CN204988711U - 一种自平衡式实现建筑试验构件端部约束的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自平衡式实现建筑试验构件端部约束的装置，包括一试验构件，一用于支承所述构件的支承框架；一约束系统，包括一连接于所述框架并且位于所述构件下方的悬臂梁，位于悬臂梁下方并且悬挂于所述构件端部的悬挂梁；一测量系统，包括一力传感器，所述力传感器位于所述悬臂梁与所述悬挂梁之间。

Description

一种自平衡式实现建筑试验构件端部约束的装置

技术领域

本实用新型涉及建筑结构的试验技术领域，尤其涉及一种试验研究时自平衡式实现建筑试验构件端部约束的装置。

技术背景

建筑结构是由一系列的梁、板、柱等基本构件按照一定的连接方式组合而成，共同抵御建筑物承受的外部荷载和承担内部荷载及自重。为掌握单个构件在各类荷载情况下的力学性能，开展科学实验是必备的研究手段。由于浇筑方式、搭接方式、支承条件等不同，单个构件与周边相连结构的边界条件比较多样化，准确模拟单个构件的边界条件是获取有效试验数据的关键步骤之一。在国家标准《混凝土结构试验方法标准》(GB/T50152-2012)中，要求试验构件的支承装置符合实际便捷约束条件和受理状态的计算简图，并在其中描述了几种铰支座的实现形式。在实际试验过程中，除了对试验构件进行支承外，同时需要对试验构件施加端部约束来模拟边界条件，如端部约束弯矩等。若实现上述的端部约束，可以参考国家标准中第5.13款中悬臂试件端部嵌固端的实现方式，该方式仅为“纲领性”建议，并无具体实施的方案。一般来说，研究人员借助实验室内的地锚和反力架，可以简便的实现建筑构件的端部约束。然而，遇到以下情况时，实现端部约束会较为困难：(1)当在实验室外开展研究缺少地锚和反力装置时，比如进行建筑物的原位测试、室外结构性能测试等情况，不具备施加反力的条件和装置。(2)虽在实验室内，但地锚和反力装置承载力不足或者使用不方便时。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种用于在进行试验时实现建筑构件端部约束的方法及装置，能够方便、准确的施加约束力形成约束弯矩。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种自平衡式实现建筑试验构件端部约束的装置，包括一试验构件，一用于支承所述构件的支承框架，所述试验构件根据试验目的，可以为钢结构或者混凝土构件，如梁、板、组合楼板等。所述试验构件放置于支承框架上，一般情况下，梁构件需要两边支承，板则会有两边、三边、或者四边支承等多种情况。

一约束系统，包括一连接于所述框架的悬臂梁，位于悬臂梁下方并且悬挂于所述构件端部的悬挂梁，所述悬臂梁长度接近上部试验构件伸出所述框架的外部尺寸。

一测量系统，包括一力传感器，所述力传感器位于所述悬臂梁与所述悬挂梁之间。所述传感器连接一采集电脑。

在一较佳的实施例中，所述约束系统还包括一扁平梁，所述扁平梁位于所述构件端部上方并且与所述悬挂梁相连。

在一较佳的实施例中，所述扁平梁通过螺丝与所述悬挂梁相连，所述螺丝穿过所述构件端部，通过调节螺丝对所述构件端部形成约束。

在一较佳的实施例中，所述支承框架还具有一支座，所述构件置于所述支座上。

在一较佳的实施例中，所述支座包括垫板以及滚轴。所述垫板包括上垫板和下垫板，支座安装时，先将滚轴焊接到下垫板上，然后再将次整体间隔性点焊到支撑框架上，之后将上垫板放置于滚轴上部，最后放置试验构件。

本实用新型的有益效果：

1)本实用新型设计的试验装置制作简单、操作方便，易于安装。

2)自平衡性。以往的地锚式约束方式，需要依靠外部外力架才能与施加的约束力平衡，而本实用新型中装置的约束力直接与自身的悬臂梁和支撑框架平衡，属于内部平衡。

3)无需借助千斤顶等施力装置，结合电脑采集端部约束力大小，仅靠人工便可施加建筑构件端部的约束初始约束弯矩。

4)本装置的经济性好，比建造地锚工程，制作反力装置，购买千斤顶等费用低，并且可重复利用。

附图说明

图1为实施例一的结构图；

图2为实施例一约束系统的正视图；

图3为实施例一的剖面图；

图4为实施例一扁平梁和悬挂梁的剖面图；

具体实施例

为了使本实用新型技术方案更加清楚，现将本实用新型结合实施例和附图做进一步详细说明：

结合附图1-4，本实用新型是为了实现建筑试验构件6端部约束力的一种装置，包括用于支承试验构件6的框架，包括框架梁1，框架柱11，以及在框架上试验构件6的支座，所述支座由钢垫板3以及钢滚轴5构成。

在框架梁1的中间并且垂直于框架梁1还设有一悬梁臂4，位于悬梁臂4下方有一悬挂梁10，悬挂梁10的长度应对应构件6伸出支架的外部尺寸，悬挂梁10通过加长螺丝8与位于试验构件6端部上的扁平梁7连接，加长螺丝8穿过试验构件6。所述悬梁臂4、悬挂梁10、扁平梁7和加长螺丝8构成本实用新型的约束系统。

在悬梁臂4和悬挂梁10之间还具有空间，用于放置力传感器9，所述力传感器9还连接于一采集电脑(未示出)。

本装置是通过以下步骤实现的：

(1)加工试验构件。根据试验目的，加工制作钢结构或者混凝土构件，如梁、板、组合楼板等，即试验构件6。制作时，需在设计的支座处外边缘加工约束端相应位置预留螺栓孔，以便后期形成约束，预留孔的位置需与扁平梁7和悬挂梁10中部的孔洞相适应，以便后期安装时通过。

(2)加工支承框架。试验构件需要独立的放置在支承结构上，一般情况下，梁构件需要两边支承，板则会有两边、三边、四边支承等多种情况。可以确定的是，在每一个支承边界上，需要有框架结构来承担上部构件的自重以及实验荷载。一般情况下。框架结构有框架梁1，框架柱11连接而成。并且为了实现本实用新型内容，还需要进行以下改造：

1.在形成约束的适当位置处，垂直于框架梁1的中部区域焊接一段工字钢，形成悬臂梁4，长度应接近上部试验构件6伸出支座的外部尺寸。

2.为使得框架梁1能够抵挡较大的扭矩，在框架1的工字钢的两侧，用封闭性钢板2将框架梁截面改造成封闭截面，以获取较大的扭转刚度，封闭后的框架梁截面须与两端的框架柱可靠连接，优选的方式为通过螺栓和焊接的双重连接方式。

另外，在加工支承框架时，根据试验要求，按照国家标准《混凝土结构试验方法标准》(GB/T50152-2012)建议的支座形式安装支座。如图3所示的固定铰支座，首先将钢滚轴5焊接到下部钢垫板3上，然后将此整体间隔性点焊到支承框架梁工字钢1的上表面上，最后将上部钢垫板3预放置于钢滚轴的上部。

(3)将试验构件6吊装到支承框架结构上。

(4)安装并调试约束系统。结合图4，扁平梁7是由上缀板7-1，下缀板7-4，两个等边角钢7-2、封闭钢板7-3等焊接而成。其中，上缀板7-1和下缀板7-4在端部螺栓通过的区域断开，可参照图1。悬挂梁10是由两个槽钢10-2,、上下缀板10-1焊接而成，其中在螺栓通过的区域缀板断开，让两根加长螺丝8通过。安装过程：

1.现在实验构件6的端部区域用细沙找平。

2.将扁平梁7放置在构件表面上，其中需要注意扁平梁7的中部孔洞与构件6上预留的孔洞对齐。

3.将加长螺丝8伸入预留孔洞。

4.将加长螺丝8的下部通过悬挂梁10的孔洞，并将底部螺帽拧紧，此时悬挂梁10的中部应位于悬梁臂4的下方，并且预留足够空间安装力传感器9。

5.将力传感器9的数据采集线与电脑连接，并进行初步的调试。

6.根据预设的约束弯矩大小和本装置的计算简图换算出需在传感器处施加的初试力，通过旋转加长螺丝8底部的螺帽开始施加力，并保证两端螺帽旋转的程度相当，保证悬挂梁10的水平，可以通过在悬挂梁10上放置水平尺来检查。

7.约束系统安装完成。

(5)调试完毕后，通过设置力传感器9，可以检测试验过程中，约束力变化的过程，从而掌握端部约束的情况。

(6)分析处理试验数据，总结试验现象。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种自平衡式实现建筑试验构件端部约束的装置，其特征在于：包括一试验构件，一用于支承所述构件的支承框架；

一约束系统，包括一连接于所述框架并且位于所述构件下方的悬臂梁，位于悬臂梁下方并且悬挂于所述构件端部的悬挂梁；

一测量系统，包括一力传感器，所述力传感器位于所述悬臂梁与所述悬挂梁之间。

2.如权利要求1所述的自平衡式实现建筑试验构件端部约束的装置，其特征在于：所述约束系统还包括一扁平梁，所述扁平梁位于所述构件端部上方并且与所述悬挂梁相连。

3.如权利要求2所述的自平衡式实现建筑试验构件端部约束的装置，其特征在于，所述扁平梁通过螺丝与所述悬挂梁相连，所述螺丝穿过所述构件端部。

4.如权利要求1所述的自平衡式实现建筑试验构件端部约束的装置，其特征在于：所述支承框架还具有一支座，所述构件置于所述支座上。

5.如权利要求4所述的自平衡式实现建筑试验构件端部约束的装置，其特征在于：所述支座包括垫板以及滚轴。