專利名稱：一種用于建筑結構節(jié)點試驗的球形全方位加載裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于建筑結構節(jié)點試驗的球形全方位加載裝置，更具體地說，涉及一種在結構節(jié)點試驗中，對試件進行空間全方位加載、自動調整加載方位、自動數(shù)據(jù)采集的球形反力架及配套裝置。
背景技術：
隨著建筑結構技術的發(fā)展，越來越多的創(chuàng)新結構體系被應用于實際結構工程中，相應的建筑結構節(jié)點形式也愈加空間多樣化。對于此類結構，節(jié)點的安全度往往是保證整體結構安全度的關鍵，因為節(jié)點的破壞往往直接導致整個結構的破壞。通常結構節(jié)點強度的分析，除了必要的理論計算外還需要依靠足尺或大比例試件試驗數(shù)據(jù)來進行驗證。對于連接桿件較多、承受荷載較大的建筑結構節(jié)點，在對其進行加載的過程中，必須有一個滿足要求的加載架與加載系統(tǒng)。反力架作為一種早期的施加荷載的設施由來已久，世界各國對其應用都較為普遍。早期的加載反力架都以平面內加載為主，國內多所高校都制作有類似的裝置，比如同濟大學制作了可承受4000kN荷載的矩形平面內加載框架。為了更加適合平面內結構節(jié)點的多方位加載試驗，日本東京大學奧村研究室以及哈爾濱工業(yè)大學都設計制作了圓環(huán)形平面加載反力架。隨著建筑結構形式的豐富和發(fā)展，越來越多的結構節(jié)點試驗要求實現(xiàn)空間三維全方位加載。目前現(xiàn)有的節(jié)點加載反力架裝置與技術，其缺陷主要表現(xiàn)為以下幾點I、現(xiàn)有加載反力裝置對于平面內的加載比較容易,對于空間多角度的加載比較困難。2、現(xiàn)有的加載反力裝置以及輔助構件通用性差，為了完成節(jié)點空間多向加載試 驗，都是根據(jù)該特定的節(jié)點試件進行設計，試驗完成后基本報廢，無法重復使用，造成極大的資源浪費。3.現(xiàn)有加載系統(tǒng)在同步自動加載與數(shù)據(jù)采集技術上還相對比較落后，一般需要多人分別對加載千斤頂進行操作。

實用新型內容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于建筑結構節(jié)點試驗的球形全方位加載裝置。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的一種球形全方位加載裝置，它包括球形鋼制反力架、加載定位調整輪軌系統(tǒng)、千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)和主控臺；其中，所述加載定位調整輪軌系統(tǒng)安裝于球形鋼制反力架內部，千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)安裝于加載定位調整輪軌系統(tǒng)上，主控臺分別與加載定位調整輪軌系統(tǒng)和千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)相連。進一步地，所述鋼制反力架包括反力架主體結構、反力架門洞、運輸輪軌、運輸小車和試件臺座；運輸輪軌和試件臺座均安裝于反力架主體結構上，運輸小車在運輸輪軌上移動；反力架門洞在運輸輪軌上移動，與反力架主體結構活動連接。進一步地，所述加載定位調整輪軌系統(tǒng)包括兩根中心定位軸、環(huán)向軌道和兩個徑向軌道轉動軸環(huán)、若干個徑向軌道、徑向軌道傳動裝置和千斤頂傳動裝置；所述兩根中心定位軸分別安裝于反力架主體結構的頂部和底部，環(huán)向軌道安裝于反力架主體結構的底部，兩個徑向軌道轉動軸環(huán)分別以轉動方式安裝于兩根中心定位軸上，所有徑向軌道的上下部位均分別與兩個徑向軌道轉動軸環(huán)連接，每個徑向軌道的底部均連接一個徑向軌道傳動轉置，徑向軌道傳動轉置與環(huán)向軌道活動連接，每個徑向軌道上均活動連接一個千斤頂傳動
>J-U ρ α裝直。進一步地，所述千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)包括油泵和千斤頂；油泵一端與主控臺連接，另一端與千斤頂連接，千斤頂安裝于千斤頂傳動裝置上。本實用新型與現(xiàn)有技術相比較具有的有益效果I.設計制作了一種球形的反力架結構形式，并通過輪軌進行空間加載定位、結合液壓控制加載技術與數(shù)據(jù)采集技術實現(xiàn)了節(jié)點試件的空間全方位加載與數(shù)據(jù)采集。2.適用于所有不同類型建筑結構節(jié)點的空間全方位加載要求，不再需要根據(jù)每一種節(jié)點試驗加工特定的輔助構件，并且本實用新型裝置可長期重復使用。
以下結合附圖對本實用新型專利作詳細說明圖I是球形全方位加載裝置示意圖；圖2是球形反力架主體鋼結構示意圖；圖3是球形反力架內部輪軌系統(tǒng)示意圖；圖4是主控臺控制試驗加載流程圖；圖中球形鋼制反力架主體結構I、反力架門洞2、試件運輸輪軌3、運輸小車4、試件臺座5、中心定位軸6、環(huán)向軌道7、徑向軌道8、徑向軌道轉動軸環(huán)9、徑向軌道傳動裝置10、千斤頂傳動裝置11、油泵12、千斤頂13、主控臺14、節(jié)點試件15。
具體實施方式
如圖所示，本實用新型球形全方位加載裝置包括球形鋼制反力架、加載定位調整輪軌系統(tǒng)、千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)和主控臺。加載定位調整輪軌系統(tǒng)安裝于球形鋼制反力架內部，千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)安裝于加載定位調整輪軌系統(tǒng)上，主控臺分別與加載定位調整輪軌系統(tǒng)和千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)相連。其中，鋼制反力架包括反力架主體結構I、反力架門洞2、運輸輪軌3、運輸小車4、試件臺座5 ;運輸輪軌3和試件臺座5均安裝于反力架主體結構I上，運輸小車4在運輸輪軌3上移動，反力架門洞2在運輸輪軌3上移動，與反力架主體結構I活動連接。加載定位調整輪軌系統(tǒng)包括兩根中心定位軸6、環(huán)向軌道7、兩個徑向軌道轉動軸環(huán)9、若干個徑向軌道8、徑向軌道傳動裝置10和千斤頂傳動裝置11 ;兩根中心定位軸6分別安裝于反力架主體結構I的頂部和底部，環(huán)向軌道7安裝于反力架主體結構I的底部，兩個徑向軌道轉動軸環(huán)9分別以轉動方式安裝于兩根中心定位軸6上，所有徑向軌道8的上下部位均分別與兩個徑向軌道轉動軸環(huán)9連接，每個徑向軌道8的底部均連接一個徑向軌道傳動轉置10，徑向軌道傳動轉置10與環(huán)向軌道7活動連接，每個徑向軌道8上均活動連接一個千斤頂傳動裝置U。千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)包括油泵12和千斤頂13 ;油泵12 —端與主控臺14連接，另一端與千斤頂13連接，千斤頂13安裝于千斤頂傳動裝置11上。主控臺14通過計算機，編程實現(xiàn)門洞開閉、試件運輸、千斤頂定位控制、千斤頂加載控制、試驗數(shù)據(jù)采集等功能，具體工作流程如圖4所示。本實用新型的具體實施方式
如下如

圖1、2、3所示，首先，由吊車將建筑結構節(jié)點試件15吊置于運輸小車4，并通過運輸輪軌3，經(jīng)反力架門洞2運輸進入反力架主體結構I中，卸載后，安裝固定于試件臺座5，運輸小車4隨后退出反力架主體結構I外，反力架門洞2關閉，關閉后，反力架主體結構I與反力架門洞2共同組成一個由肋環(huán)形鋼板構成的內部中空的鋼結構球體，便于千斤頂承受加載反力與調整加載方位。然后，根據(jù)節(jié)點形式確定的加載方位，由加載方位調整輪軌系統(tǒng)控制徑向軌道傳動裝置10牽引徑向軌道8沿環(huán)向軌 道7移動，從而使整條徑向軌道8通過徑向軌道轉動軸環(huán)9圍繞中心定位軸6轉動，以確保千斤頂13水平面就位，同樣控制千斤頂傳動裝置11帶動千斤頂13在徑向軌道8上移動，以確保千斤頂13豎平面就位，通過此操作，使所有千斤頂13準確就位于最終加載位置 ’最后，當所有千斤頂13準確就位后，根據(jù)試驗加載方案所確定的加載量級與加載步驟，由千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)控制油泵12，對所有千斤頂13進行加載控制，同時進行試驗數(shù)據(jù)的采樣工作。在整個試驗過程中，所有運輸、定位、加載及采集工作的操作控制，均集中于主控臺14位置進行。本實用新型的提出，實現(xiàn)了在空間復雜節(jié)點的加載試驗中，根據(jù)不同建筑結構節(jié)點的加載方位，對所有千斤頂進行靈活方便的定位調整，無需加工任何輔助構件，并同時實現(xiàn)了千斤頂?shù)淖詣蛹虞d控制及數(shù)據(jù)采集，解決了目前鋼結構節(jié)點加載試驗中存在的普遍問題。
權利要求1.一種用于建筑結構節(jié)點試驗的球形全方位加載裝置，其特征在于，它包括球形鋼制反力架、加載定位調整輪軌系統(tǒng)、千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)和主控臺；其中，所述加載定位調整輪軌系統(tǒng)安裝于球形鋼制反力架內部，千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)安裝于加載定位調整輪軌系統(tǒng)上，主控臺分別與加載定位調整輪軌系統(tǒng)和千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權利要求I所述用于建筑結構節(jié)點試驗的球形全方位加載裝置，其特征在干，所述鋼制反力架包括反力架主體結構(I)、反力架門洞(2)、運輸輪軌(3、運輸小車(4)和試件臺座(5);運輸輪軌(3)和試件臺座(5)均安裝于反カ架主體結構(I)上，運輸小車(4)在運輸輪軌(3)上移動；反カ架門洞(2)在運輸輪軌(3)上移動，與反力架主體結構(I)活動連接。
3.根據(jù)權利要求I所述用于建筑結構節(jié)點試驗的球形全方位加載裝置，其特征在干，所述加載定位調整輪軌系統(tǒng)包括兩根中心定位軸(6)、環(huán)向軌道(7)和兩個徑向軌道轉動軸環(huán)(9)、若干個徑向軌道(8)、徑向軌道傳動裝置(10)和千斤頂傳動裝置(11);所述兩根中心定位軸(6)分別安裝于反カ架主體結構(I)的頂部和底部，環(huán)向軌道(7)安裝于反カ架主體結構(I)的底部，兩個徑向軌道轉動軸環(huán)(9)分別以轉動方式安裝于兩根中心定位軸(6)上，所有徑向軌道(8)的上下部位均分別與兩個徑向軌道轉動軸環(huán)(9)連接，每個徑向軌道(8)的底部均連接ー個徑向軌道傳動轉置(10)，徑向軌道傳動轉置(10)與環(huán)向軌道(7 )活動連接，每個徑向軌道(8 )上均活動連接一個千斤頂傳動裝置(11)。
4.根據(jù)權利要求I所述用于建筑結構節(jié)點試驗的球形全方位加載裝置，其特征在干，所述千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)包括油泵(12)和千斤頂(13);油泵(12) —端與主控臺(14)連接，另一端與千斤頂(13)連接，千斤頂(13)安裝于千斤頂傳動裝置(11)上。
專利摘要本實用新型公開了一種用于建筑結構節(jié)點試驗的球形全方位加載裝置,包括球形鋼結構反力架、加載定位調整輪軌系統(tǒng)、千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)和主控臺；本實用新型通過輪軌進行空間加載定位、結合液壓控制加載技術與數(shù)據(jù)采集技術實現(xiàn)了節(jié)點試件的空間全方位加載與數(shù)據(jù)采集；本實用新型適用于所有不同類型建筑結構節(jié)點的空間全方位加載要求，不再需要根據(jù)每一種節(jié)點試驗加工特定的輔助構件，并且本實用新型裝置可長期重復使用。
文檔編號G01M99/00GK202631273SQ20112056715
公開日2012年12月26日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權日2011年12月30日
發(fā)明者羅堯治, 董石麟, 肖南, 蘇亮, 沈雁彬 申請人:浙江大學