CN209894497U - 一种可调式结构力学试验平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可调式结构力学试验平台及其加工方法、试验方法，涉及结构力学技术领域，其中试验平台基于反力床和反力墙搭建，包括可上人操作平台、加载机构和试验基台；其中可上人操作平台和试验基台固定于反力床上，所述加载机构固定于反力墙上；所述可上人操作平台包括钢框架结构，钢框架结构内设有可调节高度的平台；所述试验基台安装于钢框架结构的底部的一侧或/和对侧；所述加载机构可调节安装于试验基台的邻侧，加载机构与试验对象连接，并为试验对象提供应力，加载机构与钢框架结构的距离可调，载力可调。本实用新型试验平台可以满足各种试验对象和试验方案，应对不同的结构力学模型，可以做到通用性强，可改性高，操作简便等优点。

Description

一种可调式结构力学试验平台

技术领域

本实用新型涉及结构力学试验技术领域，尤其涉及装配式体系单构件及其组合形式结构力学分析，特别涉及一种可调式结构力学试验平台法。

背景技术

结构力学是固体力学的一个分支，它主要研究工程受力和传力的规律，以及如何进行结构优化的学科。

近年来，随着国家推广装配式建筑以及其他新型绿色环保建筑，已至不断涌现出新工程材料和新型结构体系，同时也对结构力学分析提供了新的研究内容，并提出新的要求。

企业在开发新材料或新体系时，需要通过不断的改进更新，理论设计，实践试验来寻求最佳的解决方式。新材料或新体系开发过程中面临的诸多问题，例如开发周期较长导致开发成本大量增加，增加的成本包括人力成本和费用成本；试验方案各不相同导致试验难度增加；以及最重要的安全问题。

因此，为满足不同的试验对象和试验方案，研发一种可调式结构力学试验平台急不可待。

基于此，本案由此产生。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型目的是提供一种可调式结构力学试验平台，可满足不同的试验对象和试验方案。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种可调式结构力学试验平台，基于反力床和反力墙搭建，包括可上人操作平台、加载机构和试验基台；其中可上人操作平台和试验基台固定于反力床上，所述加载机构固定于反力墙上；所述可上人操作平台包括钢框架结构，钢框架结构内设有可调节高度的平台；所述试验基台安装于钢框架结构的底部的一侧或/和对侧；所述加载机构可调节安装于试验基台的邻侧，加载机构与试验对象连接，并为试验对象提供应力，加载机构与钢框架结构的距离可调，载力可调。

作为优选，所述加载机构包括载力设备和中转件；所述中转件一侧与载力设备连接，另一侧安装有支座连接件，中转件安装于轨道上以调节与钢框架结构的距离；所述支座连接件用于安装试验对象；所述载力设备与中转件可拆卸连接。

作为优选，所述钢框架结构内设有高度不同的至少两层平台。

作为优选，与试验基台同侧的钢框架结构上设有夹持组件，夹持组件包括夹具钢梁和夹具，所述夹具钢梁固定于所述钢框架结构之间，所述夹具安装于所述夹具钢梁上。

作为优选，所述钢框架结构包括固定于反力床上的基础地钢梁、固定于基础地钢梁上的四根钢立柱、固定在四根钢立柱的两根主钢梁、以及固定在主钢梁上的次钢梁；所述钢立柱、主钢梁围成长方体框架结构。

作为优选，所述中转件包括两根中转柱，中转柱之间通过槽钢连形成一个整体平面。

作为优选，所述试验基台采用通用型试验基台。

作为优选，所述钢框架结构上设有从底部通向平台的楼梯；所述平台与钢框架结构之间设有护栏。

本实用新型的原理及效果：

（1）本实用新型试验平台可以满足各种试验对象和试验方案，应对不同的结构力学模型，可以做到通用性强，可改性高，操作简便等优点，该平台能够实现多点，多方向加载，不受加载点数量，加载点强度，加载次数的限制。

（2）本实用新型试验平台的加载设备通过中转柱施加应力给试验体，能够满足不同的受力状态，同时载力设备自身能通过螺栓连接方式随时更换。

（3）本实用新型试验平台可以调节高度的操作平台能够适应不同尺寸的试验对象，同时便于操作人员展开相关试验工作，便于观测相机的固定摆放以及拍摄记录。

（4）本实用新型试验平台操作简单，制作成本不高，适于广泛推广。

附图说明

图1为本实用新型一种可调式结构力学试验平台的整体三维示意图；

图2为本实用新型一种可调式结构力学试验平台的整体正视图；

图3为本实用新型一种可调式结构力学试验平台的整体左视图；

图4为本实用新型一种可调式结构力学试验平台的整体俯视图；

图5为本实用新型一种可调式结构力学试验平台的双层抗震墙体试验装配示意图；

图6为本实用新型一种可调式结构力学试验平台的中夹具的示意图（夹持状态下）。

标注说明：1基础地钢梁；2钢立柱；3次钢梁；4主钢梁；5楼面钢梁；6平台钢梁；7夹具钢梁；8花纹钢板；9简易钢楼梯；10护栏；11轨道钢梁；12中转柱；13槽钢；14球铰支座；15短钢柱；16通用型试验基台；17载力设备；18铰支座连接件；19夹具；20测试件。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术手段及其所能达到的技术效果，能够更清楚更完善的披露，兹提供了以下实施例，并结合附图作如下详细说明：

如图1-5所示，本实施例的一种可调式结构力学试验平台，该平台是基于按500mm间距梅花状布置孔洞的反力墙和反力床基础上设置搭建，使用不同种类和强度的型钢，钢板等组建而成，包括可上人操作平台、加载机构和试验基台；其中可上人操作平台和试验基台固定于反力床上，加载机构固定于反力墙上；可上人操作平台包括钢框架结构，钢框架结构内设有可调节高度的平台；试验基台安装于钢框架结构的底部的一侧或/和对侧；加载机构可调节安装于试验基台的邻侧，加载机构与试验对象连接，并为试验对象提供应力，加载机构与钢框架结构的距离可调，载力可调。

其中平台的具体设置为：两侧的两根楼面钢梁固定在钢框架结构上，采用花纹钢板与楼面钢梁固定，并通过短角钢焊接在花纹钢板底部，与钢立柱固定连接。

本实施例优选的，加载机构包括载力设备和中转件；中转件一侧与载力设备连接，另一侧安装有支座连接件（铰支座连接件），中转件安装于轨道（通过轨道钢梁）上以调节与钢框架结构的距离；支座连接件用于安装试验对象；载力设备与中转件可拆卸连接。其中载力设备通过短钢柱与反力墙固定。

载力设备和中转件设备的轨道钢梁上设置钢制轨道来约束中转柱的运动路线，这样可以保证运动轨迹接近于设计方案，中转柱和短钢柱也按照一定的模数开孔加工，这样加载设备可以适应不同的受力分配，铰支座连接件也可以适应不同的试验对象高度尺寸，短钢柱的另一个作用是为加载设备提供强有力的基座，并能够任意更换。

本实施例优选的，钢框架结构内设有高度不同的至少两层平台。设置两层平台可以满足更大件的试验对象，方便实验人员在不同高度进行安装、操作和观察。

本实施例优选的，与试验基台同侧的钢框架结构上设有夹持组件，夹持组件包括夹具钢梁和夹具，夹具钢梁固定于钢框架结构之间，夹具安装于夹具钢梁上。可以限制试验对象的平面外位移，保证试验对象能够接近于理论试验状态。

本实施例优选的，钢框架结构包括固定于反力床上的基础地钢梁、固定于基础地钢梁上的四根钢立柱、固定在四根钢立柱的两根主钢梁、以及固定在主钢梁上的次钢梁；钢立柱、主钢梁围成长方体框架结构。其中基础地钢梁，钢立柱，主钢梁，次钢梁，楼面钢梁均采用H型钢梁。其中基础地钢梁采用五根H型基础钢梁拼接固定形成。

本实施例优选的，中转件包括两根中转柱，中转柱之间通过槽钢连形成一个整体平面。通过槽钢螺栓连接左右两根中转柱，形成一个整体平面，当有不同材料的试验对象时，可以同时进行两侧同步加载而形成对比实验。基础地钢梁按反力床开孔间距开孔，采用高强螺杆连接方式和反力床连接，两面放置钢垫板，同时需要增加加劲板的数量，保证其刚度和稳定性。

本实施例优选的，试验基台采用通用型试验基台，由两块钢板和多块腹板焊接而成。通用的试验基台可以满足不同实验对象的需要。

本实施例优选的，为试验安全性和便利性考虑，钢框架结构上设有从底部通向平台的楼梯；平台与钢框架结构之间设有护栏。方便工作人员把检测装置搬运至操作平台，便于观测试验情况。

一种可调式结构力学试验平台的加工方法，包括以下：

（1）基础地钢梁：按反力床开孔间距开孔，采用高强螺杆连接方式和反力床连接，两面放置钢垫板，在基础地钢梁内设置多块加劲板；

（2）钢立柱：按模数开孔加工，开孔密集，在钢立柱内设置多块加劲板；

（3）主钢梁和次钢梁制作：按照模数加工开孔；

（4）试验基台：由两块翼缘板和多块加劲板组立焊接而成，两块翼缘板按模数间隔开孔，开孔位置与加劲板位置相错开并保持距离，上下两块翼缘板开孔位置和数量不同，其由两块翼缘板和多块加劲板组立焊接而成，上翼缘板按照常用模数间隔开孔，开孔位置应与加劲板位置相错开并保持一定距离，保证螺栓的连接。当在载力过程可能会涉及到应力过大而导致整体基台起拱变形，所以在下翼缘板上开设对应数量的孔洞与反力床形成可靠，稳定的连接；

（5）夹具钢梁和平台钢梁：在钢框架结构上可拆卸安装夹具钢梁和平台钢梁，平台钢梁位于夹具钢梁的下方，且与夹具钢梁固定，夹具钢梁和平台钢梁的高度可调；便于根据需要调节平台的高度，需要调节高度时，直接调节平台钢梁的高度，便同时调节了平台和夹具钢梁的高度，即调节了整个平台的高度。

（6）平台：将平台安装于夹具钢梁上，在平台的底面焊接短角钢加固，增加平台钢板的强度。

（7）中转柱和短钢柱：按模数开孔加工。

一种可调式结构力学试验平台的试验方法，包括以下步骤：

（1）首先根据试验对象确定平台、夹具钢梁、短钢柱的高度位置，并利用吊装机械调整到位；

（2）将待试验对象调整好位置后与试验基台固定；

（3）将待测试验对象与加载机构的支座连接件固定；

（4）用调整夹具的位置并用夹具固定待试验对象；

（5）进行应力测试。

提供一个试验方法实施例：图5是本实用新型双层抗震体系试验装置图，试验对象主要有钢梁，钢柱，斜杆组成。首先根据试验对象确定楼面钢板，夹具梁，短柱等高度位置，并利用吊装机械调整到位。试验对象的一层柱脚端板通过高强螺栓和已经模数化加工的基台连接。一层与二层钢梁与铰支座连接件通过高强螺栓连接，当距离有偏差时，利用过渡件调整，由于载力设备有行程的限制，所以可能需要过渡件补足，例如液压千斤顶。为限制平面外位移，通过四个定制多功能夹具实现，夹具一侧与夹具梁通过螺栓调整垫板松紧固定，另一侧通过圆柱型滚轴限制钢梁平面外位置，滚轴不能固定太紧，否者会增加摩擦力影响试验结果，也不能太松，起不到限制作用。所以图6所示，定制多功能夹具能够实现钢梁与钢梁之间距离调整，滚轴高度和间距调整等功能，适应不用尺寸的试验对象。

关于连接和加工：

整个结构力学试验平台的连接方式，一般为高强螺栓连接，与反力墙和反力床连接的构件采用高强螺杆连接，保证结构的整体稳定性。

钢立柱水平方向需要连接楼面，夹具钢梁，主次钢梁，简易钢楼梯，扶手等，并且要求达到操作平台可调节的功能，所以开孔较为密集且开孔间距要按照一定的模数进行加工，同时也要增加加劲板的数量，保证刚度和稳定性。

主钢梁和次钢梁上也按照一定的模数加工开孔，便于之后安装吊装机械及其他附属设备。

夹具钢梁和楼面钢梁是通过角钢连接件螺栓连接，扶手及简易楼梯是通过钢板和钢立柱螺栓连接，这样设置的目的是方便之后上下移动。花纹钢板底面焊接较短的角钢，增加其刚度，减小扰度变形，保证其适用性，工作人员可把相关试验用到的检测设备放置于楼面钢板上，也可便于粘贴应变片，连接数据线等操作。

试验基台作为承载试验对象的底座，起到了至关重要的作用，因此其强度，刚度，稳定性和开孔精度要严格把控，精心设计。其由两块翼缘板和多块加劲板组立焊接而成，上翼缘板按照常用模数间隔开孔，开孔位置应与加劲板位置相错开并保持一定距离，保证螺栓的连接。当在载力过程可能会涉及到应力过大而导致整体基台起拱变形，所以在下翼缘板上开设对应数量的孔洞与反力床形成可靠，稳定的连接。此外如果试验对象是混凝土构件，基台也可以替换成预制混凝土基台。

本实用新型装置还可以根据实验需要，用于疲劳破坏实验，极限承载力实验，新旧材料承载力对比实验，抗侧刚度实验，应力应变拉伸试验等，具有很好呃通用性。

以上内容是结合本实用新型的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施只局限于上述这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种可调式结构力学试验平台，基于反力床和反力墙搭建，其特征在于：包括可上人操作平台、加载机构和试验基台；其中可上人操作平台和试验基台固定于反力床上，所述加载机构固定于反力墙上；所述可上人操作平台包括钢框架结构，钢框架结构内设有可调节高度的平台；所述试验基台安装于钢框架结构的底部的一侧或/和对侧；所述加载机构可调节安装于试验基台的邻侧，加载机构与试验对象连接，并为试验对象提供应力，加载机构与钢框架结构的距离可调，载力可调。

2.如权利要求1所述的一种可调式结构力学试验平台，其特征在于：所述加载机构包括载力设备和中转件；所述中转件一侧与载力设备连接，另一侧安装有支座连接件，中转件安装于轨道上以调节与钢框架结构的距离；所述支座连接件用于安装试验对象；所述载力设备与中转件可拆卸连接。

3.如权利要求1所述的一种可调式结构力学试验平台，其特征在于：所述钢框架结构内设有高度不同的至少两层平台。

4.如权利要求1所述的一种可调式结构力学试验平台，其特征在于：与试验基台同侧的钢框架结构上设有夹持组件，夹持组件包括夹具钢梁和夹具，所述夹具钢梁固定于所述钢框架结构之间，所述夹具安装于所述夹具钢梁上。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种可调式结构力学试验平台，其特征在于：所述钢框架结构包括固定于反力床上的基础地钢梁、固定于基础地钢梁上的四根钢立柱、固定在四根钢立柱的两根主钢梁、以及固定在主钢梁上的次钢梁；所述钢立柱、主钢梁围成长方体框架结构。

6.如权利要求2所述的一种可调式结构力学试验平台，其特征在于：所述中转件包括两根中转柱，中转柱之间通过槽钢连形成一个整体平面。

7.如权利要求1所述的一种可调式结构力学试验平台，其特征在于：所述试验基台采用通用型试验基台。

8.如权利要求1所述的一种可调式结构力学试验平台，其特征在于：所述钢框架结构上设有从底部通向平台的楼梯；所述平台与钢框架结构之间设有护栏。

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