CN206774048U - 一种结构力学综合实验平台 - Google Patents

Abstract

一种结构力学综合实验平台，包括底座和固定设置在底座上的加载框架，所述的加载框架之间的底部设置有左侧支腿和右侧支腿，所述的左侧支腿和右侧支腿上设置有平面桁架，所述的平面桁架的一端通过固定铰支座与左侧支腿固定连接，另一端通过滑动铰支座与右侧支腿活动连接，所述的加载框架之间的上端设置有空间桁架，所述的空间桁架的底部设置有双向作动器，所述的双向作动器与平面桁架上端设置的分配梁接触，所述的加载框架的右侧设置有悬挑空间桁架，所述的悬挑空间桁架的末端连接有重力加载配重块，所述的悬挑空间桁架的下端设置有双向作动器，该实验平台能够完成多种实验，结构简单紧凑，既满足承载力要求，又简化了设备。

Description

一种结构力学综合实验平台

技术领域

本实用新型涉及一种实验平台，具体地说就是一种结构力学综合实验平台。

背景技术

结构力学是高等院校土木工程专业必修的学科，主要研究结构的合理形式以及结构在受力状态下的内力、变形、动力响应和弹性稳定性，具体来说结构力学的基本任务包括以下两个方面：根据结构的功能要求、内力分布规律和几何组成规律，来研究结构的合理形式；研究分析结构内力、变形、动力响应和稳定性方面的计算理论和方法。

目前的结构力学教学实验平台不能满足实际使用中多种实验种类的需要，结构力学课程中完成的实验项目多，目前不能在一套实验设备上完成多种实验项目，同时在不同的教学课程中或者不同的教学阶段，需要多种教学实验平台来满足教学需求，因此导致在实验室内部教学平台堆积排放，占用空间较大，而且在使用过程中需要移动，容易造成实验平台的磕碰，造成损坏，影响使用寿命，因此需要一种土木工程构件力学综合实验平台，满足多种实验的需求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构力学综合实验平台，该实验平台能够完成多种实验，结构简单紧凑，既满足承载力要求，又简化了设备。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种结构力学综合实验平台，包括底座和固定设置在底座上的加载框架，所述的加载框架之间的底部设置有左侧支腿和右侧支腿，所述的左侧支腿和右侧支腿上设置有平面桁架，所述的平面桁架的一端通过固定铰支座与左侧支腿固定连接，另一端通过滑动铰支座与右侧支腿活动连接，所述的加载框架之间的上端设置有空间桁架，所述的空间桁架的底部设置有双向作动器，所述的双向作动器与平面桁架上端设置的分配梁接触，所述的加载框架的右侧设置有悬挑空间桁架，所述的悬挑空间桁架的末端连接有重力加载配重块，所述的悬挑空间桁架的下端设置有双向作动器。

作为优化，所述的加载框架为左右两个，其中一个设置在底座一侧边缘，另一个设置在底座边缘的内部。

作为优化，所述的空间桁架左右两端通过铰支座与加载框架固定连接。

作为优化，所述的双向作动器上设置有压力传感器。

作为优化，所述的悬挑空间桁架的下端设置有偏心受压混凝土短柱，所述的悬挑空间桁架与偏心受压混凝土短柱之间的双向作动器上设置有压力传感器。

作为优化，所述的底座上设置有测量平面桁架、空间桁架和悬挑空间桁架的位移传感器。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型的一种结构力学综合实验平台，结构简单紧凑，实验平台上可以完成“土木工程结构试验”、“钢筋混凝土原理”课程中的构件实验，可进行的实验项目有：1、平面钢桁架静载实验；2、空间钢桁架静载实验；3、悬挑空间钢桁架静载实验；4、钢筋混凝土小梁正截面、斜截面破坏实验；5、钢筋混凝土短柱轴压、偏压破坏实验；6、结构振动参数测量实验，试验项目多，而且结构设计合理，稳定性好，利用实验构件作为设备承力框架，采用空间桁架构件做为上横梁，既满足承载力要求，又简化了设备；利用悬挑桁架作为短柱实验的上横梁，在满足承载力要求的前提下大大降低了结构尺寸，减小了占地面积造型美观，设备造型轻盈、美观，不但有利于实验项目的实施，巧妙的设计，也有助于学生理解结构设计的美感。

附图说明

图1为本实用新型总体结构图；

图2为本实用新型左视图；

其中，1底座、2加载框架、3平面桁架、4左侧支腿、5右侧支腿、6固定铰支座、7滑动铰支座、8空间桁架、9双向作动器、10压力传感器、11分配梁、12悬挑空间桁架、13重力加载配重块、14偏心受压混凝土短柱。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

一种结构力学综合实验平台，包括底座1和固定设置在底座1上的加载框架2，所述的加载框架2之间的底部设置有左侧支腿4和右侧支腿5，所述的左侧支腿4和右侧支腿5上设置有平面桁架3，所述的平面桁架3的一端通过固定铰支座6与左侧支腿4固定连接，另一端通过滑动铰支座7与右侧支腿5活动连接，所述的加载框架2之间的上端设置有空间桁架8，所述的空间桁架8的底部设置有双向作动器9，所述的双向作动器9与平面桁架3上端设置的分配梁11接触，所述的加载框架2的右侧设置有悬挑空间桁架12，所述的悬挑空间桁架12的末端连接有重力加载配重块13，所述的悬挑空间桁架12的下端设置有双向作动器9。

作为优化，所述的加载框架2为左右两个，其中一个设置在底座1一侧边缘，另一个设置在底座1边缘的内部。

作为优化，所述的空间桁架8左右两端通过铰支座与加载框架2固定连接。

作为优化，所述的双向作动器9上设置有压力传感器10。

作为优化，所述的悬挑空间桁架12的下端设置有偏心受压混凝土短柱14，所述的悬挑空间桁架12与偏心受压混凝土短柱14之间的双向作动器9上设置有压力传感器。

作为优化，所述的底座1上设置有测量平面桁架3、空间桁架8和悬挑空间桁架12的位移传感器。

实验项目说明：

平面钢桁架静载实验

该实验为高校《土木工程结构试验》课程实验，目的是测量平面桁架受荷载后的内力、变形情况。图示中的平面桁架为实验构件，平面桁架放置在加载框架内，支撑在牛腿的支座上，支座为滑动铰支座和固定铰支座，液压加载方式。通过平面桁架与空间桁架之间的液压作动器施加一个向下的压力，通过分配梁作用在平面桁架上完成加载过程。实验需采集加载的力值、桁架杆件应变、桁架位移、支座位移。由于平台为钢制，方便通过磁力表座布设位移等各类传感器，传感器为测量平面桁架的下端中间位置弯曲后在垂直方向上移动的距离，以及滑动铰支座在水平方向的位移。

空间桁架静载实验

该实验为高校《土木工程结构试验》课程实验，目的是测量空间桁架受荷载后的内力、变形情况。图示框架中的上横梁既是空中桁架的组成部分，也是实验构件，其支座为刚性连接，即焊接在立柱上，通过液压加载方式。当给上一个实验项目施加荷载时，其反作用力给空间桁架加载，通过压力传感器和位移传感器测试出实验数据，然后进行计算得出相应的应力和位移的关系，测试出空间桁架的静载受力分析图。

悬挑空间钢桁架静载实验

该实验为高校《土木工程结构试验》课程实验，目的是测量悬挑空间桁架受荷载后的内力、变形情况。图示框架右侧的悬挑空间桁架即为实验构件，其支座为刚性连接，即焊接在立柱上。加载为重力加载方式，桁架悬臂末端有挂钩，挂钩下为吊杆和托盘，通过将配重块放在托盘上进行重力加载，最大加载重量为1000公斤。通过压力传感器测试出施加力的大小，通过位移传感器测试出悬挑空间桁架的变形量，得出相应的受力分析图。

钢筋混凝土小梁正截面、斜截面破坏实验

该实验为高校《混凝土结构原理》课程实验，目的是验证钢筋混凝土小梁受荷载后正截面、斜截面破坏形态。将图示框架中的平面桁架取下，更换为钢筋混凝土小梁，通过液压作动器加载至构件破坏。通过压力传感器进行压力的测试，测试出钢筋混凝土小梁的最大受力极限。

钢筋混凝土短柱轴压、偏压破坏实验

该实验为高校《混凝土结构原理》课程实验，目的是验证钢筋混凝土短柱轴心受压、偏心受压时的破坏形态。图示框架右侧的空间桁架下即为钢筋混凝土短柱，通过改变短柱上下端面的钢制辊子的位置实现轴心受压与偏心受压。加载方式为液压加载，液压作动器悬挂在空间桁架下方。实验时，首先将空间桁架悬臂段挂上500公斤以上配重，然后通过液压作动器加载至构件破坏。其余与平面钢桁架静载实验相同。

结构振动参数测量实验

该实验为高校《土木工程结构试验》《建筑结构抗震设计》课程中开设的实验项目，目的是测量结构的自振频率、验证附加质量对结构自振频率的影响。例如：以悬挑空间桁架为实验对象，实验时，在空间桁架上布置加速度传感器，通过激振法或环境激励法测量实验对象的1-3阶自振频率。通过在空间桁架悬臂末端挂载不同质量的配重改变结构的自振频率，从而验证附加荷载对结构自振频率的影响。本项实验也可以框架中的空间桁架、平面桁架为实验对象。

本设备利用实验构件作为设备承力框架，如采用空间桁架构件做为上横梁，既满足承载力要求，又简化了设备；利用悬挑桁架作为短柱实验的上横梁，在满足承载力要求的前提下大大降低了结构 尺寸，减小了占地面积。本设备造型美观。设备造型轻盈、美观，不但有利于实验项目的实施，巧妙的设计也有助于学生理解结构设计的美感。

综合实验平台的具体技术参数为：

实验平台总高度2.4米，长度3.0米，宽度2.171米；

平面桁架跨度2.4米，最大实验载荷20KN；

空间桁架跨度2.4米，最大实验载荷50KN；

悬挑桁架悬挑长度1.2米，最大实验载荷20KN；

钢筋混凝土小梁跨度2.4米，最大实验载荷50KN；

钢筋混凝土短柱高度1.0米，截面100×100mm²，最大偏心距100mm，最大实验力300KN。

空中桁架和悬挑空中桁架为三角形桁架，桁架为稳定性高的三角支架焊接组成。

上述具体实施方式仅是本实用新型的具体个案，本实用新型的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本实用新型权利要求书的一种结构力学综合实验平台且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本实用新型的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种结构力学综合实验平台，包括底座（1）和固定设置在底座（1）上的加载框架（2），其特征在于：所述的加载框架（2）之间的底部设置有左侧支腿（4）和右侧支腿（5），所述的左侧支腿（4）和右侧支腿（5）上设置有平面桁架（3），所述的平面桁架（3）的一端通过固定铰支座（6）与左侧支腿（4）固定连接，另一端通过滑动铰支座（7）与右侧支腿（5）活动连接，所述的加载框架（2）之间的上端设置有空间桁架（8），所述的空间桁架（8）的底部设置有双向作动器（9），所述的双向作动器（9）与平面桁架（3）上端设置的分配梁（11）接触，所述的加载框架（2）的右侧设置有悬挑空间桁架（12），所述的悬挑空间桁架（12）的末端连接有重力加载配重块（13），所述的悬挑空间桁架（12）的下端设置有双向作动器（9）。

2.根据权利要求1所述的一种结构力学综合实验平台，其特征在于：所述的加载框架（2）为左右两个，其中一个设置在底座（1）一侧边缘，另一个设置在底座（1）边缘的内部。

3.根据权利要求1所述的一种结构力学综合实验平台，其特征在于：所述的空间桁架（8）左右两端通过铰支座与加载框架（2）固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种结构力学综合实验平台，其特征在于：所述的双向作动器（9）上设置有压力传感器（10）。

5.根据权利要求1所述的一种结构力学综合实验平台，其特征在于：所述的悬挑空间桁架（12）的下端设置有偏心受压混凝土短柱（14），所述的悬挑空间桁架（12）与偏心受压混凝土短柱（14）之间的双向作动器（9）上设置有压力传感器。

6.根据权利要求1所述的一种结构力学综合实验平台，其特征在于：所述的底座（1）上设置有测量平面桁架（3）、空间桁架（8）和悬挑空间桁架（12）的位移传感器。