CN114755116A - 一种用于连续两端剪切加载的试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于连续两端剪切加载的试验装置及试验方法。所述试验装置包括方形外车架、双向加载支架、液压加载装置、卷扬机升降机构和试件底座；所述双向加载支架包括沿着外车架对角线设置的支撑架和分别安装在支撑架上的上、下加载架，所述支撑架的一端通过转轴安装在方形框架体其中一个顶角部位，另一端设有与该顶角部位对角处固定的连接构件，所述卷扬机升降机构安装在外车架顶部，通过钢丝绳与支撑架连接。所述液压加载装置包括油压泵和分别安装在上、下加载架上的上、下加载千斤顶。本发明提高了试验结果的准确度及试验效率，可为时间紧任务重的老旧小区加固等研究中提供更为全面的试验研究参数，具有良好的经济及社会效益。

Description

一种用于连续两端剪切加载的试验装置及试验方法

技术领域

本发明涉及房建结构专业试验领域，具体是一种用于连续两端剪切加载的试验装置及试验方法，主要用作快速且连续大批量对采用砌筑等方式的试件进行抗剪承载力性能的研究。

背景技术

在我国，几乎所有的大中城市市区存在着老旧城区，为加快城市建设，改善城市环境，很多城市开始了老旧城区建筑加固的项目。规模庞大的加固项目涉及到很多参数的研究，其中墙体的抗剪承载力的研究就是一项重要的参数，涉及到加固前后墙体的抗剪承载力的研究。为加快试验进度，准确且针对性的研究墙体的抗剪承载力，可依照美国国家标准ASTM E519-2015中表述的对角加载剪切试验方法来进行墙体抗剪承载力的研究。

现有针对墙体抗剪承载力的对角加载剪切试验方法是将试件对角竖向放置在大型压力试验机上进行，每次需吊车运输，费时费力。同时，现有的试验方法主要采用的是原位单端加载，即通过在试件一端施加荷载进行试验，单端加载时，易在试件加载角部产生较大的边缘荷载，在这种荷载作用下会导致过早的出现劈裂破坏，这对于试件抗剪承载力的研究具有较大的试验数据误差，试验破坏现象也不够充分；而且现有的试验装置每次试验前需重新安装装置，结束时需完全拆卸再重复到下一试件，步骤复杂，体力消耗较大；试件在处理过程中受环境、人为等偶然性因素较大，故每组同类型试验需至少满足3块以上试件以保证试验的准确性，这就导致在试验时，较多研究变量产生大量的试件，若采用原始试验方案在每次试验时重复拆卸，这势必造成试验进度过慢，人力等资源的大量浪费。

发明内容

本发明针对现有的原位单端对角剪切试验方法中存在的问题提出一种用于连续两端剪切加载的试验装置及试验方法，本发明中的试验方法可以实现双向加载试验，降低试件抗剪承载力试验数据误差，并能实现连续加载，提高试验效率，可为时间紧任务重的老旧小区加固等研究中提供更为全面的试验研究参数，具有良好的经济及社会效益。

为了达到上述技术目的，本发明提供了一种用于连续两端剪切加载的试验装置，该装置针对方形的试验试件进行加剪切加载试验，其特征在于：所述试验装置包括与试验试件形状相同的方形外车架、双向加载支架、液压加载装置、卷扬机升降机构和试件底座；所述双向加载支架包括沿着外车架对角线设置的支撑架和分别安装在支撑架上的上加载架、下加载架，所述支撑架的一端通过转轴安装在方形框架体其中一个顶角部位，另一端设有与该顶角部位对角处固定的连接构件，所述卷扬机升降机构安装在外车架顶部，通过钢丝绳与支撑架连接，并在连接构件未固定状态下，卷扬机升降机构带动支撑架沿着转轴上下转动；所述上加载架和下加载架均包括反力板和加载支座，所述反力板固定安装在支撑架上，加载支座与支撑架滑动连接；所述液压加载装置包括油压泵、上加载千斤顶和下加载千斤顶，所述上加载千斤顶和下加载千斤顶分别通过千斤顶固定器安装在上加载架和下加载架上，所述电动油压泵通过油管分别与上加载千斤顶和下加载千斤顶连接，并为上加载千斤顶和下加载千斤顶提供液压动力；在加载试验过程中，将试验试件置于试件底座上，外车架位于试验试件和试件底座外侧，且外车架的对角线与试验试件的对角线在同一直线上，两个加载架位于试验试件的两个对角部位，分别通过加载支座与试验试件角部紧密接触。

本发明进一步的技术方案：所述试验试件为边长900～1200mm、厚度 200～250mm的正方形试件；所述试件底座高度为900～1100mm，试件底座的长度小于试验试件长度180～210mm；所述外车架包括两个平行设置的正方形框架，两个方形框架的顶部一侧通过第一横杆连为一体，另一侧通过转轴连接，两个方形框架通过转轴连接的一侧上部设有斜撑杆，所述斜撑杆设置的高度高于试验试件和试件底座的总高度，在两个方形框架的底部分别设有万向车轮，每个万向车轮上自带刹车机构。

本发明进一步的技术方案：所述支撑架包括两根对称的方杆，每根方杆上设有多个螺栓孔，多个螺栓孔等距分布在方杆的侧面，内部全丝贯通杆件，螺栓孔的直径和孔间距均为20～40mm；两根方杆的一端通过转轴安装在方形框架体其中一个顶角部位，另一端通过第二横杆连接，且两根方杆设有第二横杆的端部通过连接构件与方形框架体对角部位连接；所述卷扬机升降机构通过钢丝绳与第二横杆的中部连接；所述连接构件包括设置在两根方杆端部的搭槽和设置在外车架上的支杆，所述支撑架沿着转轴转动至外车架的对角线上时，支撑架通过其端部的搭槽搭接在支杆上。

本发明较优的技术方案：所述卷扬机升降机构包括卷扬机、滑轮和升降钢丝绳，所述卷扬机和滑轮安装在外车架顶部，升降钢丝绳一端连接卷扬机并绕滑轮与支撑架设有连接构件的一端连接，并带动支撑架沿着转轴在外车架内上下转动。

本发明较优的技术方案：所述油压泵为电动油压泵，油压泵通过主油管与分油器连接，分油器通过两根分油管分别与上加载千斤顶和下加载千斤顶连接，用于实现上加载千斤顶和下加载千斤顶同步作动，并在每个千斤顶的活塞端顶部位置安装有压力传感器。

本发明较优的技术方案：所述千斤顶固定器设有两组，分别与反力板和加载支座连接，每组千斤顶固定器包括对称设置的两个弧形卡板和对应固定每个弧形卡板的丝杆，在反力板和加载支座上对应焊接有至少两块带丝孔的固定板，所述丝杆一端设有转动手柄，且丝杆上的螺纹与固定板上的丝孔内螺纹相匹配；所述上加载千斤顶和下加载千斤顶安装时，将千斤顶置于反力板和加载支座之间，两组千斤顶固定器分别置于待安装千斤顶的活塞端和缸体端，每组千斤顶固定器的两个弧形卡板对称卡在千斤顶的外部，每个弧形卡板通过丝杆穿过对应的固定板后顶紧固定住千斤顶。

本发明较优的技术方案：所述反力板包括反力板底板、横向加劲肋、设置在反力板底板两端的纵向支撑板和设置在纵向支撑板上的固定孔，每个纵向支撑板上设有两个内部全丝贯通的固定孔，两个固定孔纵向居中呈垂直反力板底板排列，其孔间距和直径均与方杆一致，并在纵向支撑板上下对称设有钢轮，且上下钢轮之间的空间与方杆相匹配；所述反力板两端分别通过钢轮与两根方杆的上下面滑动连接，并通过螺栓与方杆固定连接，在螺栓取出时，反力板可在方杆上自由滑动。

本发明较优的技术方案：所述加载支座包括加载底板和加载垫板，所述加载垫板为两块呈90°的通长平板，刚性固定在加载底板上，在加载底板和加载垫板之间设有多块加劲肋板，在加载支座的两端也对称设有钢轮，每侧设有上下两组，上组对称设置在加载垫板上，下组设置在加载底板上，上下两组钢轮之间的空间与方杆相匹配；所述加载支座两端分别通过钢轮与两根方杆的上下面滑动连接，并可沿着方杆自由滑动。

本发明还提供了一种用于连续两端剪切加载的试验方法，所述方法采用上述用于连续两端剪切加载的装置进行试验，其具体步骤如下：

S1试件放置：将试验试件置于试件底座上，试验前安装好试件试验所需的测量传感器；

S2安装试验装置：将外车架置于宽敞位置，并将外车架的车轮锁紧，在支撑架上安装上、下加载架，每个加载架的加载支座与反力板之间预留加载千斤顶的位置，调整上、下加载架的加载支座与反力板之间的距离后固定反力板；选用两个与试验相匹配的长活塞加载千斤顶，并在千斤顶活塞顶部位置安装压力传感器，将两个加载千斤顶分别通过千斤顶固定器安装到上、下加载架的加载支座与反力板之间，将两个加载千斤顶与电动油压泵连接好，操作电动油压泵将两个加载千斤顶活塞分别顶推出5～15mm，操作千斤顶固定器将两个加载千斤顶固定到加载方向中心部位；

S3装置初始状态：将上加载架和下加载架调节至支撑架的两远端，并将其固定住；解除支撑架下端的连接构件，通过卷扬机升降机构带动支撑架沿着转轴向上转动至支撑架高于试件底座及试验试件的高度后停止；

S4推入试验位置：解除外车架的刹车机构，将上述安装好的试验装置沿车架侧面推到试验试件外，且试验试件与外车架的对角线在同一直线上，然后通过卷扬机升降机构带动支撑架沿着转轴向下转动至外车架的对角线上，停止卷扬机升降机构工作，并通过连接构件将支撑架与外车架连接；调节上、下加载架使两个加载架分别位于试验试件的两个对角部位后分别将其固定，然后通过加载千斤顶使加载支座紧贴试验试件的角部，锁紧外车架的刹车机构限制外车架继续移动；

S5进行试验：参照规范进行试验，通过油压泵调节加载上、下加载千斤顶同时工作进行加卸荷操作，并通过所安装的压力传感器记录试验数据，针对试验试件进行两端剪切加载试验；

S6拆卸试验装置：S5试验完成后，松开上加载架和下加载架的固定螺栓，调节上、下加载架使其移动至支撑架的远端并固定，然后通过卷扬机调节机构带动支撑架抬升至高于试验试件的位置；

S7进行下一组试验：松开外车架的刹车机构，将外车架向前推入到下一试验试件处，重复S4-S6步骤完成下一试验试件的两端剪切加载试验。

本发明进一步的技术方案：所述试验试件是以条形方式砌筑并养护在试件底座上的砌筑试件，将多个试验试件以短边相对的方式呈一字排列或设置多排，并按顺序编号，同一排相邻的两个试验试件的间距≥500mm，每个试验试件两端剪切加载试验完成后，无需进行装置的拆卸，移动外车架至相邻的下一个试验试件进行剪切加载试验。

本发明适用于房建结构工程专业领域对角剪切试验研究，针对规范及现有原位对角剪切试验的诸多不便之处，设计本装置。

本发明的有益效果是：

1.本发明的试验装置包括试验部分和试验车架，其试验车架在车架短边面仅上部有高于试件的斜杆支撑，无其他遮挡部件，可实现直接跨过试件运行；仅需电动调节小型卷扬机即可实现加载装置升降，自由滑动带钢轮的装置组可实现支座组对试件贴合，使用螺栓穿过方杆上带有的全丝贯通孔与反力板连接，可实现将装置的固定以备后续加载；本发明实现了连续加载的目的，且操作简单便捷，避免了每次试验完成后进行下一试件试验时需要拆卸再安装的复杂过程，加快了试验效率，节约了试验成本。

2.本发明中的试验部分可以实现双向加载，通过实现两端均匀同步加载可降低试件在试验处理过程中受环境、人为等偶然性因素影响，同时也可以降低因额外边缘荷载作用产生过早劈裂破坏的影响，提高试验结果的准确度及试验效率，可为时间紧任务重的老旧小区加固等研究中提供更为全面的试验研究参数，具有良好的经济及社会效益。

3.本发明中的双向加载机构通过带孔方杆连为一体，带孔方杆上的开孔为内全丝贯通孔，一方面在安装千斤顶前及升降杆件时为上下反力板、上下加载支座提供临时固定位置；另一方面在试验前将反力板固定在适当的孔洞上，以提供加载时的反力；同时带孔方杆亦提供反力板及加载支座滑动轨道作用，以满足加载时加载方向的直线性。

4.本发明的加载机构上的小钢轮内边缘处设置突出的轮缘，可保证在滑动过程中，整套装置组沿带孔方杆直线运行不发生偏移，同时亦可在轮上设置锁止装置，便于在调节带孔方杆升降时，装置组固定不动。

5.本发明的车架带有万向车轮，并配置车轮锁，方便携带试验装置快速移动到试验试件处，保证试验时车架处于锁止稳定状态，避免了通过人力搬抬装置配件到试验所的现象，节约了人工成本，提高了试验速度。

6.本发明的试验装置采用一体化模式，试验前仅需更换所需精度的加载千斤顶即可，装置带有千斤顶固定器可防止加卸载时千斤顶移位，可提高试验精度。

7.本发明的试验过程中，每次试验结束时，拆卸方杆上的固定螺栓，滑动装置组到方杆两端，电动调节小型卷扬机将试验装置抬升直至高于试件，通过合理设计“一字型”排布的试件，向前推动整个试验车架装置至第二个试件，试验后继续向前推进以此类推连续试验直至完成所有试件。在此过程中，仅需滑动装置组及电动小型卷扬机，其他试验装置无需过多调节，省时省力，也避免由于每次装卸试验装置导致的同组试件试验条件存在差异。

本发明通过实现两端加载及连续加载可降低试件在试验处理过程中受环境、人为等偶然性因素影响，提高了试验结果的准确度及试验效率，可为时间紧任务重的老旧小区加固等研究中提供更为全面的试验研究参数，具有良好的经济及社会效益。

附图说明

图1是本发明的整体装置的正面视图；

图2是图1中A部放大示意图；

图3是本发明的整体装置的侧视图；

图4是本发明的加载反力板的俯视图；

图5是本发明的加载反力板的侧视图

图6是本发明的千斤顶固定器的结构示意图；

图7是本发明的加载支座正视图；

图8是本发明的加载支座俯视图；

图9是本发明的加载支座侧视图；

图10是本发明的装置组推入带孔方杆两端状态示意图；

图11是本发明的带孔方杆及装置组抬升状态示意图；

图12是本发明的整套装置结构推入下一试件示意图；

图13是本发明进行试验过程示意图；

图14是实施例中的试验流程示意图。

图中：1—外车架，100—方形框架体，101—第一横杆，102—斜撑杆，103 —万向车轮，104—刹车机构，2—支撑架，200—转轴，201—连接构件，2011 —支杆，2012—搭槽，202—螺栓孔，203—第二横杆，204—方杆，3—上加载架，300—反力板，3001—反力板底板，3002—横向加劲肋，3003—纵向支撑板，3004—固定孔，301—加载支座，3011—加载底板，3012—加载垫板，3013 —加劲肋板，4—下加载架，5—电动油压泵，6—上加载千斤顶，7—下加载千斤顶，8—千斤顶固定器，800—弧形卡板，801—丝杆，802—转动手柄，9—钢丝绳，10—试验试件，11—卷扬机，12—滑轮，13—试件底座，14—主油管， 15—分油器，16—分油管，17—钢轮，18—螺栓，19—压力传感器，20—固定板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。附图1至14均为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本发明实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本发明的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例中的试验试件10为边长900～1200mm、厚度200～250mm的正方形试件；实施例中使用的一种用于连续两端剪切加载的试验装置，如图1至图3 所示，所述试验装置包括与试验试件10形状相同的方形外车架1、双向加载支架、液压加载装置、卷扬机升降机构和试件底座13，所述试件底座13高度为900～1100mm，试件底座13的长度小于试验试件10长度180～210mm，一般预留200mm左右方便安装加载装置。所述外车架1包括两个平行设置的正方形框架100，两个方形框架100的顶部一侧通过第一横杆101连为一体，另一侧通过转轴200连接，两个方形框架100通过转轴200连接的一侧上部设有斜撑杆102，所述斜撑杆102设置的高度高于试验试件10和试件底座13的总高度，在两个方形框架100的底部分别设有万向车轮103，每个万向车轮103 上自带刹车机构104，万向车轮103用以携带试验装置行进，刹车机构14可以是安装在万向车轮103上部的车轮锁，用以在试验期间锁止车架移动。外车架1的长度和宽度都根据试验试件10的大小设置，以方便试验为准。

实施例中使用的一种用于连续两端剪切加载的试验装置，如图1至图3所示，所述双向加载支架包括沿着外车架1对角线设置的支撑架2和分别安装在支撑架2上的上加载架3、下加载架4。所述上加载架3和下加载架4均包括反力板300和加载支座301，所述反力板300固定安装在支撑架2上，加载支座301与支撑架2滑动连接；所述液压加载装置包括电动油压泵5、上加载千斤顶6和下加载千斤顶7，所述上加载千斤顶6和下加载千斤顶7分别通过千斤顶固定器8安装在上加载架3和下加载架4上，每个加载架上的千斤顶固定器8设有两组，分别与反力板300和加载支座301连接；所述电动油压泵5 通过主油管14与分油器15连接，分油器通过两根分油管16分别与上加载千斤顶6和下加载千斤顶7连接，并为上加载千斤顶6和下加载千斤顶7提供液压动力，用于实现上加载千斤顶6和下加载千斤顶7同步作动，并在每个千斤顶的活塞端顶部位置安装有压力传感器19。在加载试验过程中，将试验试件 10置于试件底座13上，外车架1位于试验试件10和试件底座13外侧，且外车架1的对角线与试验试件10的对角线在同一直线上，两个加载架3位于试验试件10的两个对角部位，分别通过加载支座301与试验试件10角部紧密接触。如图6所示，每组千斤顶固定器8包括对称设置的两个弧形卡板800和对应固定每个弧形卡板800的丝杆801，在反力板300和加载支座301上对应焊接有至少两块带丝孔的固定板20，所述丝杆801一端设有转动手柄802，且丝杆801上的螺纹与固定板20上的丝孔内螺纹相匹配；所述上加载千斤顶6和下加载千斤顶7安装时，将千斤顶置于反力板300和加载支座301之间，两组千斤顶固定器8分别置于待安装千斤顶的活塞端和缸体端，每组千斤顶固定器的两个弧形卡板800对称卡在千斤顶的外部，每个弧形卡板800通过丝杆801 穿过对应的固定板20后顶紧固定住千斤顶，丝杆801转动时弧形卡板800保持原位置不同步转动弧形卡板800与千斤顶缸体垂直须囊括千斤顶缸体，用于顶住千斤顶在安装、试验时限制其横向错动，保证试验装置整体呈直线型状态。

实施例中使用的一种用于连续两端剪切加载的试验装置，如图1至图3 所示，所述支撑架2包括两根对称的方杆204，每根方杆204上设有多个螺栓孔202，多个螺栓孔202等距分布在方杆204的侧面，内部全丝贯通杆件，螺栓孔202的直径和孔间距均为20～40mm，用于螺栓连接加载架的反力板，方便固定反力板300；两根方杆204的一端通过转轴200安装在方形框架体100 其中一个顶角部位，另一端通过第二横杆203连接，且两根方杆204设有第二横杆203的端部通过连接构件201与方形框架体100对角部位连接；所述连接构件201包括设置在两根方杆204端部的搭槽2012和设置在外车架1上的支杆2011，所述支撑架2沿着转轴200转动至外车架1的对角线上时，支撑架2 通过其端部的搭槽2012搭接在支杆2011上。所述卷扬机升降机构包括卷扬机 11、滑轮12和升降钢丝绳9，所述卷扬机11和滑轮12安装在外车架1顶部，升降钢丝绳9一端连接卷扬机11并绕滑轮12与第二横杆203的中部连接，并带动支撑架2沿着转轴200在外车架1内上下转动(如图10至图12)。

实施例中的反力板300如图4和图5所示，包括反力板底板3001、横向加劲肋3002、设置在反力板底板3001两端的纵向支撑板3003和设置在纵向支撑板3003上的固定孔3004，每个纵向支撑板3003上设有两个内部全丝贯通的固定孔3004，两个固定孔3004纵向居中呈垂直反力板底板3001排列，其孔间距和直径均与方杆204一致，并在纵向支撑板3003上下对称设有钢轮 17，且上下钢轮17之间的空间与方杆204相匹配；所述反力板300两端分别通过钢轮17与两根方杆204的上下面滑动连接，可以沿着方杆204移动，并且在移动到确定位置后，可以通过螺栓18与方杆204固定连接。所述加载支座301如图7至图9所示，包括加载底板3011和加载垫板3012，所述加载垫板3012为两块呈90°的通长平板，刚性固定在加载底板3011上，加载垫板 3012刚好可以卡主试验试件10的角部，在加载底板3011和加载垫板3012之间设有多块加劲肋板3013，在加载支座301的两端也对称设有钢轮17，每侧设有上下两组，上组对称设置在加载垫板3012上，下组设置在加载底板3011 上，上下两组钢轮17之间的空间与方杆204相匹配；所述加载支座301两端分别通过钢轮17与两根方杆204的上下面滑动连接，并可沿着方杆204自由滑动。加载支座301布置在试验试件10两对角加载位置，无约束时可在方杆 204上自由滑动，方便加载。

本发明使用时，可以对多个试验试件连续进行剪切加载试验，其试验试件以短边相对的方式，呈一字排列，如图13所示，试件底座应采用与试件缺口处朝试验前进方向来布置。试件短边间距宜a≥500mm，可根据试验实际需要设置多排试件(200)，每排间距宜b≥1200mm，以便于试验安装及试验现象观察。按照距离开始试验位置由近及远“一条龙”依次进行命名为1A～1Z、 2A～2Z以此类推命名全部的试件，亦可灵活按照试验实际来进行命名，每次试验仅需移动车架(100)即可。

下面结合具体实施例对本发明的试验方法进一步说明，实施例中的以砌筑试件为例，采用上述用于连续两端剪切加载的试验装置对多个试验试件连续进行剪切加载试验。实施例中的试验试件为加固面层变量的试件组，全部为砖砌正方形试件边长1200mm、未加固时厚度240mm，采用M2.5砌筑砂浆强度的，其排列方式如图14所示，共计分成4排，每排25个100个为例；其具体试验步骤如下：

S1试件放置：以砌筑类试件为例，将试件以条形方式砌筑并养护在试件底座上，将试件按照1A～1Y至4A～4Y来命名，试件横向间距a＝500mm，排距b＝1200mm，试验前安装好试件试验所需测量传感器。

S2安装试验装置：将外车架1安置宽敞位置，将车轮锁处于锁止状态，将上加载架3和下加载架4的加载支座301、反力板300分别安装到方杆204 上，将加载支座301、反力板300的钢轮17置于方杆204的上下表面，并可在外力作用下使其可以沿着方杆204上下滑动，并将反力板300通过螺栓18 固定，在加载支座301、反力板300之间预留加载千斤顶的空间；然后选用与试验相匹配的两个长活塞加载千斤顶，在每个千斤顶活塞顶部位置安装压力传感器，最后将上加载千斤顶6安装到上加载架3的加载支座与反力板之间位置，下加载千斤顶7安装到下加载架4的加载支座与反力板之间位置，操作油泵将加载千斤顶活塞顶推出10mm，操作上、下加载千斤顶的千斤顶固定器8将加载千斤顶固定到加载方向中心部位。

S3装置初始状态：将安装有加载千斤顶的上加载架3和下加载架4分别移动至方杆204的两端部，并将每个加载架的反力板300通过螺栓18固定锁紧；调节卷扬机11绕滑轮12收紧钢丝绳9，提起支撑架2及安装在支撑架2 上的加载架绕转轴200转动，当支撑架2高于试验试件10和试件底座13的总高度时，暂停卷扬机11工作。

S4推入试验位置：解开外车架1的车轮锁，使其处于未锁止状态，如图 11所示，将上述安装好的车架及加载装置组沿车架侧面推入到试验试件1A的位置；然后调节卷扬机11将带支撑架2降下，当支撑架2处于试验试件10两面对角线位置时停止卷扬机工作，此时如图10所示，支撑架2下部的搭槽2012 卡设在外车架1上的支杆2011上，表面支撑架2下部处于活动状态；然后将上加载架3和下加载架4的反力板固定螺栓解开，上加载架3可通过重力自由滑动贴近试验试件10的上对角，向上推动下加载架4使其贴近试验试件10 的下对角，上下加载架在贴近两对角后，分别通过螺栓18固定锁紧，调节上、下载千斤顶顶推以使加载支座301贴紧试验试件10，然后调节车轮锁处于锁止状态以限制车架移动。

S5进行试验：参照规范进行试验，通过电动油压泵5调节加载上、下千斤顶同时工作进行加卸荷操作，通过所安装的压力传感器19等记录试验数据，完成试验试件1A的两端剪切加载试验。

S6拆卸试验装置：S5试验完成后，拆卸上、下加载架的螺栓18将上、下加载架分别移动至方杆两远端并使用螺栓固定，调节卷扬机11将方杆及附属装置组抬升。

S7进行下一组试验：如图12所示，将试验装置向前推入到试验试件1B 处，重复S4-S6步骤进行试验试件1B的剪切加载试验；然后重复上述试验步骤直至完成第一排1A至1Y的全部试件，并将试验装置推入第二排的试验试件2A的位置，重复上述步骤依次完成第二排、第三排和第四排的加载试验。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种用于连续两端剪切加载的试验装置，该装置针对方形的试验试件进行加剪切加载试验，其特征在于：所述试验装置包括与试验试件(10)形状相同的方形外车架(1)、双向加载支架、液压加载装置、卷扬机升降机构和试件底座(13)；所述双向加载支架包括沿着外车架(1)对角线设置的支撑架(2)和分别安装在支撑架(2)上的上加载架(3)、下加载架(4)，所述支撑架(2)的一端通过转轴(200)安装在方形框架体(100)其中一个顶角部位，另一端设有与该顶角部位对角处固定的连接构件(201)，所述卷扬机升降机构安装在外车架(1)顶部，通过钢丝绳(9)与支撑架(2)连接，并在连接构件(201)未固定状态下，卷扬机升降机构带动支撑架(2)沿着转轴(200)上下转动；所述上加载架(3)和下加载架(4)均包括反力板(300)和加载支座(301)，所述反力板(300)固定安装在支撑架(2)上，加载支座(301)与支撑架(2)滑动连接；所述液压加载装置包括油压泵(5)、上加载千斤顶(6)和下加载千斤顶(7)，所述上加载千斤顶(6)和下加载千斤顶(7)分别通过千斤顶固定器(8)安装在上加载架(3)和下加载架(4)上，所述电动油压泵(5)通过油管分别与上加载千斤顶(6)和下加载千斤顶(7)连接，并为上加载千斤顶(6)和下加载千斤顶(7)提供液压动力；在加载试验过程中，将试验试件(10)置于试件底座(13)上，外车架(1)位于试验试件(10)和试件底座(13)外侧，且外车架(1)的对角线与试验试件(10)的对角线在同一直线上，两个加载架(3)位于试验试件(10)的两个对角部位，分别通过加载支座(301)与试验试件(10)角部紧密接触。

2.根据权利要求1所述的一种用于连续两端剪切加载的试验装置，其特征在于：所述试验试件(10)为边长900～1200mm、厚度200～250mm的正方形试件；所述试件底座(13)高度为900～1100mm，试件底座(13)的长度小于试验试件(10)长度180～210mm；所述外车架(1)包括两个平行设置的正方形框架(100)，两个方形框架(100)的顶部一侧通过第一横杆(101)连为一体，另一侧通过转轴(200)连接，两个方形框架(100)通过转轴(200)连接的一侧上部设有斜撑杆(102)，所述斜撑杆(102)设置的高度高于试验试件(10)和试件底座(13)的总高度，在两个方形框架(100)的底部分别设有万向车轮(103)，每个万向车轮(103)上自带刹车机构(104)。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于连续两端剪切加载的试验装置，其特征在于：所述支撑架(2)包括两根对称的方杆(204)，每根方杆(204)上设有多个螺栓孔(202)，多个螺栓孔(202)等距分布在方杆(204)的侧面，内部全丝贯通杆件，螺栓孔(202)的直径和孔间距均为20～40mm；两根方杆(204)的一端通过转轴(200)安装在方形框架体(100)其中一个顶角部位，另一端通过第二横杆(203)连接，且两根方杆(204)设有第二横杆(203)的端部通过连接构件(201)与方形框架体(100)对角部位连接；所述卷扬机升降机构通过钢丝绳(10)与第二横杆(203)的中部连接；所述连接构件(201)包括设置在两根方杆(204)端部的搭槽(2012)和设置在外车架(1)上的支杆(2011)，所述支撑架(2)沿着转轴(200)转动至外车架(1)的对角线上时，支撑架(2)通过其端部的搭槽(2012)搭接在支杆(2011)上。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于连续两端剪切加载的试验装置，其特征在于：所述卷扬机升降机构包括卷扬机(11)、滑轮(12)和升降钢丝绳(9)，所述卷扬机(11)和滑轮(12)安装在外车架(1)顶部，升降钢丝绳(9)一端连接卷扬机(11)并绕滑轮(12)与支撑架(2)设有连接构件(201)的一端连接，并带动支撑架(2)沿着转轴(200)在外车架(1)内上下转动。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于连续两端剪切加载的试验装置，其特征在于：所述油压泵(5)为电动油压泵，油压泵(5)通过主油管(14)与分油器(15)连接，分油器通过两根分油管(16)分别与上加载千斤顶(6)和下加载千斤顶(7)连接，用于实现上加载千斤顶(6)和下加载千斤顶(7)同步作动，并在每个千斤顶的活塞端顶部位置安装有压力传感器(19)。

6.根据权利要求1或2所述的一种用于连续两端剪切加载的试验装置，其特征在于：所述千斤顶固定器(8)设有两组，分别与反力板(300)和加载支座(301)连接，每组千斤顶固定器(8)包括对称设置的两个弧形卡板(800)和对应固定每个弧形卡板(800)的丝杆(801)，在反力板(300)和加载支座(301)上对应焊接有至少两块带丝孔的固定板(20)，所述丝杆(801)一端设有转动手柄(802)，且丝杆(801)上的螺纹与固定板(20)上的丝孔内螺纹相匹配；所述上加载千斤顶(6)和下加载千斤顶(7)安装时，将千斤顶置于反力板(300)和加载支座(301)之间，两组千斤顶固定器(8)分别置于待安装千斤顶的活塞端和缸体端，每组千斤顶固定器的两个弧形卡板(800)对称卡在千斤顶的外部，每个弧形卡板(800)通过丝杆(801)穿过对应的固定板(20)后顶紧固定住千斤顶。

7.根据权利要求3所述的一种用于连续两端剪切加载的试验装置，其特征在于：所述反力板(300)包括反力板底板(3001)、横向加劲肋(3002)、设置在反力板底板(3001)两端的纵向支撑板(3003)和设置在纵向支撑板(3003)上的固定孔(3004)，每个纵向支撑板(3003)上设有两个内部全丝贯通的固定孔(3004)，两个固定孔(3004)纵向居中呈垂直反力板底板(3001)排列，其孔间距和直径均与方杆(204)一致，并在纵向支撑板(3003)上下对称设有钢轮(17)，且上下钢轮(17)之间的空间与方杆(204)相匹配；所述反力板(300)两端分别通过钢轮(17)与两根方杆(204)的上下面滑动连接，并通过螺栓(18)与方杆(204)固定连接，在螺栓(18)取出时，反力板(300)可在方杆(204)上自由滑动。

8.根据权利要求3所述的一种用于连续两端剪切加载的试验装置，其特征在于：所述加载支座(301)包括加载底板(3011)和加载垫板(3012)，所述加载垫板(3012)为两块呈90°的通长平板，刚性固定在加载底板(3011)上，在加载底板(3011)和加载垫板(3012)之间设有多块加劲肋板(3013)，在加载支座(301)的两端也对称设有钢轮(17)，每侧设有上下两组，上组对称设置在加载垫板(3012)上，下组设置在加载底板(3011)上，上下两组钢轮(17)之间的空间与方杆(204)相匹配；所述加载支座(301)两端分别通过钢轮(17)与两根方杆(204)的上下面滑动连接，并可沿着方杆(204)自由滑动。

9.一种用于连续两端剪切加载的试验方法，其特征在于：所述方法采用上述权利要求1至8中任意一项所述的用于连续两端剪切加载的装置进行试验，其具体步骤如下：

S1试件放置：将试验试件置于试件底座上，试验前安装好试件试验所需的测量传感器；

S2安装试验装置：将外车架置于宽敞位置，并将外车架的车轮锁紧，在支撑架上安装上、下加载架，每个加载架的加载支座与反力板之间预留加载千斤顶的位置，调整上、下加载架的加载支座与反力板之间的距离后固定反力板；选用两个与试验相匹配的长活塞加载千斤顶，并在千斤顶活塞顶部位置安装压力传感器，将两个加载千斤顶分别通过千斤顶固定器安装到上、下加载架的加载支座与反力板之间，将两个加载千斤顶与电动油压泵连接好，操作电动油压泵将两个加载千斤顶活塞分别顶推出5～15mm，操作千斤顶固定器将两个加载千斤顶固定到加载方向中心部位；

S3装置初始状态：将上加载架和下加载架调节至支撑架的两远端，并将其固定住；解除支撑架下端的连接构件，通过卷扬机升降机构带动支撑架沿着转轴向上转动至支撑架高于试件底座及试验试件的高度后停止；

S4推入试验位置：解除外车架的刹车机构，将上述安装好的试验装置沿车架侧面推到试验试件外，且试验试件与外车架的对角线在同一直线上，然后通过卷扬机升降机构带动支撑架沿着转轴向下转动至外车架的对角线上，停止卷扬机升降机构工作，并通过连接构件将支撑架与外车架连接；调节上、下加载架使两个加载架分别位于试验试件的两个对角部位后分别将其固定，然后通过加载千斤顶使加载支座紧贴试验试件的角部，锁紧外车架的刹车机构限制外车架继续移动；

S5进行试验：参照规范进行试验，通过油压泵调节加载上、下加载千斤顶同时工作进行加卸荷操作，并通过所安装的压力传感器记录试验数据，针对试验试件进行两端剪切加载试验；

S6拆卸试验装置：S5试验完成后，松开上加载架和下加载架的固定螺栓，调节上、下加载架使其移动至支撑架的远端并固定，然后通过卷扬机调节机构带动支撑架抬升至高于试验试件的位置；

S7进行下一组试验：松开外车架的刹车机构，将外车架向前推入到下一试验试件处，重复S4-S6步骤完成下一试验试件的两端剪切加载试验。

10.根据权利要求9所述的一种用于连续两端剪切加载的试验方法，其特征在于：所述试验试件是以条形方式砌筑并养护在试件底座上的砌筑试件，将多个试验试件以短边相对的方式呈一字排列或设置多排，并按顺序编号，同一排相邻的两个试验试件的间距≥500mm，每个试验试件两端剪切加载试验完成后，无需进行装置的拆卸，移动外车架至相邻的下一个试验试件进行剪切加载试验。

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