CN205562296U - 试验梁在长期荷载作用下的加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于土木工程试验技术领域，具体涉及一种试验梁在长期荷载作用下的加载装置，包括由横梁、底座及底座与横梁两侧的丝杆构成的反力架，反力架有两组，且平行设置；在横梁与底座上下之间放置有至少一组试验梁，且至少包括试验梁Ⅰ和倒置的试验梁Ⅱ，试验梁Ⅰ通过铰支座Ⅰ放置在底座上，试验梁Ⅱ通过倒置的铰支座Ⅱ放置在横梁下方，铰支座Ⅰ和Ⅱ上下对应设置，试验梁加载位置处依次设有液压缸及荷载传感器；试验梁Ⅰ和Ⅱ的铰支座处、加载位置处和跨中位置处分别设置直线位移计。本实用新型加载稳定、精确，结构简单，通过两根试验梁之间的相互作用，能方便的进行长期荷载作用下的试验。

Description

试验梁在长期荷载作用下的加载装置

技术领域

本实用新型属于土木工程试验技术领域，具体涉及一种试验梁在长期荷载作用下的加载装置，能同时满足多根试验梁在长期荷载作用下的加载和试验要求。

背景技术

在土木工程领域中，梁是一种重要的承重构件，对其在长期荷载作用下的研究是结构工程中研究的一个重要方向，而梁在长期荷载作用下的试验研究需要对其进行长期的加载。目前长期荷载试验，常见的施加荷载的方法主要有堆重物法、杠杆加载法、弹簧加载法和油压加载法。但是利用堆重物来提供长期的荷载，由于试验周期长，环境变化多种多样，所以加载会产生较大的试验误差；中国专利ZL 201520389351.6提供了一种杠杆加载法，除了造价高之外，同时由于力臂的存在，可能会长期占用较大的试验场地，而利用弹簧加载来提供长期的荷载，由于混凝土的变形和弹簧应力松弛的影响，可能会对试验结果有比较大的影响；中国专利ZL 201220122497.0通过油压加载法形成一种自平衡状态，但是在长期加载过程中，由于油压千斤顶会出现回油现象，导致长期加载的不稳定性。此外，以上方法均是采用一套装置对应一根试验梁，不能对多根试验梁同时进行研究，这样势必会造成试验装置的浪费。而对于某些已有的试验，利用两根试验梁侧卧提供的自平衡试验装置，除了安装麻烦、不能避免回油现象之外，同时还存在着梁的侧卧面裂缝观察和记录不便的情况。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题就是克服上述现有技术的不足，而提供一种能同时满足多根试验梁在长期荷载作用下的加载装置，该装置不但能够保证长期提供稳定的恒荷载外，而且该装置能够把荷载均匀、稳定的传递给试验梁，还能够保证多根试验梁同时进行试验，从而有效节约试验装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

设计一种试验梁在长期荷载作用下的加载装置，包括由上下对应设置的横梁和底座，以及固定连接在底座与横梁两侧的丝杆所构成的反力架，所述反力架有左右两组，且平行设置；在横梁与底座上下之间对应放置有至少一组试验梁，该组试验梁至少包括试验梁Ⅰ和倒置的试验梁Ⅱ，其中试验梁Ⅰ通过左右铰支座Ⅰ放置在左右底座上，试验梁Ⅱ通过左右倒置的铰支座Ⅱ放置在左右横梁下方，所述铰支座Ⅰ和Ⅱ上下对应设置，且左右铰支座Ⅰ/Ⅱ的间距为试验梁Ⅰ/Ⅱ加载时的跨度；在试验梁Ⅰ和Ⅱ上下之间、试验梁的加载位置处分别依次设有液压缸及荷载传感器；在试验梁Ⅰ和Ⅱ的铰支座处、加载位置处和跨中位置处分别设置直线位移传感器。

上述加载装置还包括用于提供液压的全自动液压系统，用于采集荷载传感器信号的采集仪及与采集仪相连接的计算机。

优选地，在上述试验梁在长期荷载作用下的加载装置中，所述全自动液压系统包括电动油泵及其电源、自动补载控制器及其电源和系统自带油压表；其中电动油泵与系统自带油压表分别与自动补载控制器电连接，电动油泵与回油管孔连接，系统自带油压表与进油管孔连接。

优选地，在上述试验梁在长期荷载作用下的加载装置中，在液压缸液路中同时设有液压表。

优选地，在上述试验梁在长期荷载作用下的加载装置中，在液压缸液路中同时设有手动液泵。

优选地，在上述试验梁在长期荷载作用下的加载装置中，所述横梁和底座上均设有竖向通孔，丝杆上下端分别穿过通孔，且两端分别通过螺母及垫板固定在横梁和底座上。

优选地，在上述试验梁在长期荷载作用下的加载装置中，所述底座通过螺栓固定在地面上。

上述方案中，液压油缸（如油压千斤顶）和荷载传感器被广泛应用于土木工程中对荷载的检测中；数显式直线位移计能够测量直线机械位移量，是成熟的检测产品；采集仪通过采集油压信号，配合计算机和全自动油压系统使用，保证加荷的精确、稳定。

本实用新型技术方案的有益技术效果是：

1.通过液压油缸向试验梁施加荷载，并通过荷载传感器来控制施加荷载的大小，方便试验人员掌控整个试验的过程；采用全自动油压系统进行加压，保证了出油的速率及出油的量，使得加载更加精确、稳定。

2.在油路中，同时增设手动油泵和油压表，能够防止由断电等因素导致的全自动油压系统的失灵；同时，全自动油压系统自带的油压表和油路中增设的油压表配合使用，能够实时、准确的监测油路中的油压力，并且两者监测的结果可以互相验证，有助于及时准确的补载，保证试验加载的精确性。

3.另外，所述试验装置的组成均为土木工程结构试验常见的零件，方便寻找，有利于节约成本；其次，所述试验装置结构简单且原理简单，方便安装与拆卸，故适合任何尺寸的梁进行长期荷载的加载试验；再次，所述试验装置能够使试验人员方便的观察和记录出试验梁两个侧面和受拉区裂缝的开展情况。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1为本实用新型的主视结构示意图；

图2为图1所示的右视结构示意图；

图3为图2中所示钢底座的俯视结构示意图；

图4为本实用新型的工作原理框图；

图5为本实用新型的全自动油压系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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为本实用新型示意性的部分具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本实用新型构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

实施例1：如图1、图2、图3所示，本实用新型提供的长期加载装置包括：丝杆3下部穿过钢底座1两侧的安装孔25，深入槽道内，并通过螺母4固定于钢底座上和槽道内，且钢底梁1通过螺栓26固定于地面；钢底梁1中间位置放置圆钢铰支座22；同样的，上述装置需要依据试验梁加载时的跨度，再平行设置一组；试验梁7放置于圆钢铰支座22上面；试验梁7上面，按试验要求的加载位置处，依次放置荷载传感器10、11与油压千斤顶8、9和倒置的试验梁6；试验梁6的支座位置应与试验梁7支座的位置分别对应，且在同一条垂线上，此时将倒置的圆钢铰支座27放置于试验梁6的支座处；同时，钢横梁2穿过丝杆3的上部，用螺母4固定于丝杆上，且钢梁的底部需压紧倒置的圆钢铰支座27；以上所有丝杆3通过螺母4与钢底梁1、钢横梁2拧紧的位置，需增设带孔钢垫板5；试验梁7的两个支座处、两个加载位置处以及跨中位置处分别设置数显式直线位移计24、16、18、17；同样的，在试验梁6同样的位置，也需设置数显式直线位移计23、19、21、20。

结合图4所示，油压千斤顶8、9分别接入进油管12、13和回油管14、15的一端，且需在油路上分别设置油压表Ⅴ、Ⅵ和手动油泵Ⅲ、Ⅳ，进回油管的另一端分别连入全自动油压系统Ⅰ、Ⅱ；荷载传感器10、11通过采集仪Ⅶ与计算机Ⅷ相连。

结合图5所示，该全自动油压系统Ⅰ/Ⅱ包括电动油泵及其电源、自动补载控制器及其电源和系统自带油压表，其中电动油泵与系统自带油压表分别与自动补载控制器电连接；电动油泵与回油管孔连接，系统自带油压表与进油管孔连接。

使用时，需试验人员控制全自动油压系统Ⅰ、Ⅱ，通过油压千斤顶8、9提供荷载，荷载传感器10、11通过检测油压千斤顶8、9产生的荷载，把油压信号转换成电信号，并由采集仪Ⅶ检测和采集数据，然后传递给计算机Ⅷ，通过计算机Ⅷ的分析处理后，把最终荷载数据显示到显示器上，试验人员通过观察最终荷载数据，反过来，又能够控制全自动油压系统Ⅰ、Ⅱ的出油速率和出油量；在长期荷载试验中，由于环境和徐变等因素使试验梁6、7变形，从而导致千斤顶回油掉载时，可从设置在油路中的油压表Ⅴ、Ⅵ和全自动油压系统Ⅰ、Ⅱ自带的油压表中显示，此时全自动油压系统Ⅰ、Ⅱ将会自动启动进行再次补载；如果在长期试验中，遇到断电等因素导致的全自动油压系统Ⅰ、Ⅱ失灵，这时试验人员仅需根据油压表Ⅴ、Ⅵ的数值，控制手动油泵Ⅲ、Ⅳ，进行人工补载即可，这样就能够保证，在整个长期试验过程中所加荷载值的精确性。油压千斤顶8、9产生的荷载，传递给试验梁7，由于作用力与反作用力，试验梁6同时也获得同样大小的荷载；虽然在竖向加载方式下存在试验梁自重的影响，导致上下两根试验梁最终承受的荷载不同，但只需把最终两根试验梁承受的荷载控制在正常使用极限状态范围内，即可满足精度的要求。在长期荷载作用下，试验梁会产生微小变形，这些变形通过布置在各支座处、各加载位置处以及各跨中位置处的数显式直线位移计直接显示出来，便于试验人员观察并记录数据。

本实用新型通过在竖直平面内的两根试验梁运用作用力与反作用力产生的自平衡来完成长期荷载试验；在竖直空间允许的情况下，如果丝杆3有足够的高度，可以在竖直平面内，通过自平衡原理，实现两根以上试验梁的长期荷载试验；在水平空间允许的情况下，如果钢底梁1与钢横梁2有足够的宽度，借助于分配梁，可以在水平平面内，通过自平衡原理，实现两根以上试验梁的长期荷载试验。

试验过程中，可以针对不同截面尺寸、不同跨度的试验梁在长期荷载作用下的试验研究，通过调节钢底座1和钢横梁2相对的竖向距离，以及调整两个反力架之间的相对的水平距离，即可满足要求。

在油路中，设置全自动油压系统Ⅰ、Ⅱ和手动油泵Ⅲ、Ⅳ，以及油压表Ⅴ、Ⅵ，把手动油泵Ⅲ、Ⅳ和油压表Ⅴ、Ⅵ作为全自动油压系统Ⅰ、Ⅱ的备用装置连入油路，不仅可以让全自动油压系统自带的油压表和油路中增设的油压表配合使用，实现两者监测结果的互相验证，便于及时准确的补载，还能够预防突发情况的发生，如：停电以及全自动油压系统出现故障等因素；从而保证整个长期试验过程中加载的精确性和稳定性。

对所公开实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多处修改对本领域技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离实用新型的精神或范围的前提下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不限制于本文所显示的这些实施例，而是要符合与本文公开原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (7)

1.一种试验梁在长期荷载作用下的加载装置，其特征是：包括由上下对应设置的横梁和底座，以及固定连接在底座与横梁两侧的丝杆所构成的反力架，所述反力架有左右两组，且平行设置；在横梁与底座上下之间对应放置有至少一组试验梁，该组试验梁至少包括试验梁Ⅰ和倒置的试验梁Ⅱ，其中试验梁Ⅰ通过左右铰支座Ⅰ放置在左右底座上，试验梁Ⅱ通过左右倒置的铰支座Ⅱ放置在左右横梁下方，所述铰支座Ⅰ和Ⅱ上下对应设置，且左右铰支座Ⅰ/Ⅱ的间距为试验梁Ⅰ/Ⅱ加载时的跨度；在试验梁Ⅰ和Ⅱ上下之间、试验梁的加载位置处分别依次设有液压缸及荷载传感器；在试验梁Ⅰ和Ⅱ的铰支座处、加载位置处和跨中位置处分别设置对应的直线位移传感器。

2.根据权利要求1所述的试验梁在长期荷载作用下的加载装置，其特征是：该加载装置包括用于提供液压的全自动液压系统，用于采集荷载传感器信号的采集仪及与采集仪相连接的计算机。

3.根据权利要求2所述的试验梁在长期荷载作用下的加载装置，其特征是：所述全自动液压系统包括电动油泵及其电源、自动补载控制器及其电源和系统自带油压表；其中电动油泵与系统自带油压表分别与自动补载控制器电连接，电动油泵与回油管孔连接，系统自带油压表与进油管孔连接。

4.根据权利要求1所述的试验梁在长期荷载作用下的加载装置，其特征是：在液压缸液路中同时设有液压表。

5.根据权利要求1所述的试验梁在长期荷载作用下的加载装置，其特征是：在液压缸液路中同时设有手动液泵。

6.根据权利要求1至5任一项所述的试验梁在长期荷载作用下的加载装置，其特征是：所述横梁和底座上均设有竖向通孔，丝杆上下端分别穿过通孔，且两端分别通过螺母及垫板固定在横梁和底座上。

7.根据权利要求1至5任一项所述的试验梁在长期荷载作用下的加载装置，其特征是：所述底座通过螺栓固定在地面上。