
S3：将挂绳(6)系在蜂窝拱(5)的跨中部位，拉力传感器(7)和位移传感器(102)均与动态采集仪(11)相连，电脑上实时显示数据，实验过程中对水桶(8)注水，利用拉力传感器(7)测量所受荷载大小，由侧向的位移传感器(102)记录蜂窝拱(5)的侧向位移，分别在-1/3、-2/3、跨中、1/3、2/3处检测侧向位移的变化情况，并将测得数据传输至动态采集仪(11)。
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