CN113654876A - 一种用于受压试验的均匀传力装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于受压试验的均匀传力装置，其特征在于：包括与施压装置接触的加载端翼缘板(1)和与受压试件接触的传力端翼缘板(2)，所述加载端翼缘板(1)与传力端翼缘板(2)之间设有腹板，形成一个工字梁，所述工字梁腹板的两侧对称焊接有若干横向加劲肋(4)和纵向水平加劲肋(5)，在腹板的两端分别焊接有斜向加劲肋(6)，其中，腹板两侧为沿腹板厚度方向，腹板两端为沿腹板长度方向。本发明根据加载板和试件截面的尺寸来确定加载端和传力端的翼缘板尺寸，并通过对称地布置各类加劲肋，该受压传力装置能够将竖向力均匀地从加载端传递到不同形状和不同截面尺寸的试件上。

Description

一种用于受压试验的均匀传力装置
技术领域
本发明属于土木工程结构试验技术领域，具体涉及一种用于受压试验的均匀传力装置。
背景技术
高层和超高层建筑对剪力墙、柱等竖向受力构件的受压性能要求较高。目前，主要通过受压试验来研究竖向构件的受压性能，在受压试验中需解决的问题有：(1)竖向作动器加载板与试件截面的形状和尺寸大小不匹配；(2)竖向力难以均匀地传递到试件上；(3)在偏压试验中，受压传力装置常使用半圆柱钢条来施加偏心荷载，但半圆柱钢条与试件接触面附近应力过大，易导致试件顶部局部压碎。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：
一种用于受压试验的均匀传力装置，包括与施压装置接触的加载端翼缘板1和与受压试件接触的传力端翼缘板2，所述加载端翼缘板1与传力端翼缘板2之间设有腹板，形成一个工字梁，所述工字梁腹板的两侧对称焊接有若干横向加劲肋4和纵向水平加劲肋5，在腹板的两端分别焊接有斜向加劲肋6，其中，腹板两侧为沿腹板厚度方向，腹板两端为沿腹板长度方向。
所述加载端翼缘板1与施压装置(竖向作动器)的加载板截面尺寸相同，加载端翼缘板1上开设有若干螺孔，螺孔位置与施压装置(竖向作动器)加载板上螺孔位置对应，加载端翼缘板1与施压装置(竖向作动器)加载板通过螺栓螺母连接紧固。
所述传力端翼缘板2与试件顶面截面尺寸相同，位于加载端翼缘板1的正下方。
所述腹板3设在加载端翼缘板、传力端翼缘板之间并沿传力端翼缘板长度方向布置，与加载端翼缘板、传力端翼缘板焊接。
所述横向加劲肋4设在加载端翼缘板1、传力端翼缘板2之间，并分别在腹板3两侧沿长度方向垂直于腹板分布，与加载端翼缘板1、传力端翼缘板2、腹板3焊接，其数量可以根据加载端翼缘板和传力端翼缘板的实际形状及尺寸而增减，其中，较厚的横向加劲肋可由若干较薄的横向加劲肋代替。
所述纵向水平加劲肋5在横向加劲肋4之间纵向水平布置，与腹板、横向加劲肋焊接。
所述斜向加劲肋6在加载端翼缘板1、传力端翼缘板2之间斜向布置，在腹板两端各布置一个，与加载端翼缘板、传力端翼缘板以及腹板焊接。
所述传力端翼缘板2底部通过锚固装置连接垫板7，所述垫板7由矩形钢板71、梯形钢条72以及若干连接件73组成，矩形钢板71的截面尺寸与传力端翼缘板2的截面尺寸相同，在矩形钢板71的底部中间焊接一个梯形钢条72，沿矩形钢板71长度方向的两边分别焊接若干连接件73，各连接件73上均开设有一个螺孔，螺孔直径与螺杆直径相同。
所述锚固装置8包括螺杆81、螺母A82和螺母B83，螺母A82中部开设螺纹孔，周向连接有若干挡块，螺杆81端部向上穿过连接件73的螺孔，螺杆上端通过旋转螺母A82，使螺母A82上周向布置的挡块紧密搭接在传力端翼缘板2上表面，螺杆81下端通过螺母B83旋紧贴合于垫板7下表面，使垫板7和传力端翼缘板2锚固连接，即通过螺杆、螺母A以及螺母B将传力端翼缘板和垫板紧密连接在一起。
本发明具有如下优点：
1)本发明根据加载板和试件截面的尺寸来确定加载端和传力端的翼缘板尺寸，并通过对称地布置各类加劲肋，该受压传力装置能够将竖向力均匀地从加载端传递到不同形状和不同截面尺寸的试件上；
2)该受压传力装置适用范围广，不仅能用于轴压试验，还能用于偏压试验；
3)该受压传力装置使用梯形钢条来施加偏心荷载，不仅可以满足偏压加载的要求，还可以显著降低接触面应力，降低试件顶部局部压碎的可能性。
附图说明
图1为本发明实施例中轴压加载示意图；
图2为本发明实施例中轴压传力装置示意图；
图3为本发明实施例中轴压传力装置正面示意图；
图4为本发明实施例中轴压传力装置水平示意图；
图5为本发明实施例中轴压传力装置侧面示意图；
图6为本发明实施例中加载端翼缘板示意图；
图7为本发明实施例中传力端翼缘板示意图；
图8为本发明实施例中腹板示意图；
图9为本发明实施例中横向加劲肋示意图；
图10为本发明实施例中纵向水平加劲肋示意图；
图11为本发明实施例中斜向加劲肋示意图；
图12为本发明实施例中偏压加载示意图；
图13为本发明实施例中偏压传力装置示意图；
图14为本发明实施例中垫板示意图；
图15为本发明实施例中锚固装置示意图；
其中标号：1-加载端翼缘板；2-传力端翼缘板；3-腹板；4-横向加劲肋；5-纵向水平加劲肋；6-斜向加劲肋；7-垫板；8-锚固装置；9-剪力墙；10-顶梁钢板；11-牛腿；12-地梁；71-矩形钢板；72-梯形钢条；73-连接件；81-螺杆；82-螺母A；83-螺母B。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，如图1-图15所示，一种用于受压试验的均匀传力装置，包括加载端翼缘板1、传力端翼缘板2、腹板3、横向加劲肋4、纵向水平加劲肋5、斜向加劲肋6、垫板7以及锚固装置8，腹板3与加载端翼缘板1、传力端翼缘板2焊接，形成一个工字梁，在该工字梁腹板3的两侧分别焊接横向加劲肋4和纵向水平加劲肋5，在腹板3的两端分别焊接斜向加劲肋6，并通过锚固装置8将传力端翼缘板2、垫板7连接起来，形成受压试验的均匀传力装置，其中，腹板3两侧为沿腹板3厚度方向，腹板3两端为沿腹板3长度方向。
实例一：轴压加载装置。
在本实例中，通过螺杆将竖向作动器与加载端翼缘板1连接起来，保证竖向作动器的传力效果。腹板3、横向加劲肋4以及斜向加劲肋6与加载端翼缘板1、传力端翼缘板2焊接，这能保证竖向力均匀地传递到传力端翼缘板2底部，进而传递到剪力墙上，实现了受压传力装置的均匀传力。在一字形剪力墙试件轴压试验实例中(竖向力最大7500kN)，一字形剪力墙竖向构件在轴压试验中出现了典型的轴压破坏，说明使用该传力装置具有良好的试验效果，能够达到其使用功能。
如图6所示，加载端翼缘板1是横截面为正方形的钢板，与竖向作动器加载板截面尺寸相同，有若干螺孔，孔洞位置与竖向作动器加载板孔洞位置对应。具体在本实例中，加载端翼缘板1截面尺寸为500mm×500mm，厚度为50mm，有四个螺孔，螺孔直径为40mm。
如图7所示，传力端翼缘板2是横截面为长方形的钢板，与剪力墙9顶面尺寸相同，位于加载端翼缘板1的正下方。具体在本实例中，传力端翼缘板2横截面尺寸为1100mm×200mm，厚度为50mm。
如图8所示，腹板3是横截面为等腰梯形的钢板，在加载端翼缘板1和传力端翼缘板2之间，沿传传力端翼缘板2长度方向布置，位于传力端翼缘板2的中间，与加载端翼缘板1、传力端翼缘板2焊接。另外，腹板3的两端需为斜向加劲肋6预留一定距离。具体在本实施例中，腹板3横截面的上底为440mm、下底为1060mm、高为250mm，腹板3的厚度为30mm，腹板3距加载端翼缘板1、传力端翼缘板2边缘的距离为30mm。
如图9所示，横向加劲肋4是横截面为直角梯形的钢板，设在加载端翼缘板1和传力端翼缘板2之间，并分别在腹板3两侧沿长度方向垂直分布，同时垂直于加载端翼缘板1、传力端翼缘板2以及腹板3，与加载端翼缘板1、传力端翼缘板2以及腹板3焊接。其中，横向加劲肋4的数量可以根据加载端翼缘板1和传力端翼缘板2的实际形状及尺寸而增减，较厚的横向加劲肋4可由若干较薄的横向加劲肋4代替。横向加劲肋4的布置需考虑加载端翼缘板1螺孔位置，两端的横向加劲肋4需为斜向加劲肋6预留一定距离。具体在本实例中，横向加劲肋4横截面的上底为235mm，下底为85mm，高为250mm，横向加劲肋4的厚度为40mm。横向加劲肋4在腹板3的两侧各布置了3个，腹板3每侧两端的横向加劲肋4距加载端翼缘板1边缘的距离为30mm。其中，各横向加劲肋4的间距为200mm。
如图10所示，纵向水平加劲肋5是横截面为直角梯形的钢板，在竖向加劲肋4一半高度处横向布置，与腹板3、横向加劲肋4焊接。具体在本实例中，纵向水平加劲肋5厚度为20mm，水平长度为160mm，在腹板3每侧各布置两个。
如图11所示，斜向加劲肋6是横截面为平行四边形的钢板，侧面宽度与下翼缘2宽度相同，在加载端翼缘板1和传力端翼缘板2之间沿腹板侧面斜向布置，在腹板3两端各布置一个，与加载端翼缘板1、传力端翼缘板2以及腹板3焊接。具体在本实例中，斜向加劲肋6的厚度为30mm、侧面长边为390mm、侧面宽边为200mm。
实例二：偏压加载装置。
本实例是在实例一基础上通过锚固装置将传力端翼缘板2和垫板7连接起来。因此，与实例一相同的部分，本实例不再做叙述。
在本实例中，锚固装置8将传力端翼缘板2和垫板7紧密连接，这能保证竖向力从传力端翼缘板2底部均匀地传递到梯形钢条72底部，进而传递到牛腿顶部，实现从均匀面荷载转换为均匀线荷载。垫板和锚固装置可安装拆卸，大大提高了受压传力装置的利用率和功能性，使得该传力装置不仅能用于轴压试验，还能用于偏压试验。
如图14所示，垫板7由矩形钢板71、梯形钢条72以及若干连接件73组成。矩形钢板71的截面尺寸与传力端翼缘板2的截面尺寸相同，在矩形钢板71底部中间焊接一个梯形钢条72，梯形钢条72是横截面为等腰梯形的立方体，沿矩形钢板71长度方向的两边分别焊接若干连接件73，连接件73是横截面为正方形的钢块，连接件73上有一个螺孔，螺孔直径与螺杆81直径一致。另外，连接件73的位置需考虑横向加劲肋4的位置。相比于半圆柱钢条，梯形钢条72与牛腿顶部接触面由线变为面，显著降低了接触面附近应力。具体在本实例中，矩形钢板71的横截面尺寸为1100mm×200mm，厚度为30mm。梯形钢条72的横截面上底为40mm，下底为20mm，高为30mm，梯形钢条72的长度为1100mm。连接件73的横截面尺寸为40mm×40mm，厚度为30mm，螺孔直径为20mm，沿矩形钢板71长度方向两边各焊接了4个连接件，两端的连接件73距传力端翼缘板2边缘的净距为200mmm，各连接件73的间距从左至右为250mm、160mm、250mm。
如图15所示，锚固装置8由螺杆81、螺母A82以及螺母B83组成。螺母A82为六角螺母，在螺母A82的下部周向侧面焊有若干钢条作为挡块。螺杆81穿过连接件73的螺孔，上侧通过螺母A82锚固，使螺母A82的钢条紧密搭接在传力端翼缘板2上表面，下侧通过螺母B83固定，使螺母B83与垫板下表面紧密接触，即通过螺杆81、螺母A82以及螺母B83将传力端翼缘板2和垫板7紧密连接在一起。另外，螺杆81下侧端部与试件顶部需预留一定距离。具体在本实例中，螺杆81下侧伸出长度为20mm，螺母A82厚度为40mm，焊接的三根钢条长度为50mm，螺母B83的厚度为20mm。
本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (9)

1.一种用于受压试验的均匀传力装置，其特征在于：包括与施压装置接触的加载端翼缘板(1)和与受压试件接触的传力端翼缘板(2)，所述加载端翼缘板(1)与传力端翼缘板(2)之间设有腹板，形成一个工字梁，所述工字梁腹板的两侧对称焊接有若干横向加劲肋(4)和纵向水平加劲肋(5)，在腹板的两端分别焊接有斜向加劲肋(6)，其中，腹板两侧为沿腹板厚度方向，腹板两端为沿腹板长度方向。
2.如权利要求1所述的一种用于受压试验的均匀传力装置，其特征在于：所述加载端翼缘板(1)与施压装置的加载板截面尺寸相同，加载端翼缘板(1)上开设有若干螺孔，螺孔位置与施压装置加载板上螺孔位置对应，加载端翼缘板(1)与施压装置加载板通过螺栓螺母连接紧固。
3.如权利要求1所述的一种用于受压试验的均匀传力装置，其特征在于：所述传力端翼缘板(2)与试件顶面截面尺寸相同，位于加载端翼缘板(1)的正下方。
4.如权利要求1所述的一种用于受压试验的均匀传力装置，其特征在于：所述腹板(3)设在加载端翼缘板、传力端翼缘板之间并沿传力端翼缘板长度方向布置，与加载端翼缘板、传力端翼缘板焊接。
5.如权利要求1所述的一种用于受压试验的均匀传力装置，其特征在于：所述横向加劲肋(4)设在加载端翼缘板(1)、传力端翼缘板(2)之间，并分别在腹板(3)两侧沿长度方向垂直于腹板分布，与加载端翼缘板(1)、传力端翼缘板(2)、腹板(3)焊接，横向加劲肋数量根据加载端翼缘板和传力端翼缘板的实际形状及尺寸增减。
6.如权利要求1所述的一种用于受压试验的均匀传力装置，其特征在于：所述纵向水平加劲肋(5)在横向加劲肋(4)之间纵向水平布置，与腹板、横向加劲肋焊接。
7.如权利要求1所述的一种用于受压试验的均匀传力装置，其特征在于：所述斜向加劲肋(6)在加载端翼缘板(1)、传力端翼缘板(2)之间斜向布置，在腹板两端各布置一个，与加载端翼缘板、传力端翼缘板以及腹板焊接。
8.如权利要求1所述的一种用于受压试验的均匀传力装置，其特征在于：所述传力端翼缘板(2)底部通过锚固装置连接垫板(7)，所述垫板(7)由矩形钢板(71)、梯形钢条(72)以及若干连接件(73)组成，矩形钢板(71)的截面尺寸与传力端翼缘板(2)的截面尺寸相同，在矩形钢板(71)的底部中间焊接一个梯形钢条(72)，沿矩形钢板(71)长度方向的两边分别焊接若干连接件(73)，各连接件(73)上均开设有一个螺孔，螺孔直径与螺杆直径相同。
9.如权利要求8所述的一种用于受压试验的均匀传力装置，其特征在于：所述锚固装置(8)包括螺杆(81)、螺母A(82)和螺母B(83)，螺母A(82)中部开设螺纹孔，周向连接有若干挡块，螺杆(81)端部向上穿过连接件(73)的螺孔，螺杆上端通过旋转螺母A(82)，使螺母A(82)上周向布置的挡块紧密搭接在传力端翼缘板(2)上表面，螺杆(81)下端通过螺母B(83)旋紧贴合于垫板(7)下表面，使垫板(7)和传力端翼缘板(2)锚固连接，即通过螺杆、螺母A以及螺母B将传力端翼缘板和垫板紧密连接在一起。
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