CN205483617U - 外伸梁式建筑结构实验加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种外伸梁式建筑结构实验加载装置，包括框架、支柱组件、被测构件或结构、加载装置、测力示力装置、单压头组件和分力梁组件，其特征在于，框架是由底座、上下横梁和左右立柱组成，左右立柱是由两根竖杆和两根横杆焊接而成的小框形，上下横梁的左右两端分别插入左右两立柱的框内并固定，两端伸出在外且伸出长度相等，形成外伸梁式，将下横梁设计成外伸梁，使得上横梁的长度减小一半以上，其最大弯矩也减小一半以上，横截面尺寸大大减小，加之下横梁的缩短，节省了大量的材料，减小了体积、重量以及占地面积；分力梁组件设计成万向可灵活转动式，分力梁及压头座能够灵活转动，提高了实验精度。

Description

外伸梁式建筑结构实验加载装置

技术领域

本实用新型涉及学校用建筑结构实验设备，具体地说是一种适用于工科高等学校土木工程、建筑工程类专业用的建筑结构教学实验的外伸梁式建筑结构实验加载装置。

背景技术

目前，在高等学校土木工程、建筑工程类专业教学中，为了有利于帮助学生验证学过的建筑结构理论知识，有利于培养学生的实测能力、综合运用能力和创新能力，开设了多种建筑结构实验项目。这些实验项目，首先要解决对被测试构件或结构进行加载问题。对于块状的构件或结构可以在专用的压力试验机上进行，对于长条状的构件或结构就要特制加载装置。以往为长条状的构件或结构所制的加载装置，其主体结构为一矩形框架，支撑起被测构件或结构的支柱及被测构件或结构都在框架内，与千斤顶连接的分力梁及其压在被测件上的压头转动都是不够灵活的。存在以下缺点：

1.由于支柱、被测构件或结构都在框架内，装置的长度要远大于被测构件或结构长度，增加了占地面积，有时由于受到实验场地大小的影响，根本无法使用。

2.上横梁本来不需那么长，由于采用矩形框架，上横梁必定要与下横梁同样长，浪费了很多材料。

3.由于在框架上横梁的中间固定千斤顶，加载时上横梁中间承受一集中力，又由于上横梁很长，所以要在上横梁中间产生很大的弯矩。为保证上横梁的强度和刚度，其横截面尺寸就要加大很多，这也要产生很大的材料浪费。

4.由于分力梁及其压在被测构件或结构上的压脚转动不够灵活，装置和被测件的加工必然存在有误差，这就使得加载时压头和被测件不能完全接触，产生偏载现象，同时也限制了被测件的纵向自由变形，大大降低了实验的准确性。

实用新型内容

本实用新型旨在为了避免上述技术中存在的缺点和不足之处而提供的一种下横梁是外伸梁、两立柱是小框形、上横梁较短、分力梁及其压在被测构件或结构上的压头能够万向灵活转动的外伸梁式建筑结构实验加载装置。这种实验装置不仅体积小、重量轻、占地面积小、省材料，而且操作方便，实验精度高。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种外伸梁式建筑结构实验加载装置，包括框架、固定在所述框架上的用于支撑被测构件或结构的支柱组件、用于实验的加载装置、测力示力装置以及与所述加载装置和所述测力示力装置配合使用的单压头组件或分力梁组件，其特征在于：

所述框架是由底座、下横梁、上横梁、左立柱和右立柱组成，所述下横梁、所述上横梁的横截面均为长方形，较长边位于竖直方向，所述左立柱、所述右立柱均为由两根竖杆和两根横杆焊接而成的中空框形结构，横杆和竖杆的横截面为正方形，其中，两竖杆间的距离为200mm～500mm，所述左立柱和所述右立柱间的距离为所述下横梁长度的0.4～0.6倍，所述上横梁的左右两端分别插入所述左立柱和所述右立柱的框内，与所述左立柱和所述右立柱的上端横杆固连在一起，所述下横梁分别插入所述左立柱和所述右立柱的框内，与所述左立柱和所述右立柱的下端横杆固连在一起，所述下横梁两端伸出在外，所述下横梁两端的外伸长度相等，所述下横梁和所述上横梁的轴线与所述左立柱和所述右立柱的纵向对称面垂直且前后对称。

进一步地，所述支柱组件包括固定在所述下横梁的左右两端上的、横截面为空心圆管的左支柱和右支柱，所述左支柱和所述右支柱轴线间的距离等于被测构件或结构的跨度；所述左支柱的上端依次设有左下垫板、滚轴和左上垫板，所述右支柱的上端依次设有右下垫板、滚轴和右上垫板，所述左下垫板、所述左上垫板、所述右下垫板、所述右上垫板和所述滚轴经过淬火硬度达到HRC40°～50°。

进一步地，所述左下垫板、所述左上垫板与所述滚轴接触的一面中间制成凹弧面，所述凹弧面的曲率与所述滚轴的横截面半径相等，所述右下垫板、所述右上垫板与所述滚轴接触的一面制成平面，对所述被测构件或结构形成一端固定铰支座、一端活动铰支座的简支梁的支承形式。

进一步地，所述被测构件或结构为钢筋混凝土直梁、平面钢桁架、空间钢 桁架、梁桁结构、平面刚架或空间刚架中的一种，或者可以根据实验需要制作的结构。

进一步地，所述加载装置分两种形式，一种是由液压千斤顶配手动泵站组成；另一种是由螺旋千斤顶、链轮、链条、减速机、减速机座和手摇柄组成，所述螺旋千斤顶上端固定在所述上横梁中间的下方，所述减速机安装在所述减速机座上，所述减速机座固定在所述上横梁偏右一定距离的下面或者固定在所述右立柱的外侧，所述螺旋千斤顶的加载轴和所述减速机的输出轴分别装有所述链轮，两个链轮用所述链条联结起来，所述手摇柄安装在所述减速机的输入轴上。

进一步地，所述测力示力装置包括测力传感器和固定在仪表座上的数显示力仪表，所述测力传感器串联于所述螺旋千斤顶下端，其数据线与所述数显示力仪表相连，所述仪表座固定在所述左立柱上。

进一步地，所述单压头组件是由压头座连接杆、压头座、压头和压头螺栓组成，所述压头座连接杆将所述压头座和所述测力传感器连接起来，所述压头位于所述压头座的叉形口内，由所述压头螺栓联结在所述压头座下端，所述压头可以绕所述压头螺栓自由转动。

进一步地，所述分力梁组件包括分力梁、传感器连接杆、分力梁上球面座、球面座套、分力梁吊板、分力梁吊板螺栓、压轴座联结板、压轴座、压轴座联接轴、压轴和压轴垫板组成，所述压轴座联结板、所述压轴座、所述压轴座联接轴、所述压轴和所述压轴垫板为2套，分别安装在所述分力梁的两端，所述传感器连接杆连接于所述测力传感器的下端，所述球面座套固定在所述分力梁上平面中间，所述分力梁上球面座装在所述球面座套内，所述分力梁上球面座的凹球面朝上与所述传感器连接杆的凸球面匹配，所述分力梁吊板通过所述分力梁吊板螺栓将所述分力梁和所述测力传感器连接杆联结起来，所述压轴座联接轴将所述压轴座联结板和所述压轴座联结在一起，所述压轴座联结板固定在所述分力梁的两端，所述压轴座联接轴的轴线在所述分力梁的纵向对称面内且平行于所述分力梁的轴线，所述压轴座可绕所述压轴座联接轴自由转动，所述压轴、所述压轴垫板放置于被测构件或结构的受力位置，所述压轴的轴线位于所述压轴座的纵向对称面内。

本实用新型外伸梁式建筑结构实验加载装置的原理和操作分述如下：将支柱组件安放好，再将被测构件或结构放到支柱组件上，对正位置；当只要求被 测构件或结构上面中间受一集中力时，将单压头组件连接到传感器下端，当要求被测构件或结构上面受两个集中力时，将分力梁组件连接到传感器下端，并使压轴座对正被测构件或结构的受力位置，压轴、压轴垫板放置于被测构件或结构的受力位置；将测力传感器和数显示力仪表数据线连接起来，接通电源；在测量被测构件或结构受力的同时，也要测量其变形和应变，测量其变形和应变的工作也要事先做好；摇转手摇柄，使压头或压轴座靠向被测构件或结构，直至完全接触，继续摇转手摇柄加载，数显示力仪表显示出所加力值，同时测量变形和应变的仪器也显示出测点的变形值和应变值。

本实用新型将下横梁设计成外伸梁，左右两立柱间的距离为下横梁长度的0.4～0.6倍，使得上横梁的长度减小了大约一半，其最大弯矩也减小了大约一半，横截面尺寸大大减小，加之下横梁的缩短，节省了大量的材料，减小了体积、重量以及占地面积；分力梁组件设计成万向灵活转动式，提高了实验精度。

与现有技术相比，本实用新型具有设计合理，结构紧凑，体小重轻，造型美观，造价低廉，操作安全，使用方便等优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的主结构示意图。

图2是本实用新型框架的主视图。

图3是本实用新型框架的左视图。

图4是本实用新型单压头组件的示意图。

图5是本实用新型分力梁组件的示意图。

图中：1、框架 11、底座 12、下横梁 13、上横梁 14、左立柱 15、右立柱 2、支柱组件 21、左支柱 22、右支柱 23、左下垫板 24、左上垫板 25、右下垫板 26、右上垫板 27、滚轴 3、被测构件或结构 4、加载装置 41、螺旋千斤顶 42、链轮 43、链条 44、减速机 45、减速机座 46、手摇柄 5、测力示力装置 51、测力传感器 52、数显示力仪表 53、数据线 54、电源线 55、连接件 6、单压头组件 61、压头座连接杆 62、压头座 63、压头 64、压头螺栓 65、手动螺钉 7、分力梁组件 71、分力梁 72、传感器连接杆 73、分力梁上球面座 74、球面座套 75、分力梁吊板 76、分力梁吊板螺栓 77、压轴座联结板 78、 压轴座 79、压轴座连接轴 70、压轴 70’、压轴垫板。

具体实施方式

如图1所示，一种外伸梁式建筑结构实验加载装置，包括框架1、固定在所述框架1上的用于支撑被测构件或结构3的支柱组件2、用于实验的加载装置4、测力示力装置5以及与所述加载装置4和所述测力示力装置5配合使用的单压头组件6或分力梁组件7。

如图2、图3所示，所述框架1是由底座11、下横梁12、上横梁13、左立柱14和右立柱15组成，所述下横梁12、所述上横梁13的横截面均为长方形，较长边位于竖直方向，所述左立柱14、所述右立柱15均为由两根竖杆和两根横杆焊接而成的中空框形结构，横杆和竖杆的横截面为正方形，其中，两竖杆间的距离为200mm～500mm，所述左立柱14和所述右立柱15间的距离为所述下横梁12长度的0.4～0.6倍，所述上横梁13的左右两端分别插入所述左立柱14和所述右立柱15的框内，与所述左立柱14和所述右立柱15的上端横杆固连在一起，所述下横梁12分别插入所述左立柱14和所述右立柱15的框内，与所述左立柱14和所述右立柱15的下端横杆固连在一起，所述下横梁12两端伸出在外，所述下横梁12两端的外伸长度相等，所述下横梁12和所述上横梁13的轴线与所述左立柱14和所述右立柱15的纵向对称面垂直且前后对称。

如图1所示，所述支柱组件2包括固定在所述下横梁12的左右两端上的、横截面为空心圆管的左支柱21和右支柱22，所述左支柱21和所述右支柱22轴线间的距离等于被测构件或结构3的跨度；所述左支柱21的上端依次设有左下垫板23、滚轴27和左上垫板24，所述右支柱22的上端依次设有右下垫板25、滚轴27和右上垫板26，所述左下垫板23、所述左上垫板24、所述右下垫板25、所述右上垫板26和所述滚轴27经过淬火硬度达到HRC40°～50°。

所述左下垫板23、所述左上垫板24与所述滚轴27接触的一面中间制成凹弧面，所述凹弧面的曲率与所述滚轴27的横截面半径相等，所述右下垫板25、所述右上垫板26与所述滚轴27接触的一面制成平面，对所述被测构件或结构3形成一端固定铰支座、一端活动铰支座的简支梁的支承形式。

所述被测构件或结构3为钢筋混凝土直梁、平面钢桁架、空间钢桁架、梁桁结构、平面刚架或空间刚架中的一种，或者可以根据实验需要制作的结构。

所述加载装置4分两种形式，一种是由液压千斤顶配手动泵站组成；另一种是由螺旋千斤顶41、链轮42、链条43、减速机44、减速机座45和手摇柄46 组成，所述螺旋千斤顶41上端固定在所述上横梁13中间的下方，所述减速机44安装在所述减速机座45上，所述减速机座45固定在所述上横梁13偏右一定距离的下面或者固定在所述右立柱15的外侧，所述螺旋千斤顶41的加载轴和所述减速机44的输出轴分别装有所述链轮42，两个链轮42用所述链条43联结起来，它们的纵向对称面位于同一平面，所述手摇柄46安装在所述减速机44的输入轴上。

所述测力示力装置5包括测力传感器51和固定在仪表座上的数显示力仪表52，所述测力传感器51串联于所述螺旋千斤顶41下端，所述测力传感器51的数据线53与所述数显示力仪表52相连，所述仪表座固定在所述左立柱14上。

所述数显示力仪表52接有当要求被测构件或结构3上面受两个集中力时，将分力梁组件7连接到测力传感器51下端电源线54。

当只要求被测构件或结构3上面中间受一集中力时，将单压头组件6的压头座62用压头座连接杆61连接到测力传感器51下端。如图4所示，所述单压头组件6是由压头座连接杆61、压头座62、压头63和压头螺栓64组成，压头座62用手动螺钉65固定在压头座连接杆61的下端，所述压头63位于所述压头座62的叉形口内，由所述压头螺栓64联结在所述压头座62下端，所述压头63可以绕所述压头螺栓64自由转动。

当要求被测构件或结构3上面受两个集中力时，如图5所示，将分力梁组件7用传感器连接杆72连接到测力传感器51下端，其纵向对称面与被测构件或结构3的纵向对称面同平面。所述分力梁组件7包括分力梁71、传感器连接杆72、分力梁上球面座73、球面座套74、分力梁吊板75、分力梁吊板螺栓76、压轴座联结板77、压轴座78、压轴座联接轴79、压轴70和压轴垫板70’组成，所述压轴座联结板77、所述压轴座78、所述压轴座联接轴79、所述压轴70和所述压轴垫板70’为2套，分别安装在所述分力梁71的两端，所述球面座套74固定在所述分力梁71上平面中间，所述分力梁上球面座73装在所述球面座套74内，所述分力梁上球面座73的凹球面朝上与所述传感器连接杆72的凸球面匹配，所述分力梁吊板75通过所述分力梁吊板螺栓76将所述分力梁71和所述测力传感器51连接杆联结起来，但不限制分力梁上球面座73的凹球面与传感器连接杆72的凸球面间的相对自由转动，所述压轴座联接轴79将所述压轴座联结板77和所述压轴座78联结在一起，所述压轴座联结板77固定在所述分力梁71的两端，所述压轴座联接轴79的轴线在所述分力梁71的纵向对称面内 且平行于所述分力梁71的轴线，所述压轴座78可绕所述压轴座联接轴79自由转动，所述压轴70、所述压轴垫板70’放置于被测构件或结构3的受力位置，所述压轴70的轴线位于所述压轴座78的纵向对称面内。

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，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种外伸梁式建筑结构实验加载装置，包括框架(1)、固定在所述框架(1)上的用于支撑被测构件或结构(3)的支柱组件(2)、用于实验的加载装置(4)、测力示力装置(5)以及与所述加载装置(4)和所述测力示力装置(5)配合使用的单压头组件(6)或分力梁组件(7)，其特征在于：

所述框架(1)是由底座(11)、下横梁(12)、上横梁(13)、左立柱(14)和右立柱(15)组成，所述下横梁(12)、所述上横梁(13)的横截面均为长方形，较长边位于竖直方向，所述左立柱(14)、所述右立柱(15)均为由两根竖杆和两根横杆焊接而成的中空框形结构，横杆和竖杆的横截面为正方形，其中，两竖杆间的距离为200mm～500mm，所述左立柱(14)和所述右立柱(15)间的距离为所述下横梁(12)长度的0.4～0.6倍，所述上横梁(13)的左右两端分别插入所述左立柱(14)和所述右立柱(15)的框内，与所述左立柱(14)和所述右立柱(15)的上端横杆固连在一起，所述下横梁(12)分别插入所述左立柱(14)和所述右立柱(15)的框内，与所述左立柱(14)和所述右立柱(15)的下端横杆固连在一起，所述下横梁(12)两端伸出在外，所述下横梁(12)两端的外伸长度相等，所述下横梁(12)和所述上横梁(13)的轴线与所述左立柱(14)和所述右立柱(15)的纵向对称面垂直且前后对称。

2.根据权利要求1所述的外伸梁式建筑结构实验加载装置，其特征在于：所述支柱组件(2)包括固定在所述下横梁(12)的左右两端上的、横截面为空心圆管的左支柱(21)和右支柱(22)，所述左支柱(21)和所述右支柱(22)轴线间的距离等于被测构件或结构(3)的跨度；所述左支柱(21)的上端依次设有左下垫板(23)、滚轴(27)和左上垫板(24)，所述右支柱(22)的上端依次设有右下垫板(25)、滚轴(27)和右上垫板(26)，所述左下垫板(23)、所述左上垫板(24)、所述右下垫板(25)、所述右上垫板(26)和所述滚轴(27)经过淬火硬度达到HRC40°～50°。

3.根据权利要求2所述的外伸梁式建筑结构实验加载装置，其特征在于：所述左下垫板(23)、所述左上垫板(24)与所述滚轴(27)接触的一面中间制成凹弧面，所述凹弧面的曲率与所述滚轴(27)的横截面半径相等，所述右下 垫板(25)、所述右上垫板(26)与所述滚轴(27)接触的一面制成平面，对所述被测构件或结构(3)形成一端固定铰支座、一端活动铰支座的简支梁的支承形式。

4.根据权利要求1所述的外伸梁式建筑结构实验加载装置，其特征在于：所述被测构件或结构(3)为钢筋混凝土直梁、平面钢桁架、空间钢桁架、梁桁结构、平面刚架或空间刚架中的一种。

5.根据权利要求1所述的外伸梁式建筑结构实验加载装置，其特征在于：所述加载装置(4)分两种形式，一种是由液压千斤顶配手动泵站组成；另一种是由螺旋千斤顶(41)、链轮(42)、链条(43)、减速机(44)、减速机座(45)和手摇柄(46)组成，所述螺旋千斤顶(41)上端固定在所述上横梁(13)中间的下方，所述减速机(44)安装在所述减速机座(45)上，所述减速机座(45)固定在所述上横梁(13)偏右一定距离的下面或者固定在所述右立柱(15)的外侧，所述螺旋千斤顶(41)的加载轴和所述减速机(44)的输出轴分别装有所述链轮(42)，两个链轮(42)用所述链条(43)联结起来，所述手摇柄(46)安装在所述减速机(44)的输入轴上。

6.根据权利要求5所述的外伸梁式建筑结构实验加载装置，其特征在于：所述测力示力装置(5)包括测力传感器(51)和固定在仪表座上的数显示力仪表(52)，所述测力传感器(51)串联于所述螺旋千斤顶(41)下端，其数据线(53)与所述数显示力仪表(52)相连，所述仪表座固定在所述左立柱(14)上。

7.根据权利要求6所述的外伸梁式建筑结构实验加载装置，其特征在于：所述单压头组件(6)是由压头座连接杆(61)、压头座(62)、压头(63)和压头螺栓(64)组成，所述压头座连接杆(61)将所述压头座(62)和所述测力传感器(51)连接起来，所述压头(63)位于所述压头座(62)的叉形口内，由所述压头螺栓(64)联结在所述压头座(62)下端，所述压头(63)可以绕所述压头螺栓(64)自由转动。

8.根据权利要求6所述的外伸梁式建筑结构实验加载装置，其特征在于：所述分力梁组件(7)包括分力梁(71)、传感器连接杆(72)、分力梁上球面座(73)、球面座套(74)、分力梁吊板(75)、分力梁吊板螺栓(76)、压轴座联结板(77)、压轴座(78)、压轴座联接轴(79)、压轴(70)和压轴垫板(70’)组成，所述压轴座联结板(77)、所述压轴座(78)、所述压轴座联接轴(79)、所述压轴(70)和所述压轴垫板(70’)为2套，分别安装在所述分力梁(71)的两端，所述传感器连接杆(72)连接于所述测力传感器(51)的下端，所述球面座套(74)固定在所述分力梁(71)上平面中间，所述分力梁上球面座(73)装在所述球面座套(74)内，所述分力梁上球面座(73)的凹球面朝上与所述传感器连接杆(72)的凸球面匹配，所述分力梁吊板(75)通过所述分力梁吊板螺栓(76)将所述分力梁(71)和所述测力传感器(51)连接杆联结起来，所述压轴座联接轴(79)将所述压轴座联结板(77)和所述压轴座(78)联结在一起，所述压轴座联结板(77)固定在所述分力梁(71)的两端，所述压轴座联接轴(79)的轴线在所述分力梁(71)的纵向对称面内且平行于所述分力梁(71)的轴线，所述压轴座(78)可绕所述压轴座联接轴(79)自由转动，所述压轴(70)、所述压轴垫板(70’)放置于被测构件或结构(3)的受力位置，所述压轴(70)的轴线位于所述压轴座(78)的纵向对称面内。