CN219608648U - 一种用于钢梁受扭性能测试的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于土木工程结构试验加载设备领域，具体涉及一种用于钢梁受扭性能测试的装置，该装置包括门式反力架、反力台座、MTS作动器、扭转传动装置、限位转盘和限位底座，该装置通过扭转传动装置将MTS作动器提供的推力转换为扭矩，通过限位装置对试验加载时钢梁试件进行限位，使得钢梁的转动中心与装置的扭转中心相重合，进而创新性的实现钢梁的扭转试验。与现有技术相比，本实用新型所提供的装置实现了在MTS作动器、门式反力架和反力台座的基础上完成钢梁的扭转试验，该装置外形简单、试验加载稳定且便捷高效。

Description

一种用于钢梁受扭性能测试的装置

技术领域

本实用新型属于土木工程结构试验加载设备领域，具体涉及一种用于钢梁受扭性能测试的装置。

背景技术

钢结构建筑物在使用过程中，位于建筑外围的钢梁在雨棚、阳台等荷载作用下往往会发生扭转变形，因此研究钢结构构件在扭矩作用下的力学性能至关重要。扭转加载装置主要用来对试件进行扭转试验，通过试验数据分析得到扭矩与扭转角的关系曲线，基于该曲线对试件的扭转性能进行评价。

现有技术中，扭转加载装置多为仅能进行螺栓杆、钢筋等小尺度试件的扭转试验，并采用交流伺服电机、普通液压千斤顶作为动力装置，对于大型试件的扭转试验，存在扭矩小、不稳定等因素限制。

因此，需要结合现有结构试验场地具备的试验条件，研发一套结构更加简单、效率更高、且稳定更好的扭转加载装置，应用于箱型、工字型、T型等截面形式的钢梁的扭转性能测试，填补相关钢梁受扭性能测试装置的技术空白。

发明内容

针对现有技术存在的诸多不足之处，本实用新型提供了一种用于钢梁受扭性能测试的装置，该装置包括门式反力架、反力台座、MTS作动器、扭转传动装置、限位转盘和限位底座，该装置通过扭转传动装置将MTS作动器提供的推力转换为扭矩，通过限位装置对试验加载时钢梁试件进行限位，使得钢梁的转动中心与装置的扭转中心相重合，进而创新性的实现钢梁的扭转试验。与现有技术相比，本实用新型所提供的装置实现了在MTS作动器、门式反力架和反力台座的基础上完成钢梁的扭转试验，该装置外形简单、试验加载稳定且便捷高效。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种用于钢梁受扭性能测试的装置，包括门式反力架、反力台座、MTS作动器、扭转传动装置、限位转盘和限位底座；

更进一步的，所述门式反力架通过地脚螺栓固定连接于反力台座水平面上；所述MTS作动器设置有两个，其中一个MTS作动器通过底座垂直连接在门式反力架横梁的下方，端头朝下连接扭转传动装置的上加载板；另一个MTS作动器通过底座固定于反力台座水平面上，端头朝上且连接扭转传动装置的下加载板；所述连接均为球铰座，球铰座的设计可以保证当扭转传动装置受力转动时，MTS作动器施加的力始终垂直于加载板。

所述扭转传动装置包括加载板、工字梁、第一嵌固板腔、三角支撑构件、第一连接板、安装座、第一夹持板和第二夹持板，其中所述加载板为两个，对称设置在工字梁两端的上下两侧，更进一步的加载板两侧各通过至少四个三角支撑构件固定连接工字梁；所述工字梁中部设置有通孔且与第一嵌固板腔焊接成一体；该第一嵌固板腔为空腔结构，用于安装钢梁；

上述结构中，MTS作动器可通过传感器实时监测作用力的大小；而MTS作动器端头施加荷载时，加载板、工字梁会沿扭转中心发生转动，进而第一嵌固板腔会相对钢梁端部发生转动。

优选的加载板上开设有与MTS作动器端头相对应的螺栓孔，所述螺栓孔中有用于夹紧加载板和MTS作动器端头的螺杆；确保两者连接紧密。

所述第一嵌固板腔内部设置第一夹持板、第二夹持板；且第一嵌固板腔上侧和右侧均匀开设螺纹孔，上侧中部开设销孔，且所述第一夹持板开设与第一嵌固板腔相对应的销孔；所述螺纹孔中设置螺纹杆用于抵紧第一夹持板和第二夹持板从而夹紧钢梁，所述销孔中设置的销杆穿过第一嵌固板腔、第一夹持板将钢梁固定，避免扭转过程中的移动或者松脱；所述第一嵌固板腔两侧对称设置有安装座，且安装座与工字梁焊接成一体；所述安装座上均匀开设螺纹孔。为了配合上述销孔和销杆的使用，需要在钢梁梁端顶部对应位置开设限位孔。

所述限位装置包括限位转盘和限位底座，其中所述限位转盘包括第一连接板、转盘、圆柱钢轴和滚动轴承，更进一步的所述第一连接板开设与安装座相对应的螺纹孔，通过该螺纹孔与安装座固定连接；所述圆柱钢轴一端固定连接在第一连接板中部，滚动轴承套入圆柱钢轴另一端；所述滚动轴承包括内圈和外圈，内圈套接圆柱钢轴，外圈固定连接转盘内侧；所述转盘为光面实心转盘，且转盘上、下、左、右侧均匀设置有限位孔，限位孔内连接有用来连接反力架和反力台座的花篮螺栓和钢绞线；采用这种结构在提供足够强度和刚度的同时通过限制扭转中心的空间移动，实现钢梁的转动中心与装置的扭转中心相重合，保证了试验的准确性、安全性。

所述限位底座包括第二嵌固板腔、外围支撑构件、第三夹持板、第四夹持板和底板，所述第二嵌固板腔两侧通过外围支撑构件与连接底板焊接成一体；第二嵌固板腔上侧、右侧均匀开设螺纹孔、上侧中部开设销孔，螺纹孔中设置用于抵紧第三夹持板和第四夹持板的螺纹杆，所述销孔中设置贯穿第二嵌固板腔、第三夹持板和钢梁的销杆；所述底板上、下侧分别开设与反力台座垂直面相对应的安装孔，所述安装孔中设置用于夹紧底板和反力台座的螺杆。

在工字梁上侧加载板下方中心位置安装有安装板，安装板下方的反力台座上安装有拉线式位移计，优选的在工字梁两侧均设置有安装板，使用时，在安装板上设置有定位钉，将拉线式位移计的拉线线头固定在该定位钉上即可。

采用上述结构的受扭性能测试装置，可将钢梁固定在第一嵌固板腔和第二嵌固板腔之间，通过第一至第四夹持板的调整，可以实现不同截面尺寸、不同截面厚度的钢梁均紧固在嵌固板腔内；而通过调整门式反力架和限位底座之间的距离，则可以实现不同长度钢梁的测试要求；具体测试时，首先将钢梁按照上述要求安装完毕，之后打开MTS作动器的开关，开始钢梁的扭转试验，MTS作动器驱动加载板向上、下移动，在推进的过程中，加载板与工字梁相互作用产生扭转力，经过第一嵌固板腔传递到钢梁的端部，使钢梁的一端相对另一端发生扭转，从而完成受扭性能测试。扭矩由MTS作动器输出力乘以力臂得到。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种用于钢梁受扭性能测试的装置具备以下优点：

(1)目前用于钢梁扭转加载的设备较少，一般采用交流伺服电机、普通液压千斤顶作为驱动装置，存在加载扭矩小、设计复杂等缺点，本装置使用不需要额外设计动力驱动装置，利用MTS作动器加载，且上、下MTS作动器推力相等、方向相反，可轻松实现大扭矩加载，适用于钢梁扭转加载试验。

(2)目前用于大型试件扭转加载设备加载端多采用单端加载，本设备可实现两端同步加载，具有很好的试验可靠性，也能确保大型结构试验的安全性。

(3)扭转加载装置、限位底座设置限位孔，可有效避免钢梁与扭转加载装置的相对滑动，利用限位转盘作为空间限位装置，提供了足够侧向约束力，其结构简单，整体强度高，使得钢梁的转动中心与装置的扭转中心相重合，保障了试验结果的准确性。

(4)扭转加载装置第一嵌固板腔和限位底座第二嵌固板腔与钢梁间采用螺栓抵紧夹持钢板的方式，改变夹持钢板的厚度，可适用于不同截面尺寸、截面厚度和多种截面类型的钢梁，扭转加载装置与限位底座间无连接约束，可适用于不同长度的钢梁，提高了装置的适用性。

(5)扭转加载装置中部为两侧开洞嵌固板腔，第一连接板与安装座采用螺栓连接，安装拆卸方便，可快速更换钢梁试件，提高了装置的实用性。

(6)该装置具备构造简单、使用灵活、维护方便的特性，具有较好的社会效益和经济效益。

附图说明

图1为本实用新型所述钢梁受扭性能测试的装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型所述扭转传动装置结构示意图；

图3为本实用新型所述限位转盘结构示意图；

图4为本实用新型所述限位底座结构示意图；

图中1为扭转传动装置，11为加载板，12为工字梁，13为第一嵌固板腔，14为三角支撑构件，15为安装座，16为第一夹持板，17为第二夹持板，18为安装板，2为限位转盘，21为第一连接板，22为转盘，23为圆柱钢轴，24为滚动轴承，3为限位底座，31为第二嵌固板腔，32为外围支撑构件，33为第三夹持板，34为第四夹持板，35为底板，4为钢梁试件，5为MTS作动器，6为花篮螺栓，7为拉线式位移计，8为门式反力架，9为反力台座。

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。

如图1-4所示，本实用新型提供了一种用于箱型钢梁受扭性能测试的装置，包括门式反力架(8)、反力台座(9)、MTS作动器(5)、扭转传动装置(1)、限位转盘(2)和限位底座(3)；

更进一步的，所述门式反力架(8)通过地脚螺栓固定连接于反力台座(9)水平面上；所述MTS作动器(5)设置有两个，其中一个MTS作动器通过底座垂直连接在门式反力架(8)横梁的下方，端头朝下连接扭转传动装置(1)的上加载板；另一个MTS作动器通过底座固定于反力台座(9)水平面上，端头朝上且连接扭转传动装置(1)的下加载板；

所述扭转传动装置(1)包括加载板(11)、工字梁(12)、第一嵌固板腔(13)、三角支撑构件(14)、安装座(15)、第一夹持板(16)和第二夹持板(17)，其中所述加载板(11)为两个，对称设置在工字梁(12)两端的上下两侧，更进一步的加载板(11)两侧各通过至少四个三角支撑构件(14)固定连接工字梁(12)；加载板(11)上开设有与MTS作动器(5)端头相对应的螺栓孔，所述螺栓孔中有用于夹紧加载板(11)和MTS作动器(5)端头的螺杆；工字梁(12)中部设置有通孔且与第一嵌固板腔(13)焊接成一体；

所述第一嵌固板腔(13)内部设置第一夹持板(16)、第二夹持板(17)；且第一嵌固板腔(13)上侧和右侧均匀开设螺纹孔，上侧中部开设销孔，且所述第一夹持板(16)开设与第一嵌固板腔(13)相对应的销孔；所述螺纹孔中设置螺纹杆用于抵紧第一夹持板(16)和第二夹持板(17)，所述销孔中设置销杆穿过第一嵌固板腔(13)、第一夹持板(16)将箱型钢梁(4)固定；所述第一嵌固板腔(13)两侧对称设置有安装座(15)，且安装座(15)与工字梁(12)焊接成一体；所述安装座(15)上均匀开设螺纹孔。

所述限位装置包括限位转盘(2)和限位底座(3)，其中所述限位转盘(2)包括第一连接板(21)、转盘(22)、圆柱钢轴(23)和滚动轴承(24)；

更进一步的所述第一连接板(21)开设与安装座(15)相对应的螺纹孔，通过该螺纹孔与安装座固定连接；所述圆柱钢轴(23)一端固定连接在第一连接板(21)中部，滚动轴承(24)套入圆柱钢轴(23)另一端；所述滚动轴承(24)包括内圈和外圈，内圈套接圆柱钢轴(23)，外圈固定连接转盘(22)内侧；所述转盘(22)上、下、左、右侧均匀设置有限位孔，限位孔内连接有用来连接反力架(8)和反力台座(9)水平面的花篮螺栓(6)和钢绞线；

所述限位底座(3)包括第二嵌固板腔(31)、外围支撑构件(32)、第三夹持板(33)、第四夹持板(34)和底板(35)，所述第二嵌固板腔(31)两侧通过外围支撑构件(32)与连接底板(35)焊接成一体；第二嵌固板腔(31)上侧、右侧均匀开设螺纹孔、上侧中部开设销孔，螺纹孔中设置用于抵紧第三夹持板(33)和第四夹持板(34)的螺纹杆，所述销孔中设置贯穿第二嵌固板腔(31)、第三夹持板(33)和箱型钢梁(4)的销杆；所述底板(35)上、下侧分别开设与反力台座(9)垂直面相对应的安装孔，所述安装孔中设置用于夹紧底板(35)和反力台座(9)的螺杆。

在工字梁(12)上侧加载板下方中心位置安装有安装板(18)，安装板(18)下方的反力台座上安装有拉线式位移计(7)，优选的在工字梁(12)两侧均设置有安装板(18)，使用时，在安装板(18)上设置有定位钉，将拉线式位移计(7)的拉线线头固定在该定位钉上即可。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于钢梁受扭性能测试的装置，其特征在于：包括门式反力架（8）、反力台座（9）、MTS作动器（5）、扭转传动装置（1）、限位转盘（2）和限位底座（3）；所述门式反力架（8）通过地脚螺栓固定连接于反力台座（9）水平面上；所述MTS作动器（5）设置有两个，其中一个MTS作动器通过底座垂直连接在门式反力架（8）横梁的下方，端头朝下连接扭转传动装置（1）的上加载板；另一个MTS作动器通过底座固定于反力台座（9）水平面上，端头朝上且连接扭转传动装置（1）的下加载板；

所述扭转传动装置（1）包括加载板（11）、工字梁（12）、第一嵌固板腔（13）、三角支撑构件（14）、安装座（15）、第一夹持板（16）和第二夹持板（17），其中所述加载板（11）为两个，对称设置在工字梁（12）两端的上下两侧；加载板（11）上开设有与MTS作动器（5）端头相对应的螺栓孔，所述螺栓孔中有用于夹紧加载板（11）和MTS作动器（5）端头的螺杆；工字梁（12）中部设置有通孔且与第一嵌固板腔（13）焊接成一体；

所述第一嵌固板腔（13）内部设置第一夹持板（16）、第二夹持板（17）；且第一嵌固板腔（13）上侧和右侧均匀开设螺纹孔，上侧中部开设销孔，且所述第一夹持板（16）开设与第一嵌固板腔（13）相对应的销孔；所述第一嵌固板腔（13）两侧对称设置有安装座（15），且安装座（15）与工字梁（12）焊接成一体；所述安装座（15）上均匀开设螺纹孔；

所述限位转盘（2）包括第一连接板（21）、转盘（22）、圆柱钢轴（23）和滚动轴承（24）；

所述第一连接板（21）开设与安装座（15）相对应的螺纹孔，通过该螺纹孔与安装座固定连接；所述圆柱钢轴（23）一端固定连接在第一连接板（21）中部，滚动轴承（24）套入圆柱钢轴（23）另一端；所述转盘（22）上、下、左、右侧均匀设置有限位孔，限位孔内连接有用来连接门式反力架（8）和反力台座（9）水平面的花篮螺栓（6）和钢绞线；

所述限位底座（3）包括第二嵌固板腔（31）、外围支撑构件（32）、第三夹持板（33）、第四夹持板（34）和底板（35），所述第二嵌固板腔（31）两侧通过外围支撑构件（32）与连接底板（35）焊接成一体；第二嵌固板腔（31）上侧、右侧均匀开设螺纹孔、上侧中部开设销孔；所述底板（35）上、下侧分别开设与反力台座（9）垂直面相对应的安装孔，所述安装孔中设置用于夹紧底板（35）和反力台座（9）的螺杆；

在工字梁（12）上侧加载板下方中心位置安装有安装板（18），安装板（18）下方的反力台座上安装有拉线式位移计（7），在安装板（18）上设置有定位钉。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述加载板（11）两侧各通过至少四个三角支撑构件（14）固定连接工字梁（12）。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：第一嵌固板腔（13）的螺纹孔中设置螺纹杆用于抵紧第一夹持板（16）和第二夹持板（17），所述销孔中设置销杆穿过第一嵌固板腔（13）、第一夹持板（16）将钢梁（4）固定。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述滚动轴承（24）包括内圈和外圈，内圈套接圆柱钢轴（23），外圈固定连接转盘（22）内侧。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第二嵌固板腔（31）螺纹孔中设置用于抵紧第三夹持板（33）和第四夹持板（34）的螺纹杆，所述销孔中设置贯穿第二嵌固板腔（31）、第三夹持板（33）和钢梁（4）的销杆。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：在工字梁（12）两侧均设置有安装板（18），在安装板（18）上设置有定位钉，将拉线式位移计（7）的拉线线头固定在该定位钉上。