CN115290315A - 一种熟料库网架结构支座节点力学特性试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水泥熟料库技术领域，具体涉及一种熟料库网架结构支座节点力学特性试验装置及方法，试验装置包括混凝土垫块、固定支座、螺栓、节点支座、支撑肋板、焊接球、半球形焊接球、十字插板、钢杆件、连接器、铰支座、作动器、拉环、拉绳、门架、顶梁、连接钢板、连接钢钉、位移计、应变片和应变花，试验方法包括实验装置组合、静力预加载、静力正式加载和采集件布置；本发明可用于水泥熟料库网架结构和一般常用网架结构等支座节点的力学特性试验，不仅可用于静力加载，也可进行动力加载试验，并能够进行多角度加载试验，通过此试验装置可获得准确、可靠的实验数据。

Description

一种熟料库网架结构支座节点力学特性试验装置及方法

技术领域

本发明涉及水泥熟料库技术领域，具体涉及一种熟料库网架结构支座节点力学特性试验装置及方法。

背景技术

随着我国建筑行业的快速发展，水泥的用量日益增加，水泥熟料库的储量变得更大，跨度也变得更大，传统的水泥熟料库网架结构已无法满足上述要求。因此，需要对水泥熟料库网架结构进行改进，其中，支座节点是网架结构改良的重点，而现有技术中的支座节点试验装置存在以下问题：

1、传统的试验装置只能进行常规的螺栓球支座节点和焊接球支座节点实验，无法完成带插板连接节点、半球插板式连接节点等形式的实验；

2、熟料库网架工作环境复杂，传统的试验装置不能较好的模拟支座节点在不同受力方向作用下的实际工作环境。

基于此，本发明提出一种熟料库网架结构支座节点力学特性试验装置及方法，能够完成改良后的支座节点的力学特性实验。

发明内容

针对上述现有技术的不足之处，本发明提供了一种熟料库网架结构支座节点力学特性试验装置及方法，可用于水泥熟料库网架结构和一般常用网架结构等支座节点的力学特性试验，不仅可用于静力加载，也可进行动力加载试验，并能够进行多角度加载试验，通过此试验装置可获得准确、可靠的实验数据。

一种熟料库网架结构支座节点力学特性试验装置，包括混凝土垫块、固定支座、螺栓、节点支座、支撑肋板、焊接球、半球形焊接球、十字插板、钢杆件、连接器、铰支座、作动器、拉环、拉绳、门架、顶梁、连接钢板、连接钢钉、位移计、应变片和应变花，所述固定支座固定连接在混凝土垫块上，所述节点支座通过螺栓连接在固定支座上；所述钢杆件一端与十字插板焊接，连接器与钢杆件另一端连接；所述门架中部连有铰支座，所述顶梁与门架连接，下部设有拉环，所述作动器一端与铰支座连接、一端与连接器连接，设有拉环，拉绳与拉环连接。

进一步的，节点支座、支撑肋板和焊接球为一组节点模型，支撑肋板焊接在节点支座上，焊接球焊接在支撑肋板上，十字插板焊接在焊接球上；节点支座和半球形焊接球为另一组节点模型，半球形焊接球焊接在节点支座上，十字插板焊接在半球形焊接球上。

进一步的，所述连接钢板通过连接钢钉与顶梁连接，下部焊有铰支座。

进一步的，所述位移计、应变片、应变花贴在十字插板、焊接球、半球形焊接球上。

上述试验装置的试验方法包括以下步骤：

实验装置组合：用螺栓把带十字插板的节点模型连接在固定支座上，钢杆件通过连接器与作动器连接；

静力加载试验步骤：静力加载过程分为预加载和正式加载；预加载：在控制作动器的系统中输入所选钢材极限承载力10%左右的荷载，并控制作动器的频率为0，持荷5min，保证试件与试验装置的安装缝隙密合，检查仪器和加载装置的工作状态及可靠度，记录初始读数，然后卸载；正式加载：在弹性阶段采用荷载加载方法，每级荷载为结构弹性承载力的5%，当应变计度数达到钢材屈服应变后，结构进入塑性阶段，改用位移加载制度进行加载，每级加载位移为5mm，当结构荷载位移曲线开始下降10%后停止加载。

采集件布置：

（a）包含焊接球的节点模型

应变片：在钢杆件与插板连接处前端沿钢杆件方向布置应变片，一侧布置3个，共12个应变片；

应变花：在十字插板与焊接球连接部位布置应变花，一侧布置2个应变花，在腹杆与焊接球连接部位的前后布置2个应变花，在焊接球与支撑肋板连接处中间布置1个应变花，在焊接球前后部位与支撑肋板连接处布置2个应变花，共16个应变花；

位移计：在十字插板与焊接球连接部位布置位移计，一侧布置2个位移计，在腹杆与焊接球连接部位的左右布置2个位移计，共10个位移计；

（b）包含半球形焊接球的节点模型

应变片：在钢杆件与插板连接处前端沿钢杆件方向布置应变片，一侧布置3个，在半球形焊接球与固定支座连接处沿圆周均匀布置8个应变片，共20个应变片；

应变花：在十字插板与半球形焊接球连接部位布置应变花，一侧布置2个应变花，在腹杆与半球形焊接球连接部位的前后布置2个应变花，共10个应变花；

位移计：在十字插板与半球形焊接球连接部位布置位移计，一侧布置2个位移计，在腹杆与半球形焊接球连接部位的左右布置2个位移计，共10个位移计。

由于采用上述技术方案，与现有技术相比本发明的有益效果包括：

1）本发明通过设置混凝土垫块、固定支座，使得试验装置能较高的还原节点支座的工作环境，从而获得准确、可靠的实验数据。

2）本发明通过在门架两侧和连接钢板设置铰支座和作动器，使本发明涉及的试验装置能够做到多角度、静动力加载，所以本发明涉及的试验装置可用于水泥熟料库网架结构和一般常用网架结构等支座节点的力学特性试验，不仅可用于静力加载，也可进行动力加载试验，并能够进行多角度加载试验，为实际生产建造提供有效依据。

附图说明

图1为本发明实施例1带插板节点模型的试验装置的结构示意图；

图2为实施例2带插板节点模型的试验装置的结构示意图；

图3为本发明试验装置的主视图；

图4为图1中A处的放大结构示意图；

图5为图1中B处的放大结构示意图；

图6为图2中C处的放大结构示意图；

图7为实施例1带插板节点模型的结构示意图；

图8为实施例2带插板节点模型的结构示意图；

图9为实施例1的采集件布置示意图；

图10为实施例2的采集件布置示意图；

附图标记，1-混凝土垫块，2-固定支座，3-螺栓，4-节点支座，5-支撑肋板，6-焊接球，7-半球形焊接球，8-十字插板，9-钢杆件，10-连接器，11-铰支座，12-作动器，13-拉环，14-拉绳，15-门架，16-顶梁，17-连接钢板，18-连接钢钉，19-位移计，20-应变片，21-应变花，22-腹杆。

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、完整的描述，显然，所描述的实施例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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下说获得的其他实施方式或等同替换，都在本发明的保护范围内。

实施例1

如图1、图3、图4、图5、图7和图9所示，一种熟料库网架结构支座节点力学特性试验装置，包括混凝土垫块1、固定支座2、螺栓3、节点支座4、支撑肋板5、焊接球6、十字插板8、钢杆件9、连接器10、铰支座11、作动器12、拉环13、拉绳14、门架15、顶梁16、连接钢板17、连接钢钉18、位移计19、应变片20和应变花21，固定支座2固定连接在混凝土垫块1上，节点支座4通过螺栓3连接在固定支座2上，支撑肋板5焊接在节点支座4上，焊接球6焊接在支撑肋板5上，十字插板8焊接在焊接球6上，钢杆件9一端与十字插板8焊接，连接器10与钢杆件9另一端连接，门架15中部连有铰支座11；所述顶梁16与门架15连接，下部设有拉环13，作动器12一端与铰支座11连接、一端与连接器10连接，设有拉环13，拉绳14与拉环13连接，连接钢板17通过连接钢钉18与顶梁16连接，下部焊有铰支座11，位移计19、应变片20、应变花21贴在十字插板8和焊接球6上。

上述试验装置的试验方法包括以下步骤：

1）实验装置组合：用螺栓3把带十字插板8的节点模型连接在固定支座2上，节点模型包括节点支座4、支撑肋板5和焊接球6，钢杆件9通过连接器10与作动器12连接。

2）静力预加载：在控制作动器12的系统中输入所选钢材极限承载力10%左右的荷载，并控制作动器12的频率为0（保证静力加载），持荷5min，保证试件与试验装置的安装缝隙密合，检查仪器和加载装置的工作状态及可靠度，记录初始读数，然后卸载。

3）静力正式加载：在弹性阶段采用荷载加载方法，每级荷载为结构弹性承载力的5%，当应变计度数达到钢材屈服应变后，结构进入塑性阶段，改用位移加载制度进行加载，每级加载位移为5mm，当结构荷载位移曲线开始下降10%后停止加载。

4）采集件布置：

在钢杆件9与十字插板8连接处前端沿钢杆件9方向布置应变片20，一侧布置3个，共12个应变片20；

在十字插板8与焊接球6连接部位布置应变花21，一侧布置2个应变花21，在腹杆22与焊接球6连接部位的前后布置2个应变花21，在焊接球6与支撑肋板5连接处中间布置1个应变花，在焊接球6前后部位与支撑肋板5左右连接处布置2个应变花，共16个应变花；

在十字插板8与焊接球6连接部位布置位移计19，一侧布置2个位移计19，在腹杆22与焊接球6连接部位的左右布置2个位移计19，共10个位移计19。

实施例2

如图2、图3、图6、图8和图10所示，一种熟料库网架结构支座节点力学特性试验装置，半球形焊接球7焊接在节点支座4，十字插板8焊接在半球形焊接球7上，位移计19、应变片20、应变花21贴在十字插板8和半球形焊接球7上，其余结构与实施例1一致。

本实施例试验装置的试验方法包括以下步骤：

1）实验装置组合：用螺栓3把带十字插板8的节点模型连接在固定支座2上，节点模型包括节点支座4和半球形焊接球7，钢杆件9通过连接器10与作动器12连接。

静力加载过程分为预加载和正式加载，步骤2）、步骤3）的试验方法与实施例1一致。

4）采集件布置：

在钢杆件9与十字插板8连接处前端沿钢杆件9方向布置应变片20，一侧布置3个，在半球形焊接球7与固定支座2连接处沿圆周均匀布置8个应变片20，共20个应变片20；

在十字插板8与半球形焊接球7连接部位布置应变花21，一侧布置2个应变花21，在腹杆22与半球形焊接球7连接部位的前后布置2个应变花21，共10个应变花21；

在十字插板8与半球形焊接球7连接部位布置位移计19，一侧布置2个位移计19，在腹杆22与半球形焊接球7连接部位的左右布置2个位移计19，共10个位移计19。

通过以上设置，本实发明实施例1-2涉及的实验装置可以获得准确、可靠的实验数据。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种熟料库网架结构支座节点力学特性试验装置，包括混凝土垫块（1）、节点模型、门架（15）和顶梁（16），所述混凝土垫块（1）的顶面固定连接有固定支座（2），节点模型通过螺栓（3）与固定支座（2）连接，顶梁（16）的两端与门架（15）连接，其特征在于：所述节点模型焊接连接有十字插板（8），钢杆件（9）的一端与十字插板（8）焊接连接，钢杆件（9）的另一端与连接器（10）连接；

顶梁（16）连接有连接钢板（17），连接钢板（17）的底端和门架（15）的左右两侧均安装有铰支座（11），作动器（12）的一端与铰支座（11）连接，作动器（12）的另一端与连接器（10）连接，顶梁（16）通过拉绳（14）与作动器（12）连接；

十字插板（8）和节点模型连接有位移计（19）、应变片（20）和应变花（21）。

2.如权利要求1所述的一种熟料库网架结构支座节点力学特性试验装置，其特征在于，所述节点模型包括节点支座（4）、支撑肋板（5）和焊接球（6），支撑肋板（5）与节点支座（4）焊接连接，焊接球（6）与支撑肋板（5）焊接连接，焊接球（6）连接有位移计（19）、应变片（20）和应变花（21）。

3.如权利要求1所述的一种熟料库网架结构支座节点力学特性试验装置，其特征在于，所述节点模型包括节点支座（4）与半球形焊接球（7），所述半球形焊接球（7）与节点支座（4）焊接连接，半球形焊接球（7）连接有位移计（19）、应变片（20）和应变花（21）。

4.如权利要求1所述的一种熟料库网架结构支座节点力学特性试验装置，其特征在于，所述拉绳（14）的顶端与顶梁（16）的拉环（13）连接，拉绳（14）的底端与作动器（12）的拉环（13）连接。

5.如权利要求1所述的一种熟料库网架结构支座节点力学特性试验装置，其特征在于，所述连接钢板（17）通过连接钢钉（18）与顶梁（16）连接。

6.如权利要求1-5任一项所述的一种熟料库网架结构支座节点力学特性试验装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

实验装置组合：用螺栓（3）把带十字插板（8）的节点模型连接在固定支座（2）上，钢杆件（9）通过连接器（10）与作动器（12）连接；

静力预加载：在控制作动器（12）的系统中输入所选钢材极限承载力10%左右的荷载，并控制作动器（12）的频率为0，持荷5min，保证试件与试验装置的安装缝隙密合，检查仪器和加载装置的工作状态及可靠度，记录初始读数，然后卸载；

静力正式加载：在弹性阶段采用荷载加载方法，每级荷载为结构弹性承载力的5%，当应变计度数达到钢材屈服应变后，结构进入塑性阶段，改用位移加载制度进行加载，每级加载位移为5mm，当结构荷载位移曲线开始下降10%后停止加载；

采集件布置：在十字插板（8）、节点模型处布置位移计（19）、应变片（20）和应变花（21）。

7.如权利要求6所述的一种熟料库网架结构支座节点力学特性试验装置的方法，其特征在于，在钢杆件（9）与十字插板（8）连接处前端沿钢杆件（9）方向布置应变片（20），在十字插板（8）与焊接球（6）连接部位、腹杆（22）与焊接球（6）连接部位、焊接球（6）与支撑肋板（5）连接部位布置应变花（21），在十字插板（8）与焊接球（6）连接部位、腹杆（22）与焊接球（6）连接部位布置位移计（19）。

8.如权利要求6所述的一种熟料库网架结构支座节点力学特性试验装置的方法，其特征在于，在钢杆件（9）与十字插板（8）连接处前端沿钢杆件（9）方向、半球形焊接球（7）与固定支座（2）连接处沿圆周方向布置应变片（20），在十字插板（8）与半球形焊接球7（7）连接部位、腹杆（22）与半球形焊接球（7）连接部位布置应变花（21），在十字插板（8）与半球形焊接球（7）连接部位、腹杆（22）与半球形焊接球（7）连接部位布置位移计（19）。

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