CN204732064U - 裸拱结构实验用教具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种裸拱结构实验用教具，包括裸拱仿真体和用于对仿真体不同位置施加荷载的荷载施加系统，所述裸拱仿真体包括拱圈和支座；所述教学装置还包括可在不同荷载施加工况下对拱圈受力检测的检测系统，所述检测系统包括应变检测装置和挠度检测装置；通过裸拱仿真体，学生可对裸拱的结构构造特征有直观的了解，另外，通过荷载施加系统和裸拱的受力特性的检测系统，通过对裸拱在不同位置截面处加载荷载处内力的变化进行检测，从而测定相关截面轴力、弯矩、挠度影响线，使得学生可对裸拱在活载作用下的受力特性和内力变化有深刻的理解，从而保证教学质量，节省教学时间，提高教学效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及桥梁结构教学领域，特别涉及一种裸拱结构实验用教具。
背景技术
拱桥与梁式桥均属于空间结构，其中拱桥是一种压弯结构，即受弯又受压，与梁式桥这种受弯结构相比，力学原理不同，拱桥在活载作用下受力比较复杂。对承受移动荷载作用的拱形桥梁来说，影响线是研究桥梁结构受力的有力工具，而实测影响线直接反应桥梁当前受力状况，对了解拱桥的结合、内力变化和承载能力评估有重要意义。而现有技术中，由于受成本和场地的限制，学生对拱桥的结构和受力分析多通过电脑教学或平面图教学实现，使得学生在学习过程中不但不能直观的对拱桥的具体结构进行真实的观察，而且不能实地对拱桥在活载作用下的内力变化进行数据分析，教学质量不高。
因此，需要提供一种裸拱结构实验用教具，可使学生对裸拱的结构构造进行感性认识，并可对裸拱在活载作用下的受力特性和内力变化有深刻的理解，从而保证教学质量，节省教学时间，提高教学效率。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种裸拱结构实验用教具，可使学生对裸拱的结构构造进行感性认识，并可对裸拱在活载作用下的受力特性和内力变化有深刻的理解，从而保证教学质量，节省教学时间，提高教学效率。
本实用新型的裸拱结构实验用教具，包括裸拱仿真体和用于对仿真体不同位置施加荷载的荷载施加系统，所述裸拱仿真体包括拱圈和支座；所述教学装置还包括可在不同荷载施加工况下对拱圈受力检测的检测系统，所述检测系统包括应变检测装置和挠度检测装置。
进一步，沿所述拱圈的拱轴线等分设置有多个荷载加载点。
进一步，沿桥向在所述拱圈的拱脚、拱顶和拱顶与拱脚之间二分之一处截面的上缘或/和下缘上分别设置至少一个纵向应变测点。
进一步，沿桥向在所述拱圈的拱脚、拱顶和拱顶与拱脚之间二分之一处截面的下缘上分别设置至少一个挠度测点。
进一步，应变检测装置包括应变片和与应变片连接并用于采集数据的应变采集仪，所述应变片对应每一纵向应变测点设置一个。
进一步，挠度检测装置包括挠度检测器和导读可调并用于对挠度检测器形成支撑的支撑架，所述挠度检测装置对应每一挠度测点设置一个。
进一步，荷载施加系统包括基座滑轨和用于施加荷载的杠杆加载装置，所述杠杆加载装置包括竖杆、以可在竖直平面内转动的方式与竖杆上端连接的横杆和用于悬挂于横杆上提供荷载力的加载体，所述竖杆为高度可调结构并可顺桥向沿基座滑轨移动，所述横杆上设置有可沿横杆纵向往复移动并用于与拱圈接触的加载头。
进一步，加载头包括加载头本体和设置在加载头本体上的测力传感器，所述测力传感器为应变式测力传感器。
进一步，裸拱仿真体由有机玻璃材料制成。
本实用新型的有益效果：本实用新型的裸拱结构实验用教具，通过裸拱仿真体，学生可对裸拱的结构构造特征有直观的了解，另外，通过荷载施加系统和裸拱的受力特性的检测系统，通过对裸拱在不同位置截面处加载荷载处内力的变化进行检测，从而测定相关截面轴力、弯矩、挠度影响线，使得学生可对裸拱在活载作用下的受力特性和内力变化有深刻的理解，从而保证教学质量，节省教学时间，提高教学效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型的裸拱仿真体荷载施加位置示意图；
图3为本实用新型的荷载施加系统结构示意图；
图4为本实用新型的拱圈横向截面示意图；
图5为本实用新型的拱圈的上视图；
图6为本实用新型的应变片在拱圈横向上安装状态视图；
图7为本实用新型的挠度检测器在拱圈横向上安装状态视图。
具体实施方式
图1为本实用新型结构示意图，图2为本实用新型的裸拱仿真体荷载施加位置示意图，图3为本实用新型的荷载施加系统结构示意图，图4为本实用新型的拱圈横向截面示意图，图5为本实用新型的拱圈的上视图，图6为本实用新型的应变片在拱圈横向上安装状态视，图7为本实用新型的挠度检测器在拱圈横向上安装状态视图，如图所示：本实施例的裸拱结构实验用教具，包括裸拱仿真体和用于对仿真体不同位置施加荷载的荷载施加系统，所述裸拱仿真体包括拱圈1和支座2；所述教学装置还包括可在不同荷载施加工况下对拱圈1受力检测的检测系统，所述检测系统包括应变检测装置和挠度检测装置；裸拱仿真体是指按照实际常用的裸拱结构进行缩小比例后设计而成的仿真体结构，如图所示，裸拱仿真体为单拱结构，材料可与实际梁桥材料不同，通过裸拱仿真体的设置，使得学生直观的对结构构造特征具有深刻的了解，另外，荷载施加系统是用于在不同工况下对拱圈1的拱面施加荷载。
本实施例中，沿所述拱圈1的拱轴线等分设置有多个荷载加载点；将拱圈1按计算跨径分为16等分，加载点之间间距为51.25mm，共设15个加载点，每个加载点处设置有加载定位块3，通过移动荷载施加系统的施加位置实现达到沿加载点进行加载的目的，由于荷载加载点设置在拱轴线上，可竖向集中荷载。
本实施例中，沿桥向在所述拱圈1的拱脚、拱顶和拱顶与拱脚之间二分之一处截面的上缘或/和下缘上分别设置至少一个纵向应变测点；拱脚是指拱圈1的两端脚处，共有两个拱脚，拱顶是指拱圈1的顶部(即拱圈1的二分之一处)，在拱顶与两侧拱脚之间的二分之一处各设置一个纵向应变测点，其中纵向应变测点可设置在截面处的上缘处，或下缘处，或上缘和下缘均设置纵向应变测点，本实施例中，在截面的上缘和下缘处均设置有纵向应变测点，而且，每一处设置三个纵向应变测点。
本实施例中，沿桥向在所述拱圈1的拱脚、拱顶和拱顶与拱脚之间二分之一处截面的下缘上分别设置至少一个挠度测点；挠度测点设置在下缘上，且每一处设置三个挠度测点。
本实施例中，应变检测装置包括应变片4和与应变片4连接并用于采集数据的应变采集仪14，所述应变片4对应每一纵向应变测点设置一个；其中，应变变粘贴设置在纵向应变测点处，应变片4型号为BX120-3AA，当然也可为现有其他型号应变片4，应变采集仪对各纵向应变测点处的应变片4检测信号进行收集并处理为可输出的可读数值，本实施例中，应变采集仪为YE2539静态电阻应变仪。
本实施例中，挠度检测装置包括挠度检测器5和导读可调并用于对挠度检测器5形成支撑的支撑架12，所述挠度检测装置对应每一挠度测点设置一个；其中，挠度检测器5为百分表或挠度计，本实施例中，挠度检测器5为0-30mm机电百分表，在每一挠度测点处设置一个百分表，百分表通过支撑架顶紧于挠度测点位置。
本实施例中，荷载施加系统包括基座滑轨6和用于施加荷载的杠杆加载装置，所述杠杆加载装置包括竖杆7、以可在竖直平面内转动的方式与竖杆7上端连接的横杆8和用于悬挂于横杆8上提供荷载力的加载体9，所述竖杆7为高度可调结构并可顺桥向沿基座滑轨6移动，所述横杆8上设置有可沿横杆8纵向往复移动并用于与拱圈接触的加载头10；基座滑轨6设置在裸拱仿真体一侧，竖杆7可沿基座滑轨6移动，以便变化不同的加载位置，竖杆7的移动方式可通过人力驱动实现，如通过设置定位滑块13，也可通过自动方式实现，如通过丝杠滑块结，并通过电机驱动实现，均为现有技术，在此不再赘述；另外，杠杆加载装置的横杆8横跨裸拱仿真体设置，当竖杆7移动到指定加载位置时，将加载体9挂靠到横杆8端部实现加载，其中，加载体9可通过砝码实现。
本实施例中，加载头10包括加载头10本体和设置在加载头10本体上的测力传感器11，所述测力传感器为应变式测力传感器；其中，应变式测力传感器用于对施加荷载的大小进行实时监测。
本实施例中，裸拱仿真体由有机玻璃材料制成。
本实用新型在使用时，根据所检测到的应变数据和挠度数据，计算荷载作用于各加载位置，测试截面的弯矩、轴线影响线竖标，并计算荷载作用于各加载位置，测试截面的挠度影响线竖标，然后绘制测试截面弯矩和轴力影响线，以及测试截面的挠度影响线。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种裸拱结构实验用教具，其特征在于：包括裸拱仿真体和用于对仿真体不同位置施加荷载的荷载施加系统，所述裸拱仿真体包括拱圈和支座；所述教学装置还包括可在不同荷载施加工况下对拱圈受力检测的检测系统，所述检测系统包括应变检测装置和挠度检测装置。
2.根据权利要求1所述的裸拱结构实验用教具，其特征在于：沿所述拱圈的拱轴线等分设置有多个荷载加载点。
3.根据权利要求2所述的裸拱结构实验用教具，其特征在于：沿桥向在所述拱圈的拱脚、拱顶和拱顶与拱脚之间二分之一处截面的上缘或/和下缘上分别设置至少一个纵向应变测点。
4.根据权利要求3所述的裸拱结构实验用教具，其特征在于：沿桥向在所述拱圈的拱脚、拱顶和拱顶与拱脚之间二分之一处截面的下缘上分别设置至少一个挠度测点。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的裸拱结构实验用教具，其特征在于：所述应变检测装置包括应变片和与应变片连接并用于采集数据的应变采集仪，所述应变片对应每一纵向应变测点设置一个。
6.根据权利要求5所述的裸拱结构实验用教具，其特征在于：所述挠度检测装置包括挠度检测器和导读可调并用于对挠度检测器形成支撑的支撑架，所述挠度检测装置对应每一挠度测点设置一个。
7.根据权利要求6所述的裸拱结构实验用教具，其特征在于：所述荷载施加系统包括基座滑轨和用于施加荷载的杠杆加载装置，所述杠杆加载装置包括竖杆、以可在竖直平面内转动的方式与竖杆上端连接的横杆和用于悬挂于横杆上提供荷载力的加载体，所述竖杆为高度可调结构并可顺桥向沿基座滑轨移动，所述横杆上设置有可沿横杆纵向往复移动并用于与拱圈接触的加载头。
8.根据权利要求7所述的裸拱结构实验用教具，其特征在于：所述加载头包括加载头本体和设置在加载头本体上的测力传感器，所述测力传感器为应变式测力传感器。
9.根据权利要求8所述的裸拱结构实验用教具，其特征在于：裸拱仿真体由有机玻璃材料制成。
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| CN201520492521.3U CN204732064U (zh) | 2015-07-09 | 2015-07-09 | 裸拱结构实验用教具 |
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| CN (1) | CN204732064U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111895928A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-11-06 | 袁炎 | 一种建筑物结构件的监测方法及系统 |
| CN112924276A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-06-08 | 浙江工业大学 | 一种用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置及其应用方法 |
| CN113689765A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-23 | 重庆交通大学 | 一种可调节跨径的试验拱座平台及其试验方法 |
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2015
- 2015-07-09 CN CN201520492521.3U patent/CN204732064U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN112924276A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-06-08 | 浙江工业大学 | 一种用于检测蜂窝拱的失稳载荷装置及其应用方法 |
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