CN113252269B - 一种移动式高温耦合环境多维空间自平衡加载系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动式高温耦合环境多维空间自平衡加载系统，包括两个能够在轨道上行走的移动式反力框架，所述移动式反力框架包括设有行走装置的地脚钢梁、固定在地脚钢梁上的框架主体以及设在框架主体顶部的三维导向装置，所述三维导向装置与高温自感知加载梁的外壁滑动连接并对其起到支撑作用；其利用作动器配合移动式反力框架，通过拉力代替传统压力，最大程度上解决实验室净高受限问题，能够始终保持自感知加载梁的竖向加载，温度传感器设有超温自动报警单元，通过该温度传感器可实现加载梁的超温自动报警功能，保证试验过程中的人机安全。
Description
技术领域
本发明涉及火灾或震火耦合技术领域，具体涉及一种移动式高温耦合环境多维空间自平衡加载系统。
背景技术
当前，多灾种耦合致灾机理与防控研究已上升为国家重大需求，其中地震与火灾是发生最频繁的耦合灾害，可能会衍生重大事故灾难。目前通常利用低周往复加载试验模拟地震损伤而后进行抗火试验。在低周往复加载试验中，常规做法是在试件上方放置加载梁，作动器作用在加载梁上方施加竖向力，水平力则通过水平作动器施加，随后进行火灾试验。但在整个试验过程中存在以下问题：（1）加载梁无法在明火高温下使用，给下一步抗火试验带来困难；（2）水平、竖向力同时施加，传统做法技术难度大，操作复杂，并且往往不能保证竖向力完全垂直加载；（3）竖向作动器一般在加载梁上方，此做法一方面在火灾试验中，需要解决作动器明火高温下工作问题；另一方面，在做足尺试验中实验室净高往往受限。因此当前的试验装置操作复杂，条件受限较多，不能很好地满足震火耦合环境的使用需求要求。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种移动式高温耦合环境多维空间自平衡加载系统，其利用作动器配合移动式反力框架，通过拉力代替传统压力，最大程度上解决实验室净高受限问题，能够始终保持自感知加载梁的竖向加载。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种移动式高温耦合环境多维空间自平衡加载系统，包括两个能够在轨道上行走的移动式反力框架以及架设在两个移动式反力框架顶部的高温自感知加载梁，所述移动式反力框架包括设有行走装置的地脚钢梁、固定在地脚钢梁上的框架主体以及设在框架主体顶部的三维导向装置，所述三维导向装置供高温自感知加载梁嵌入并对其起到支撑作用；所述框架主体包括两个竖向布置的钢立柱，两个所述钢立柱之间连接有能够调整固定位置的框架次梁和框架主梁，两个所述钢立柱的下端均固定在地脚钢梁上，所述三维导向装置设在两个钢立柱之间并且能够沿着框架主体上下滑动，所述框架主梁上端面固定有作动器，所述作动器外围设有阻热罩并且其顶部与三维导向装置底部球铰连接，所述地脚钢梁上还固定有立柱提升缸，所述立柱提升缸伸出端顶部固定在框架主梁下端面。
优选地，所述三维导向装置包括矩形加载框，所述矩形加载框底部设有用于连接作动器的固定连接架，所述矩形加载框的左右两侧板上分别活动连接有一个移动垂板，所述移动垂板上设有若干均布的垂板滚轴组，所述矩形加载框上下两侧板上分别设有若干均布的平板滚轴组，所述垂板滚轴组、平板滚轴组中滚轮的滚动方向与高温自感知加载梁长度方向一致，所述三维导向装置的左右两侧还设有便与其安装在移动式反力框架内部且呈“匚”形的三面滚轴组，所述三面滚轴组的滚轮能够嵌入移动式反力框架内部并垂向转动。
优选地，所述框架次梁和框架主梁通过位置调节系统调节固定位置，所述位置调节系统包括若干螺纹连接在框架主梁和框架次梁上的螺栓，所述钢立柱上均布有若干列与螺栓相适配的栓孔。
优选地，所述地脚钢梁的四角底部设有能够嵌入固定在地槽内的支撑座，所述支撑座与地槽通过地脚螺栓可拆卸式连接，所述地脚钢梁的底部还设有与轨道相适配的行走装置，所述行走装置包括固定在地脚钢梁底部的顶升上钢板，所述顶升上钢板下端面通过若干均布的行走顶升缸连接有顶升下钢板，所述顶升下钢板下端面四角还分别设有与轨道适配的反力框架滑轮组，所述顶升上钢板与顶升下钢板之间还螺纹连接有若干限位张紧螺栓。
优选地，两个地脚钢梁之间固定连接有自平衡钢梁，所述高温自感知加载梁上固定有常温加强梁，所述自平衡钢梁与地槽通过地脚螺栓可拆卸式连接。
优选地，所述高温自感知加载梁采用高强度钢材制作并且其截面为箱型截面，所述高温自感知加载梁的内部设有用于降温的多级水腔。
优选地，所述阻热罩由多块隔热钢板围制而成，隔热钢板之间通过螺栓连接，所述阻热罩内还设有水冷管，所述水冷管呈螺纹型并紧贴作动器表面，所述水冷管两端分别与作动器的水冷进水孔、水冷出水孔密封连接。
优选地，所述高温自感知加载梁、钢立柱的表面均设有多个温度传感器，所述温度传感器为强磁式温度传感器且具有超温自动报警单元，所述温度传感器通过导线与控制台连接。
本发明的有益效果在于：
1）本发明安装了三维导向装置，通过此装置可实现水平与竖向力同时作用，特别是在水平加载过程中，能保证竖向作动器不倾斜，可始终保持竖向加载。
2）三维导向装置底部与位于移动式反力框架内的作动器固定连接，竖向力通过拉力代替传统压力，最大程度上解决实验室净高受限问题，同时作动器集成在移动式反力框架上，避开了作动器在明火高温环境下工作问题。
3）本发明设有温度传感器，温度传感器设有超温自动报警单元，通过该温度传感器可实现加载梁的超温自动报警功能，保证试验过程中的人机安全。
4）本发明的移动式反力框架可沿着轨道行走，有此可以实现高温自感知加载梁的加载长度调整，以此满足不同试件尺寸和不同加载吨位的要求。也就是说高温自感知加载梁的加载长度越小，加载吨位越大。
5）本发明的高温自感知加载梁的高度调整方式简单，无需高空作业，无需行车辅助。以往都需要多人人工完成，由行车吊装。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种移动式高温耦合环境多维空间自平衡加载系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的高温自感知加载梁与常温加强梁连接示意图；
图3为本发明实施例提供的移动式反力框架的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的三维导向装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的地脚钢梁的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的阻热罩的结构示意图。
附图标记说明：
1、高温自感知加载梁；2、常温加强梁；3、温度传感器；4、自平衡钢梁；5、轨道；6、三维导向装置；62、移动垂板；63、三面滚轴组；64、垂板滚轴组；65、矩形加载框；66、平板滚轴组；67、固定连接架；7、作动器；71、阻热罩；72、水冷管；73、水冷进水孔；74、水冷出水孔；8、移动式反力框架；81、钢立柱；82、框架次梁；83、框架主梁；84、地脚钢梁；85、行走装置；851、顶升上钢板；852、顶升下钢板；853、行走顶升缸；854、框架滑轮组；855、限位张紧螺栓；9、立柱提升缸。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图6所示，一种移动式高温耦合环境多维空间自平衡加载系统，包括两个能够在轨道5上行走的移动式反力框架8以及架设在两个移动式反力框架8顶部的高温自感知加载梁1，所述移动式反力框架8包括设有行走装置85的地脚钢梁84、固定在地脚钢梁84上的框架主体以及设在框架主体顶部的三维导向装置6，所述三维导向装置6供高温自感知加载梁1嵌入并对其起到支撑作用；所述框架主体包括两个竖向布置的钢立柱81，钢立柱81采用H型刚立柱，两个所述钢立柱81之间固定连接有框架次梁82和框架主梁83，所述框架次梁82和框架主梁83上下布置并且能够通过位置调节系统调节固定位置，两个所述钢立柱81的下端均通过螺栓固定在地脚钢梁84上，所述三维导向装置6设在两个钢立柱81之间并且能够沿着框架主体上下滑动，所述框架主梁83上端面固定有作动器7，所述作动器7外围设有阻热罩71并且其顶部与三维导向装置6底部球铰连接，所述地脚钢梁84上还固定有立柱提升缸9，所述立柱提升缸9伸出端顶部固定在框架主梁83下端面。
所述三维导向装置6包括矩形加载框65，所述矩形加载框65底部设有用于连接作动器7的固定连接架67，所述矩形加载框65的左右两侧板上分别活动连接有一个移动垂板62，所述移动垂板62上设有若干均布的垂板滚轴组64，所述矩形加载框65上下两侧板上分别设有若干均布的平板滚轴组66，所述垂板滚轴组64、平板滚轴组66中滚轮的滚动方向与高温自感知加载梁1长度方向一致，所述三维导向装置6的左右两侧还设有便与其安装在移动式反力框架8内部且呈“匚”形的三面滚轴组63，所述三面滚轴组63的滚轮能够嵌入移动式反力框架8内部并垂向转动。
所述矩形加载框65的左右两侧板上分别螺纹连接有若干螺栓，所述螺栓其中一端与相邻的移动垂板62转动连接。
所述位置调节系统包括若干螺纹连接在框架主梁83和框架次梁82上的螺栓，所述钢立柱81上均布有若干列与螺栓相适配的栓孔。
所述地脚钢梁84的四角底部设有能够嵌入固定在地槽内的支撑座，所述支撑座与地槽通过地脚螺栓可拆卸式连接，所述地脚钢梁84的底部还设有与轨道5相适配的行走装置85，所述行走装置85包括固定在地脚钢梁84底部的顶升上钢板851，所述顶升上钢板851下端面通过若干均布的行走顶升缸853连接有顶升下钢板852，所述顶升下钢板852下端面四角还分别设有与轨道5适配的反力框架滑轮组854，所述顶升上钢板851与顶升下钢板852之间还螺纹连接有若干限位张紧螺栓855。
两个地脚钢梁84之间固定连接有自平衡钢梁4，所述高温自感知加载梁1上固定有常温加强梁2，所述自平衡钢梁4与地槽通过地脚螺栓可拆卸式连接。
所述高温自感知加载梁1采用高强度钢材制作并且其截面为箱型截面，所述高温自感知加载梁1的内部设有用于降温的多级水腔。
所述高温自感知加载梁1的两端对称设有两个促进其滑入三维导向装置6内的导向锥体，所述导向锥体为棱台形，所述高温自感知加载梁1的外表面还覆有材料为不锈钢的耐氧化板。
所述阻热罩71由多块隔热钢板围制而成，隔热钢板之间通过螺栓连接，所述阻热罩71内还设有水冷管72，所述水冷管72呈螺纹型并紧贴作动器7表面，所述水冷管72两端分别与作动器7的水冷进水孔73、水冷出水孔74密封连接。
所述高温自感知加载梁1、钢立柱81的表面均设有多个温度传感器3，所述温度传感器3为强磁式温度传感器且具有超温自动报警单元，所述温度传感器3通过导线与控制台连接。
所述高温自感知加载梁1的两端还设有用于锁止三维导向装置6的水平限位锁止装置，所述水平限位锁止装置包括两个分别设在三维导向装置6两侧的L型限位板，所述L型限位板的下底板螺栓固定在高温自感知加载梁1上，两个所述L型限位板的侧板压紧三维导向装置6并通过高强螺栓固定连接在一起。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种移动式高温耦合环境多维空间自平衡加载系统，其特征在于，包括两个能够在轨道（5）上行走的移动式反力框架（8）以及架设在两个移动式反力框架（8）顶部的高温自感知加载梁（1），所述移动式反力框架（8）包括设有行走装置（85）的地脚钢梁（84）、固定在地脚钢梁（84）上的框架主体以及设在框架主体顶部的三维导向装置（6），所述三维导向装置（6）供高温自感知加载梁（1）嵌入并对其起到支撑作用；所述框架主体包括两个竖向布置的钢立柱（81），两个所述钢立柱（81）之间连接有能够调整固定位置的框架次梁（82）和框架主梁（83），两个所述钢立柱（81）的下端均固定在地脚钢梁（84）上，所述三维导向装置（6）设在两个钢立柱（81）之间并且能够沿着框架主体上下滑动，所述框架主梁（83）上端面固定有作动器（7），所述作动器（7）外围设有阻热罩（71）并且其顶部与三维导向装置（6）底部球铰连接，所述地脚钢梁（84）上还固定有立柱提升缸（9），所述立柱提升缸（9）伸出端顶部固定在框架主梁（83）下端面；
所述三维导向装置（6）包括矩形加载框（65），所述矩形加载框（65）底部设有用于连接作动器（7）的固定连接架（67），所述矩形加载框（65）的左右两侧板上分别活动连接有一个移动垂板（62），所述移动垂板（62）上设有若干均布的垂板滚轴组（64），所述矩形加载框（65）上下两侧板上分别设有若干均布的平板滚轴组（66），所述垂板滚轴组（64）、平板滚轴组（66）中滚轮的滚动方向与高温自感知加载梁（1）长度方向一致，所述三维导向装置（ 6）的左右两侧还设有便与其安装在移动式反力框架（8）内部且呈“匚”形的三面滚轴组（63），所述三面滚轴组（63）的滚轮能够嵌入移动式反力框架（8）内部并垂向转动。
2.如权利要求1所述的一种移动式高温耦合环境多维空间自平衡加载系统，其特征在于，所述框架次梁（82）和框架主梁（83）通过位置调节系统调节固定位置，所述位置调节系统包括若干螺纹连接在框架主梁（83）和框架次梁（82）上的螺栓，所述钢立柱（81）上均布有若干列与螺栓相适配的栓孔。
3.如权利要求1所述的一种移动式高温耦合环境多维空间自平衡加载系统，其特征在于，所述地脚钢梁（84）的四角底部设有能够嵌入固定在地槽内的支撑座，所述支撑座与地槽通过地脚螺栓可拆卸式连接，所述地脚钢梁（84）的底部还设有与轨道（5）相适配的行走装置（85），所述行走装置（85）包括固定在地脚钢梁（84）底部的顶升上钢板（851），所述顶升上钢板（851）下端面通过若干均布的行走顶升缸（853）连接有顶升下钢板（852），所述顶升下钢板（852）下端面四角还分别设有与轨道（5）适配的反力框架滑轮组（854），所述顶升上钢板（851）与顶升下钢板（852）之间还螺纹连接有若干限位张紧螺栓（855）。
4.如权利要求1所述的一种移动式高温耦合环境多维空间自平衡加载系统，其特征在于，两个地脚钢梁（84）之间固定连接有自平衡钢梁（4），所述高温自感知加载梁（1）上固定有常温加强梁（2），所述自平衡钢梁（4）与地槽通过地脚螺栓可拆卸式连接。
5.如权利要求1所述的一种移动式高温耦合环境多维空间自平衡加载系统，其特征在于，所述高温自感知加载梁（1）采用高强度钢材制作并且其截面为箱型截面，所述高温自感知加载梁（1）的内部设有用于降温的多级水腔。
6.如权利要求1所述的一种移动式高温耦合环境多维空间自平衡加载系统，其特征在于，所述阻热罩（71）由多块隔热钢板围制而成，隔热钢板之间通过螺栓连接，所述阻热罩（71）内还设有水冷管（72），所述水冷管（72）呈螺纹型并紧贴作动器（7）表面，所述水冷管（72）两端分别与作动器（7）的水冷进水孔（73）、水冷出水孔（74）密封连接。
7.如权利要求1所述的一种移动式高温耦合环境多维空间自平衡加载系统，其特征在于，所述高温自感知加载梁（1）、钢立柱（81）的表面均设有多个温度传感器（3），所述温度传感器（3）为强磁式温度传感器且具有超温自动报警单元，所述温度传感器（3）通过导线与控制台连接。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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