CN211928853U - 一种支座可升降的单跨梁结构演示实验装置 - Google Patents

Abstract

一种支座可升降的单跨梁结构演示实验装置，属于土木工程专业结构力学的教学实践领域。该实验装置包括底板、升降架、连接板、可拆卸滑轨、可拆卸滑块、托板、拉压力传感器、支座、铰结点、刚结点、等直圆杆、应变片和采集设备。按照本实用新型制造的支座可升降的单跨梁结构演示实验装置集方便和科学于一身，既能进行真实实验，又能即时将实验结果进行处理，十分适宜在时间有限的课堂上进行演示；同时，该实验操作简单，便于新手学习，十分适合学生动手操作。

Description

一种支座可升降的单跨梁结构演示实验装置

技术领域

本实用新型属于土木工程专业结构力学的教学实践领域，涉及静定、超静定单跨梁结构实验装置，可进行结构力学中支座移动时结构内力计算的课堂演示实验。

背景技术

结构力学是高等院校土木工程专业必修学科，主要以梁、拱、桁架、刚架等杆件结构为主要研究对象，根据力学原理研究外力和其他外界因素作用下结构的内力和变形，结构的强度、刚度、稳定性和动力反应，以及结构的组成规律和受力性能。

目前高等院校结构力学的教学方法主要是理论教学，缺少对相关力学原理的实验验证，导致部分同学对相关理论理解不够深入，甚至对相关理论产生质疑。因此，在结构力学教学中引入实验环节是其教学发展的必然趋势。

在结构力学教学的支座移动时结构内力计算部分，经常以单跨梁结构为研究对象，但实验室中的单跨梁结构模型大多十分笨重，并不适合进入课堂，所以实用新型一种易于拆卸、方便携带且支座可升降的单跨梁结构模型以研究结构力学中支座移动时结构内力计算的相关理论，尤为重要。

实用新型内容

为改变目前结构力学课堂教学中缺乏支座移动时结构内力计算实验演示环节的现状，实用新型一种支座可升降的单跨梁结构演示实验装置，该装置结构简单、装卸方便、可重复利用、测量结果准确、可同步至大屏幕并直接得到结构内力图，能够实现结构力学支座移动时结构内力计算教学内容的课堂演示。通过实验，使学生们更加准确理解结构力学支座移动时结构内力计算相关理论。

本实用新型的技术方案：

一种支座可升降的单跨梁结构演示实验装置，包括底板1、升降架2、连接板3、可拆卸滑轨4、可拆卸滑块5、托板6、拉压力传感器7、支座8、铰结点9、刚结点10、等直圆杆11、应变片12和采集设备。

所述的底板1依靠其自重保证整个装置的稳定；底板1上设置两组升降机构，每组升降机构从下至上依次设置升降架2、连接板3、可拆卸滑轨4、两个可拆卸滑块5、托板6、拉压力传感器7、支座8；可拆卸滑轨4根据需要能够进行装卸；两块托板6既能固定于可拆卸滑块5顶端，与可拆卸滑块5同时滑动，也能直接固定于连接板3上；拉压力传感器7用于测量支座8的反力；铰结点9和/或刚结点10根据需要固定于支座8上；等直圆杆11设置于铰结点9和/或刚结点10上，并根据需要更换直径不同的等直圆杆11；应变片12固定于等直圆杆11上，每根等直圆杆11固定两对应变片12；采集设备为应变仪，采集模型内力和支座反力；

所述的单跨梁结构演示实验装置能够实现两端固定的超静定单跨梁模型、一端固定一端铰支的超静定单跨梁模型、一端固定一端自由的静定单跨梁模型、两端铰支的静定单跨梁模型的演示。具体实验装置调整如下：

演示两端固定的超静定单跨梁模型时，拆除两端的可拆卸滑轨4和可拆卸滑块5，将两端的托板6直接固定于连接板3上，两端的支座8上设为刚结点10；

演示一端固定一端铰支的超静定单跨梁模型时，拆除一端的可拆卸滑轨4和可拆卸滑块5，并将该端的托板6直接固定于连接板3上，该端支座8上设为刚结点10，另一端支座8上设为铰结点9；

演示一端固定一端自由的静定单跨梁模型时，拆除一端的可拆卸滑轨4和可拆卸滑块5，并将该端的托板6直接固定于连接板3上，该端支座8上设为刚结点10，另一端不设任何结点；

演示两端铰支的静定单跨梁模型时，拆除一端的可拆卸滑轨4和可拆卸滑块5，并将该端托板6直接固定于连接板3上，两端的支座8上均设为铰结点9。

本实用新型的有益效果：按照本实用新型制造的支座可升降的单跨梁结构演示实验装置集方便和科学于一身，既能进行真实实验，又能即时将实验结果进行处理，十分适宜在时间有限的课堂上进行演示；同时，该实验操作简单，便于新手学习，十分适合学生动手操作。

附图说明

图1是本实用新型支座可升降的单跨梁结构演示实验装置主视图。

图2是本实用新型支座可升降的单跨梁结构演示实验装置侧视图。

图3是本实用新型支座可升降的单跨梁结构演示实验装置俯视图。

图中：1底板，2升降架，3连接板，4可拆卸滑轨，5可拆卸滑块，6托板，7拉压力传感器，8支座，9铰结点，10刚结点，11等直圆杆，12应变片。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

本实用新型：一种支座可升降的单跨梁结构演示实验装置，由底板1、两个升降架2、两块连接板3、两个可拆卸滑轨4、四个可拆卸滑块5、两块托板6、两个拉压力传感器7、两个支座8、若干铰结点9、若干刚结点10、若干不同直径的等直圆杆11、应变片12和采集设备组成。设备的具体安装方式如下：

图1是本实用新型支座可升降的单跨梁结构演示实验装置主视图；图2是本实用新型支座可升降的单跨梁结构演示实验装置侧视图；图3是本实用新型支座可升降的单跨梁结构演示实验装置俯视图。

如图1、图2和图3所示，所述的底板1依靠其自重保证整个装置的稳定；两个升降架2固定在底板1上，用于产生支座位移，二者间距可根据需要进行调节；两块连接板3分别固定在两个升降架2上；两个可拆卸滑轨4分别固定两块连接板3上，并可根据需要进行装卸；四个可拆卸滑块5两两与滑轨连接，保证其可在滑轨上自由滑动，并可根据需要进行装卸；两块托板6既可固定于可拆卸滑块5顶端，与滑块同时滑动，也可直接固定于连接板3上；两个拉压力传感器7底部分别固定于两块托板6上，用于测量支座反力；两个支座8分别固定于两个拉压力传感器7顶部，保证支座反力的成功传递；铰结点9和刚结点10均可根据需要固定于支座8上。

本实用新型可实现两端固定的超静定单跨梁模型、一端固定一端铰支的超静定单跨梁模型、一端固定一端自由的静定单跨梁模型、两端铰支的静定单跨梁模型。构建两端固定的超静定单跨梁模型时，拆除两端的可拆卸滑轨4和可拆卸滑块5，将两块托板6直接固定于连接板3上，将固定在两个支座8上的结点均换为刚结点10；构建一端固定一端铰支的超静定单跨梁模型时，拆除一端的可拆卸滑轨4和可拆卸滑块5，将该端托板6直接固定于连接板3上，将固定在该端支座8上的结点换为刚结点10，未拆除可拆卸滑轨4和可拆卸滑块5的另一端支座8则换为铰结点；构建一端固定一端自由的静定单跨梁模型时，拆除一端的可拆卸滑轨4和可拆卸滑块5，将该端托板6直接固定于连接板3上，将固定在该端支座8上的结点换为刚结点10，另一端不连接结点；构建两端铰支的静定单跨梁模型时，拆除一端的可拆卸滑轨4和可拆卸滑块5，将该端托板6直接固定于连接板3上，另一端不拆除，将固定在两个支座8上的结点均换为铰结点9。

等直圆杆11可固定于两端结点上，并根据需要更换直径不同的杆件。本实用新型也可用于探究支座产生位移时，杆件刚度对静定和超静定结构内力的影响实验，只需保持结构形式不变，更换不同直径的等直圆杆11，再施加支座位移即可。

应变片12固定于等直圆杆11上，每根圆杆固定两对，位于圆杆两端的四等分点上；采集设备为应变仪，采集模型内力和支座反力；

支座移动时结构内力计算实验步骤：

第一步，选择一种单跨梁模型，并按照上述方式安装该支座可升降的单跨梁结构演示实验装置，接通应变仪电源。

第二步，保持一端支座不动，调节另一端升降架2上升约0.5cm，进行预加载，并对应变仪进行平衡清零。

第三步，保持一端支座不动，调节另一端升降架2上升，每级约0.5cm，两级加载至少间隔5秒，保证应变仪数据稳定，采集内力和支座反力数据。

第四步，对采集的数据进行后处理，可得该单跨梁模型内力。

第五步，卸载，保持一端支座不动，调节另一端升降架2下降，将模型恢复至加载前的状态。

支座产生位移时，杆件刚度对结构内力的影响实验步骤：

第一步，选择一种单跨梁模型，并按照上述方式安装该支座可升降的单跨梁结构演示实验装置，接通应变仪电源。

第二步，保持一端支座不动，调节另一端升降架2上升约0.5cm，进行预加载，并对应变仪进行平衡清零。

第三步，保持一端支座不动，调节另一端升降架2上升，每级约0.5cm，两级加载至少间隔5秒，保证应变仪数据稳定，采集内力和支座反力数据。

第四步，对采集的数据进行后处理，可得该单跨梁模型内力。

第五步，卸载，保持一端支座不动，调节另一端升降架2下降，将模型恢复至加载前的状态。

第六步，更换2～3种直径不同的等直圆杆11，重复上述第一至五步，即可总结支座产生位移时，杆件刚度对结构内力的影响。

Claims (2)

1.一种支座可升降的单跨梁结构演示实验装置，其特征在于，包括底板(1)、升降架(2)、连接板(3)、可拆卸滑轨(4)、可拆卸滑块(5)、托板(6)、拉压力传感器(7)、支座(8)、铰结点(9)、刚结点(10)、等直圆杆(11)、应变片(12)和采集设备；

所述的底板(1)依靠其自重保证整个装置的稳定；底板(1)上设置两组升降机构，每组升降机构从下至上依次设置升降架(2)、连接板(3)、可拆卸滑轨(4)、两个可拆卸滑块(5)、托板(6)、拉压力传感器(7)、支座(8)；可拆卸滑轨(4)根据需要能够进行装卸；两块托板(6)既能固定于可拆卸滑块(5)顶端，与可拆卸滑块(5)同时滑动，也能直接固定于连接板(3)上；拉压力传感器(7)用于测量支座(8)的反力；铰结点(9)和/或刚结点(10)根据需要固定于支座(8)上；等直圆杆(11)设置于铰结点(9)和/或刚结点(10)上，并根据需要更换直径不同的等直圆杆(11)；应变片(12)固定于等直圆杆(11)上，每根等直圆杆(11)固定两对应变片(12)；采集设备为应变仪，采集模型内力和支座反力。

2.一种支座可升降的单跨梁结构演示实验装置，其特征在于，所述的单跨梁结构演示实验装置能够实现两端固定的超静定单跨梁模型、一端固定一端铰支的超静定单跨梁模型、一端固定一端自由的静定单跨梁模型、两端铰支的静定单跨梁模型的演示；具体实验装置调整如下：

演示两端固定的超静定单跨梁模型时，拆除两端的可拆卸滑轨(4)和可拆卸滑块(5)，将两端的托板(6)直接固定于连接板(3)上，两端的支座(8)上设为刚结点(10)；

演示一端固定一端铰支的超静定单跨梁模型时，拆除一端的可拆卸滑轨(4)和可拆卸滑块(5)，并将该端的托板(6)直接固定于连接板(3)上，该端支座(8)上设为刚结点(10)，另一端支座(8)上设为铰结点(9)；

演示一端固定一端自由的静定单跨梁模型时，拆除一端的可拆卸滑轨(4)和可拆卸滑块(5)，并将该端的托板(6)直接固定于连接板(3)上，该端支座(8)上设为刚结点(10)，另一端不设任何结点；

演示两端铰支的静定单跨梁模型时，拆除一端的可拆卸滑轨(4)和可拆卸滑块(5)，并将该端托板(6)直接固定于连接板(3)上，两端的支座(8)上均设为铰结点(9)。

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