CN203587339U - 扭转构件加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种扭转构件加载装置，该装置包括：底部固定支座、下盖板、固定螺栓、反力架、试件、上盖板、加载板、加载钢臂、千斤顶、加载配件。本实用新型的优点在于：实现各类扭转构件的扭矩加载，并且能够循环使用，为了满足构件的加载要求，不至于使加载装置先于构件破坏，钢板、钢臂、销钉和配件的制作材料均采用高强钢材，而且它们的几何形状、尺寸精度、均匀性、各向同性、稳定性以及表面光洁度均满足试验要求。

Description

扭转构件加载装置

技术领域

本实用新型涉及一种扭转构件加载装置。

背景技术

实际结构工程中，处于纯扭、压扭和压弯扭复合受力状态的构件是非常多的，例如框架结构角柱、重型设备支架柱、厂房结构柱、地下工程支柱、高速公路的曲线形桥和斜交桥的桥墩、螺旋楼梯的中心柱、海上采油平台腿柱和立柱、停机场的定向塔、送电杆塔等。地震调查与观测中发现，建筑结构中柱子的破坏是由于压弯剪扭复合荷载的不同组合引起的，即使在静力作用下，柱子也会由于上述荷载组合产生压扭或者压弯扭应力状态。对于新型组合结构尤其是钢管混凝土和型钢混凝土，具有承载力高、塑性和韧性好、制作和施工方便、耐火性能和经济效果好等特点，近年来越来越多地被应用于高层、超高层、桥梁等结构中。但是到目前为止，国内对于扭转受力构件特别是组合结构构件的试验研究还非常少见。2003年，同济大学的孙黄胜、施卫星等做过有关钢筋混凝土构件压弯剪扭的试验，其加载装置中扭矩的实现借用电液伺服结构试验机，轴力和剪力的实现仍然借助千斤顶，并没有使得装置简单化，而且使得试验装置造价很高。这种装置的另外一大缺点就是它的使用范围受到限制，一般只能对钢筋混凝土构件加载，不适用于钢管混凝土等新型组合结构。其他学者也曾制作过类似的扭转构件的加载装置，但是那些加载装置也同样有很多不足之处，例如有的受当时条件的限制，力的加载范围有限，有的只能对钢筋混凝土构件加载或者只能对钢管混凝土构件加载，使用范围有限。

因此说这些加载装置都难以在实际工程或者试验中普遍的推广使用，这也是目前对受扭构件加载方式复杂并且费用高的主要原因，因而不利于受扭构件的深入研究和工程应用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种扭转构件加载装置，能够实现各种构件在受到扭矩的情况下的加载，并且经济和简单有效。

本实用新型的技术方案为：一种扭转构件加载装置，该装置包括：底部固定支座、下盖板、固定螺栓、反力架、试件、上盖板、加载板、加载钢臂、千斤顶、工字型钢梁、加载配件；底部固定支座是一块两侧都带一凹槽的钢板，凹槽部分正好与反力架的突出部分相对应，该钢板上有两排对称的螺栓孔，每排三个，通过固定螺栓使试件的下盖板与底部固定支座牢固的拴在一起，从而让试件固定在底部固定支座上上。加载板是一块方形钢板，加载板上打有六个螺栓孔，试件的上盖板通过螺栓与加载板固定在一起；加载钢臂是一块长的矩形钢板，加载钢臂与加载板是焊接在一起的，并加上了两个钢销钉，加载板、加载钢臂形成一个整体；千斤顶通过工字型钢梁固定在反力架上，共有两个千斤顶；扭矩加载是由两个水平的同步的千斤顶通过加载配件在钢臂两端施加一对力偶实现的；加载配件是球形铰，把它套在千斤顶的顶轴上以实现对钢臂两端施加的一对力偶。：加载板尺寸为300mm×300mm×25mm，加载钢臂的尺寸为600mm×80mm×25mm。加载配件是两个机械加工的小圆柱体，柱体直径90mm，高35mm，上表面打磨成外凸光滑曲面，下表面挖出一个直径为75mm，高为20mm的圆柱凹槽，每个圆柱体带一个可以松紧的螺丝，用来将其固定在千斤顶的顶轴上。 

本实用新型的优点在于：实现各类扭转构件的扭矩加载，并且能够循环使用，为了满足构件的加载要求，不至于使加载装置先于构件破坏，钢板、钢臂、销钉和配件的制作材料均采用高强钢材，而且它们的几何形状、尺寸精度、均匀性、各向同性、稳定性以及表面光洁度均满足试验要求。

本实用新型发明整体工作状况良好。通过大型通用有限元软件ABAQUS对试验进行模拟，计算出相关数据，将计算数据与试验数据进行对比，二者吻合良好，说明此加载装置设计合理。

附图说明

图1为本实用新型扭转构件加载装置结构示意图；

图2为本实用新型扭转构件加载装置侧视图；

图3为本实用新型原理图。

具体实施方式

如图1所示，该实用新型的扭转加载装置包括底部固定支座1、下盖板2、固定螺栓3、反力架4、试件5、上盖板6、加载板7、加载钢臂8、千斤顶9、工字型钢梁10、加载配件。

如图2所示，在对扭转构件进行加载时，首先将构件置于底部固定支座1上。此固定支座为一块钢板，钢板的左右两端通过角焊缝焊接在反力架4上，钢板下面是混凝土垫层，预埋了六个固定螺栓3，螺栓位置与钢板上螺栓孔的位置对应。将试件5的下盖板2的六个螺栓孔与底部固定支座1的螺栓孔对中，拧紧螺母即可使试件固定在底部固定支座上。固定好试件后，将加载板7和加载钢臂8固定在试件的上盖板6上。加载板有六个螺栓孔，与试件上盖板6的螺栓孔相对应，并用螺栓将其连接固定。加载板7与加载钢臂8通过两条角焊缝连接，并加上了两个钢销钉。在加载之前，先将加载配件用配件上自带的松紧螺丝固定在千斤顶9的两个顶轴上。在加载钢臂8两端用两个同步串联的千斤顶9对称施加大小相等方向相反的力，即对试件施加了扭矩。

试验过程中的变形数据通过DH3819数据采集仪自动采集，油压千斤顶所施加的荷载值由人工读取。通过大型通用有限元软件ABAQUS对试验全过程进行模拟，然后对照有限元计算数据与试验数据，二者吻合良好，说明加载装置合理。

底部固定支座是一块带凹槽的钢板，凹槽的尺寸是130mm×200mm，刚好与反力架的柱子的突出部分对应。钢板上有两排螺栓孔，每排三个。螺栓孔直径是22mm，螺栓孔的左右间距为100mm，上下间距为220mm。底部固定支座的螺栓孔与试件下盖板的螺栓孔相对应，用螺栓将其连接固定。

加载板的尺寸为300mm×300mm×25mm。加载板上有两排共六个螺栓孔，螺栓孔的直径为22mm。螺栓孔的左右间距为100mm，上下间距为220mm。加载板的螺栓孔与试件上盖板的螺栓孔相对应，用螺栓将其连接固定。加载钢臂的尺寸为600mm×80mm×25mm。加载板与加载钢臂是通过两条角焊缝连接的，并加上了两个钢销钉。

加载配件是一个球形铰，加载配件是两个机械加工的小圆柱体，柱体直径为90mm，高为35mm，上表面打磨成外凸光滑曲面，下表面挖出一个直径为75mm，高为20mm的圆柱凹槽，每个圆柱体带一个可以松紧的螺丝，用来将其固定在千斤顶的顶轴上。

综上所述，本实用新型发明可以实现对各类扭转构件进行试验研究。钢臂和加载板通过螺栓与构件连接，方便拆卸，有效提高试验的效率。而且钢臂、加载板均选用高强钢材，不因试验而变形，保证加载装置能够反复投入试验，具有较高的循环使用价值。试验研究配合有限元软件的验证和理论分析，即可确定该类构件承载力计算等关键参数，为实际工程提供指导。

Claims (3)

1.一种扭转构件加载装置，其特征在于：该装置包括：底部固定支座（1）、下盖板（2）、固定螺栓（3）、反力架（4）、试件（5）、上盖板（6）、加载板（7）、加载钢臂（8）、千斤顶（9）、工字型钢梁（10）、加载配件；底部固定支座（1）是一块两侧都带一凹槽的钢板，凹槽部分正好与反力架（4）的突出部分相对应，该钢板上有两排对称的螺栓孔，每排三个，通过固定螺栓（3）使试件（5）的下盖板（2）与底部固定支座（1）牢固的拴在一起，从而让试件（5）固定在底部固定支座上（1）上；加载板（7）是一块方形钢板，加载板（7）上打有六个螺栓孔，试件（5）的上盖板（6）通过螺栓与加载板（7）固定在一起；加载钢臂（8）是一块长的矩形钢板，加载钢臂（8）与加载板（7）是焊接在一起的，加载板（7）、加载钢臂（8）形成一个整体；千斤顶（9）通过工字型钢梁（10）固定在反力架（4）上，共有两个千斤顶；扭矩加载是由两个水平的同步的千斤顶（8）通过加载配件在钢臂（7）两端施加一对力偶实现的；加载配件是球形铰，把它套在千斤顶（9）的顶轴上以实现对钢臂两端施加的一对力偶。

2.根据权利要求1所述扭转构件加载装置，其特征在于：加载板（7）尺寸为300mm×300mm×25mm，加载钢臂（8）的尺寸为600mm×80mm×25mm。

3.根据权利要求1所述扭转构件加载装置，其特征在于：加载配件是两个机械加工的小圆柱体，柱体直径为90mm，高为35mm，上表面打磨成外凸光滑曲面，下表面挖出一个直径为75mm，高为20mm的圆柱凹槽，每个圆柱体带一个可以松紧的螺丝，用来将其固定在千斤顶的顶轴上。