專利名稱：一種拱結(jié)構(gòu)試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及土木工程專業(yè)的教學(xué)和科研試驗裝置，具體為一種拱結(jié)構(gòu)試驗裝 置，該試驗裝置特別適合于單拱和連拱的教學(xué)試驗和科學(xué)研究。
背景技術(shù)：
隨著我國國民經(jīng)濟水平的發(fā)展，結(jié)構(gòu)美觀、受力合理的拱結(jié)構(gòu)建筑物不斷涌現(xiàn)，因 此，在土木工程專業(yè)教學(xué)中的拱結(jié)構(gòu)受力特性就顯得尤為重要。然而《結(jié)構(gòu)力學(xué)》中拱結(jié)構(gòu) 方面理論教學(xué)相對較難，學(xué)生理解上存在一定難度。在日益重視實踐教育的背景下，拱結(jié)構(gòu) 的模型試驗就成為結(jié)構(gòu)試驗教學(xué)的重要內(nèi)容之一。拱結(jié)構(gòu)有優(yōu)美的弧線，但也就是因此，在拱結(jié)構(gòu)試驗設(shè)計過程遇到了較多的難題， 如何加載、如何測試、如何滿足教學(xué)多次試驗需要、如何將試驗與理論教學(xué)內(nèi)容結(jié)合是該裝 置主要解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有拱結(jié)構(gòu)試驗裝置難以滿足如何加載、如何測試、如何滿足教學(xué)多次 試驗需要、如何將試驗與理論教學(xué)內(nèi)容結(jié)合的缺陷，本實用新型旨在提供一種拱結(jié)構(gòu)試驗 裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、安全可靠，能滿足日常教學(xué)需求的單(連)拱試驗?zāi)Ｐ?、?載、測試綜合試驗教學(xué)的試驗裝置。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)手段是一種拱結(jié)構(gòu)試驗裝置，其特點 是，包括多個鋼拱座，相鄰兩個鋼拱座之間裝有一個拱；所述拱的上方設(shè)有反力架橫梁，該 反力架橫梁下端通過固接有多個豎直螺桿，每個豎直螺桿下端與一個壓力傳感器相連，各 壓力傳感器底端的壓力測試點與所述拱的上端保持接觸；所述鋼拱座的外側(cè)對應(yīng)設(shè)有可檢 測拱受力時鋼拱座的水平位移偏移量的位移測試儀，所述每個拱的拱頂下端設(shè)有可檢測拱 受力時拱豎向位移偏移量的位移測試儀。本實用新型可分為拱結(jié)構(gòu)模型、加載裝置和測試裝置三部分，其中拱結(jié)構(gòu)模型由于模型裝置平臺的拱座是可以調(diào)整的，所以拱的跨徑可以調(diào)整，同 時試驗裝置的反力架橫梁和下橫梁可以調(diào)整(螺栓連接)，拱結(jié)構(gòu)的矢高也是可以調(diào)整的。 所以該裝置可以在一定程度上滿足不同形式拱的模型試驗和研究需要。加載裝置現(xiàn)有的該類型拱結(jié)構(gòu)加載主要有兩種方式，杠桿加載和砝碼加載。本發(fā) 明采用非常方便實用的反力加載方式，通過自身的反力架橫梁形成反力，只需要通過扳手 轉(zhuǎn)動加載豎直螺桿伸長或縮短來給結(jié)構(gòu)加載或卸載。加載力的大小通過加載裝置上壓力傳 感器由測試儀器直接顯示。整個加載過程簡單、加載量準確、易于控制。該加載裝置為拱結(jié) 構(gòu)試驗提供了核心保障。測試裝置測試裝置主要測試三個方面內(nèi)容。第一，加載力。采用壓力傳感器進行 測試；第二，應(yīng)變。通過電阻式應(yīng)變測試，可以得到拱結(jié)構(gòu)在荷載作用下的關(guān)心位置受力狀 態(tài)；第三，位移。采用位移測試儀不僅能測試出豎向位移，還可將拱結(jié)構(gòu)所特有的水平位移試出來，試驗精度可達到l%mm。其中加載力和應(yīng)變兩個測試功能綜合到一個測試儀器 之中。所述反力架橫梁為加載提供條件，加載量的大小決定反力架橫梁的剛度，可根據(jù) 實際情況選用不同截面的反力架橫梁。加載用的所述豎直螺桿，可通過垂直紙面槽道設(shè)計，達到橫向移動目的，同時該移 動裝置還可沿反力架橫梁移動，達到移動加載的效果，并可以通過調(diào)整豎直螺桿橫向位置， 滿足拱結(jié)構(gòu)橫向不同位置加載需求，以考慮試驗偏載的效應(yīng)。通過扳手擰緊壓力傳感器上 下兩個螺母來控制加載力的大小，力的大小通過壓力傳感器傳遞信號至儀器中，直接顯示 出來。所述的壓力傳感器的應(yīng)力測試點可以根據(jù)需要粘貼電阻式應(yīng)變片，采用應(yīng)變測試儀 器測試該點的應(yīng)變增量。所述位移測試儀和位移測試儀一般采用百分表或千分表，通過專門設(shè)計托架，提 高了試驗精度，減少了試驗誤差。所述鋼拱座可以在下橫梁上移動，本實用新型不僅滿足單 拱模型需求，還可以通過調(diào)整鋼拱座滿足不同跨徑和矢高的模型試驗；還可以滿足多跨連 拱受力試驗。本實用新型通過反力架橫梁和豎直螺桿共同作用，產(chǎn)生壓力在拱結(jié)構(gòu)上，該壓力 大小通過壓力傳感器準確測試出來。進一步地，所述的拱結(jié)構(gòu)試驗裝置可以為單拱結(jié)構(gòu)試驗裝置，所述拱的數(shù)量優(yōu)選 為一個，此時，所述反力架橫梁下設(shè)有三個豎直螺桿。進一步地，所述的拱結(jié)構(gòu)試驗裝置可以為連拱結(jié)構(gòu)試驗裝置，所述拱的數(shù)量優(yōu)選 為三個，此時，所述反力架橫梁下設(shè)有九個豎直螺桿。本實用新型的工作過程為1、首先根據(jù)需要，進行拱模型制作，宜采用鋼結(jié)構(gòu)模型；2、根據(jù)試驗要求，在需要測試應(yīng)變的地方粘貼應(yīng)變片，并進行干燥保護處理；3、根據(jù)拱模型的幾何尺寸，調(diào)節(jié)鋼拱座的位置和反力架橫梁的高度，將模型能夠 的安裝(螺栓連接)在加載臺座上；4、根據(jù)加載點至反力架橫梁的高度選擇加載豎桿，根據(jù)設(shè)計加載力的大小選擇加 載豎桿中間的壓力傳感器；5、根據(jù)試驗需求，安裝水平和豎向位移測試裝置；6、將加載的壓力傳感器引線和應(yīng)變傳感器按照編號依次連接至專用的應(yīng)變和壓 力測試儀器之中。7、試驗前，所以要進行全面細致的檢查，特別是壓力傳感和應(yīng)變測試的參數(shù)的輸 入的檢查；8、試驗前通過加載桿對拱結(jié)構(gòu)進行預(yù)壓，預(yù)壓過程觀察壓力測試數(shù)值的變化；9、通過預(yù)壓后，然后按照下面的試驗順序進行正式試驗，a)根據(jù)試驗需要，選擇一點或多點加載；選擇橫向中心位置加載或偏載加載；b)然后將加載豎桿作用在拱圈上(有一定接觸)，然后將應(yīng)變測試儀器和壓力傳感 器初值置零，記錄位移測試裝置的初始讀數(shù)。C)安裝試驗要求，宜采用等荷載的分級加載，使用扳手擰加載桿，通過壓力實時大 小控制扳手擰動的速度，達到穩(wěn)步達到設(shè)置荷載；[0029]d)達到要求荷載后，大約2分鐘結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，讀取應(yīng)變和位移結(jié)果。e)重復(fù)上面操作，直到完成所有的試驗內(nèi)容。 10、完成試驗后，按照順序卸掉各組件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是本實用新型加載方式靈活，可以在拱 圈的任何位置進行加載，可以根據(jù)需要在使用范圍內(nèi)任意加載；加載方式簡單，充分滿足試 驗教學(xué)和科研的需求；本實用新型加載測試儀、應(yīng)變測試設(shè)備通過與儀器廠商的聯(lián)合研制， 已開發(fā)出配套的測試設(shè)備，可以實現(xiàn)一臺設(shè)備滿足多點應(yīng)變測試和多點壓力測試的需求； 本實用新型可以對不同跨凈、不同矢高的拱結(jié)構(gòu)進行試驗，實用性好。本實用新型的試驗過 程容易控制，整個試驗外界干擾小，適合大規(guī)模普通試驗教學(xué)需要，也適合學(xué)生在該裝置下 進行設(shè)計、研究。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。


圖1為本實用新型所述單拱試驗裝置結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本實用新型所述三連拱試驗裝置結(jié)構(gòu)原理圖。在圖中1-反力架橫梁； 2-壓力傳感器；3，5-位移測試儀；4-豎直螺桿；6-應(yīng)變測試點；7-鋼拱座；8-拱；9-下橫梁。
具體實施方式
實施例1一種拱結(jié)構(gòu)試驗裝置，如
圖1所示，包括兩個鋼拱座7，兩個鋼拱座之間裝有一個 拱8，即拱8的兩端裝在兩個鋼拱座7上；所述拱8的上方設(shè)有反力架橫梁1，該反力架橫梁 1下端通過固接有三個豎直螺桿4，每個豎直螺桿4下端與一個壓力傳感器2相連，三個壓 力傳感器2底端的壓力測試點與所述拱8的上端保持接觸；所述兩個鋼拱座7的外側(cè)對應(yīng) 設(shè)有可檢測拱8受力時鋼拱座7的水平位移偏移量的位移測試儀3，所述拱8的拱頂下端設(shè) 有可檢測拱8受力時拱8豎向位移偏移量的位移測試儀5。實施例2一種三跨連拱結(jié)構(gòu)試驗裝置，如圖2所示，包括四個鋼拱座7，相鄰兩個鋼拱座之 間裝有一個拱8 ；所述拱8的上方設(shè)有反力架橫梁1，該反力架橫梁1下端通過固接有九個 豎直螺桿4，每個豎直螺桿4下端與一個壓力傳感器2相連，各壓力傳感器2底端的壓力測 試點與所述拱8的上端保持接觸；所述鋼拱座7的外側(cè)對應(yīng)設(shè)有可檢測拱8受力時鋼拱座 7的水平位移偏移量的位移測試儀3，所述每個拱8的拱頂下端設(shè)有可檢測拱8受力時拱8 豎向位移偏移量的位移測試儀5。
權(quán)利要求1.一種拱結(jié)構(gòu)試驗裝置，其特征是，包括多個鋼拱座(7)，相鄰兩個鋼拱座之間裝有一 個拱(8);所述拱(8)的上方設(shè)有反力架橫梁(1 )，該反力架橫梁(1)下端通過固接有多個豎 直螺桿(4)，每個豎直螺桿(4)下端與一個壓力傳感器(2)相連，各壓力傳感器(2)底端的壓 力測試點與所述拱(8)的上端保持接觸；所述鋼拱座(7)的外側(cè)對應(yīng)設(shè)有可檢測拱(8)受力 時鋼拱座(7)的水平位移偏移量的位移測試儀(3)，所述每個拱(8)的拱頂下端設(shè)有可檢測 拱(8)受力時拱(8)豎向位移偏移量的位移測試儀(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拱結(jié)構(gòu)試驗裝置，其特征是，所述拱(8)的數(shù)量為一個，所述 反力架橫梁(1)下設(shè)有三個豎直螺桿(4 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拱結(jié)構(gòu)試驗裝置，其特征是，所述拱(8)的數(shù)量為三個，所述 反力架橫梁(1)下設(shè)有九個豎直螺桿(4)。
專利摘要本實用新型公開了一種拱結(jié)構(gòu)試驗裝置，屬于土木工程專業(yè)的教學(xué)和科研試驗裝置領(lǐng)域，該裝置包括拱結(jié)構(gòu)模型、加載裝置和測試裝置三個部分。裝置中的反力架橫梁和豎直螺桿共同作用形成反力，反力直接作用在拱結(jié)構(gòu)上形成豎向壓力，該壓力大小通過壓力傳感器準確測試出來。該裝置使得拱結(jié)構(gòu)試驗更加方便、靈活、準確和實用，并為大范圍開展一般性拱結(jié)構(gòu)試驗教學(xué)創(chuàng)造了條件，同時也可以充分讓學(xué)生在這個試驗裝置上自由創(chuàng)造，為開展設(shè)計和研究性的試驗奠定基礎(chǔ)，特別適合于單拱和連拱的教學(xué)試驗和科學(xué)研究。
文檔編號G09B25/04GK201909739SQ201020685488
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者張中脊, 潘權(quán), 田仲初, 蔣田勇, 謝海波, 趙虹 申請人:長沙理工大學(xué)