CN104913918A - 一种拟静力试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种拟静力试验装置，包括反力墙(1)和门式反力架(2)，门式反力架(2)的主横梁(3)与反力墙(1)墙面垂直，竖向作动器(4)上端通过球铰(5)与主横梁(3)连接，下端压在与主横梁(3)平行的分配梁(9)上，还包括依次置于分配梁(9)下的工字钢梁(10)、水囊(11)、待测柱状构件(13)，二个弯曲支座(7)位于待测柱状构件(13)靠近两端的下部，还包括锚杆(12)、钢挡板(14)和水平作动器(6)，锚杆(12)一端穿过钢挡板(14)，另一端通过螺栓连接在反力墙(1)竖槽道内。本发明的拟静力试验装置能够测试梁柱等构件在横向均布荷载和轴向力两种荷载共同作用下的抗力-位移全曲线。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构力学试验技术领域，特别是一种能够测试梁柱等构件在横向均布荷载和轴向力两种荷载共同作用下的抗力-位移全曲线的拟静力试验装置。
背景技术
梁柱等构件作为建筑结构的主要受力构件在受到爆炸作用下的响应，是建筑结构抗爆研究的重要内容。由于爆炸试验存在危险性、破坏性、费用高、测试难度大等缺陷，实际研究时将爆炸荷载通过等效方法等效为均布荷载进行拟静力加载，通过拟静力试验量测构件的抗力-位移全曲线，从而可以研究构件的抗爆性能。
当炸药爆炸比例爆距较大或者燃气爆炸时，爆炸荷载可以近似为均布荷载。现有结构拟静力试验中，对梁柱构件施加均布荷载通常是采用重物堆载或作动器分配梁分配等方法实现。重物堆载法灵活性不足，加载能力有限，构件临近破坏时不能快速卸载，不能采集构件抗力-位移全曲线。作动器分配梁分配加载法一般是两点或三点分配加载，相对于均布加载存在较大误差；而且，在量测构件抗力-位移全曲线时构件会产生较大变形，刚度较大的分配梁无法随构件变形而保证紧密与构件接触，后期加卸载难以控制，也会产生较大误差。
因此，现有技术存在的问题是：对于结构柱或约束梁等轴向受力构件来说，目前的拟静力实验装置不能实现在横向均布荷载和轴向力两种荷载共同作用下的抗力-位移全曲线测试。
发明内容
本发明的目的在于提供一种拟静力试验装置，能够测试梁柱等构件在横向均布荷载和轴向力两种荷载共同作用下的抗力-位移全曲线。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种拟静力试验装置，用于测试柱状构件的抗力-位移全曲线，包括反力墙和门式反力架，所述门式反力架的主横梁与反力墙墙面垂直，还包括竖向作动器，所述竖向作动器上端通过球铰与主横梁(3)连接，竖向作动器的下端压在与主横梁平行的分配梁上，还包括置于分配梁下的工字钢梁和置于工字钢梁下的水囊，水囊下面放置待测柱状构件，还包括置于地面过渡板和固定在所述地面过渡板上的二个弯曲支座，所述二个弯曲支座位于待测柱状构件的下部，且分别靠近待测柱状构件的两端，
还包括锚杆、钢挡板和水平作动器，所述锚杆一端穿过钢挡板，用螺栓拧紧，将钢挡板压在构件远离反力墙的一端，另一端通过螺栓连接在反力墙竖槽道内，所述水平作动器一端固定在反力墙上，另一端顶在构件靠近反力墙的一端上。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
本发明成功实现三种加载方式，即
①构件横向均布力加载(模拟横向均布荷载)；
②构件进行轴向力加载(模拟长柱受轴压，卧式试验)；
③构件横向均布力和轴向力同时加载(模拟承重长柱受均布荷载作用，卧式试验)。
而且，该系统安装简单，灵活性强，测试精度高，节省试验空间，可行性强。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明拟静力试验装置的结构示意图。
图2为图1的立体视图。
图中，1.反力墙，2.大型门式反力架龙门架，3.大型门式反力架主横梁，4.竖向作动器，5.球绞，6.水平作动器，7.弯曲支座,8.PC约束挡板9.分配梁，10.工字钢梁，11.水囊，12.锚杆，13构件，14.钢挡板，15.地面过渡板。
具体实施方式
如图1所示，本发明拟静力试验装置，用于测试柱状构件13的抗力-位移全曲线，包括反力墙1和门式反力架2，所述门式反力架2的主横梁3与反力墙1墙面垂直，还包括竖向作动器4，所述竖向作动器4上端通过球铰5与主横梁3连接，竖向作动器4的下端压在与主横梁3平行的分配梁9上，还包括置于分配梁9下的工字钢梁10和置于工字钢梁10下的水囊11，水囊11下面放置待测柱状构件13，还包括置于地面过渡板15和固定在所述地面过渡板15上的二个弯曲支座7，所述二个弯曲支座7位于待测柱状构件13的下部，且分别靠近待测柱状构件13的两端，还包括锚杆12、钢挡板14和水平作动器6，所述锚杆12一端穿过钢挡板14，用螺栓拧紧，将钢挡板14压在构件13远离反力墙1的一端，另一端通过螺栓连接在反力墙1竖槽道内，所述水平作动器6一端固定在反力墙1上，另一端顶在构件13靠近反力墙1的一端上。
采用工字钢和分配梁是因为它们刚度大，不会因为较大的作动器荷载而出现屈曲，能够保证作动器的产生的集中力经分配梁和工字钢后，实现一个平面加载力给水囊。
为防止试验时水囊11承受的水压过大发生破坏，在所述水囊11长度方向两边设有透明的PC约束挡板8提供约束维护，短边方向则设置普通角钢提供约束维护。
由于水囊抗剪性能较弱，在作动器大几十吨力的作用下容易被剪坏。所以应保证两侧的钢化PC约束挡板紧贴构件两侧，不留缝隙。为了不影响构件破坏现象的观察和测量，采用透明的PC约束挡板作为水囊均布加载系统的围护。PC约束挡板还可以防止工字钢梁和分配梁跌落而产生危险。
为提高试验的方便程度和自动化水平，在水平作动器6和竖直作动器4的作动缸前均设有压力传感器18。在水囊11内部和构件13表面均设置有压强传感器17。在构件13内或/和外表面黏贴有应变片19。在试验场地四周设置有位移传感器16。
当需要模拟梁柱构件受均布荷载作用时，构件13两端放置在已固定在地面过渡板15的弯曲支座7上，构件13上方放置装满水的水囊11，水囊11上放置一块与水囊尺寸相当的(刚度大)工字钢梁10，工字钢梁10上放置分配梁9。竖向作动器4安置在门式钢架的大横梁3上，作动器4上部有球铰5，球绞5可以保证试验时作动器活塞随构件13的位移而移动，作动器4压在分配梁9上，分配梁9传力给工字钢梁10，工字钢梁10将力传给水囊11，水囊11传力至构件13即达到给构件施加均布荷载的目的。力的传递路径为：竖向作动器4－分配梁9－工字钢10－水囊11－构件13。
水囊均布加载系统是通过平卧的构件上方放置装满水的水囊，水囊上放置一块与水囊尺寸相当的(刚度大)工字钢梁，钢板上放置分配梁。水囊实现均布加载的原因是水囊可以随着构件的变形挠曲而保持与构件受压表面的紧密贴合；且水囊相对于气囊刚度较大，可以配合作动器进行卸载，顺利量测构件抗力曲线下降段。
垂直作动器安置在门式钢架的大横梁上，作动器上部有球铰，球铰可以保证试验时作动器的加载方向。
当需要模拟梁柱构件受轴力荷载试验时，构件13两端放置在已固定在地面过渡板15的弯曲支座7上，已张拉的锚杆12，锚杆12一端穿过钢挡板由螺栓拧紧顶在构件13一侧，另一端通过螺栓连接在反力墙1竖槽道内。锚杆轴力加载系统是通过设置在反力墙上1的水平作动器6顶住已被锚杆压实的构件端部产生反作用力而对构件施加轴力。
锚杆轴力加载系统是通过设置在反力墙上的作动器顶住已被锚杆约束的构件端部产生反作用力而对构件施加轴力。
本系统可以将轴力和均布荷载可以配合使用，达到模拟构件横向受均布荷载同时在轴向受轴力的目的。
Claims (6)
1.一种拟静力试验装置，用于测试柱状构件(13)的抗力-位移全曲线，包括反力墙(1)和门式反力架(2)，所述门式反力架(2)的主横梁(3)与反力墙(1)墙面垂直，其特征在于：
还包括竖向作动器(4)，所述竖向作动器(4)上端通过球铰(5)与主横梁(3)连接，竖向作动器(4)的下端压在与主横梁(3)平行的分配梁(9)上，还包括置于分配梁(9)下的工字钢梁(10)和置于工字钢梁(10)下的水囊(11)，水囊(11)下面放置待测柱状构件(13)，还包括置于地面过渡板(15)和固定在所述地面过渡板(15)上的二个弯曲支座(7)，所述二个弯曲支座(7)位于待测柱状构件(13)的下部，且分别靠近待测柱状构件(13)的两端，
还包括锚杆(12)、钢挡板(14)和水平作动器(6)，所述锚杆(12)一端穿过钢挡板(14)，用螺栓拧紧，将钢挡板(14)压在构件(13)远离反力墙(1)的一端，另一端通过螺栓连接在反力墙(1)竖槽道内，所述水平作动器(6)一端固定在反力墙(1)上，另一端顶在构件(13)靠近反力墙(1)的一端上。
2.根据权利要求1所述的拟静力试验装置，其特征在于：在所述水囊(11)长度方向两侧设有透明的PC约束挡板(8)。
3.根据权利要求1所述的拟静力试验装置，其特征在于：在水平作动器(6)和竖直作动器(4)的作动缸前均设有压力传感器(18)。
4.根据权利要求1所述的拟静力试验装置，其特征在于：在水囊(11)内部和构件(13)表面均设置有压强传感器(17)。
5.根据权利要求1所述的拟静力试验装置，其特征在于：在构件(13)内或/和构件表面黏贴有应变片(19)。
6.根据权利要求1所述的拟静力试验装置，其特征在于：在试验场地四周设置有位移传感器(16)。
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