一種柱的滾輪式加載定位裝置及加載定位方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)試驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種土木工程中受壓柱試驗(yàn)的加載定位裝置，特別適用于荷載和環(huán)境耦合作用下受壓柱的二次加載。加載定位裝置包括U型升降板、滾輪、螺栓孔、水平擱板、固定螺栓、升降螺栓、矩形螺栓孔、固定螺母、活動(dòng)螺母、水準(zhǔn)氣泡和皮帶輪。裝置能夠一次性快速準(zhǔn)確且穩(wěn)定對(duì)準(zhǔn)任意預(yù)設(shè)加載位置，加載定位裝置不僅可以自由水平移動(dòng)，而且還可自由垂直升降，能滿足不同大小和不同結(jié)構(gòu)的受壓柱的加載需求，保證受壓柱在定位過程中始終保持垂直穩(wěn)定，避免了受壓柱在定位過程中發(fā)生傾倒。
【專利說明】一種柱的滾輪式加載定位裝置及加載定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種土木工程中受壓柱試驗(yàn)的加載定位裝置及加載定位方法，特別適用于荷載和環(huán)境耦合作用下受壓柱的二次加載。
【背景技術(shù)】
[0002]土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中，經(jīng)常要對(duì)鋼柱、鋼筋混凝土柱和鋼管混凝土柱進(jìn)行靜力受壓加載試驗(yàn)。為了準(zhǔn)確模擬試件端部約束條件和保證加載位置的準(zhǔn)確性，常常采用刀絞或球絞支座，由于刀絞或球絞支座是線或點(diǎn)接觸，因此其具有不穩(wěn)定性(如圖1所示)，在試驗(yàn)就位時(shí)，必須由人把柱子扶住才能保證柱子垂直不傾倒。在柱的加載試驗(yàn)中，加載位置通常是一條線或一個(gè)點(diǎn)，受壓柱尺度大，重量大，往往重達(dá)數(shù)噸，無論是中心加載還是偏心加載，如何保持受壓柱的垂直穩(wěn)定以及如何快速對(duì)準(zhǔn)預(yù)設(shè)的加載位置一直都是結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的難題。
[0003]目前，普遍采用的方法是人工扶正和對(duì)準(zhǔn)，由操作人員將受壓柱抬到試驗(yàn)臺(tái)或萬能試驗(yàn)機(jī)操作平臺(tái)上，然后一邊扶正一邊調(diào)整千斤頂，在對(duì)準(zhǔn)的同時(shí)將荷載加到受壓柱上。這種方法需要眾多的勞動(dòng)力，一般4-5人，而且對(duì)準(zhǔn)難度特別大，經(jīng)常需要多次才能對(duì)準(zhǔn)。此外，由于受壓柱尺度大，重量大，又是高空作業(yè)，稍不留神受壓柱即會(huì)發(fā)生傾倒，輕者造成試驗(yàn)失敗，重則危及試驗(yàn)設(shè)備和人員的安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中無法快速對(duì)準(zhǔn)預(yù)設(shè)加載位置，需要眾多勞動(dòng)力，移動(dòng)難度大、容易傾倒等缺陷，本發(fā)明所要解決的問題是提供一種能夠一次性、快速準(zhǔn)確且穩(wěn)定對(duì)準(zhǔn)任意預(yù)設(shè)加載位置(一條線或一個(gè)點(diǎn))的加載定位裝置，所述的加載定位裝置不僅可以自由水平移動(dòng)，而且還可自由垂直升降，能滿足不同大小和不同結(jié)構(gòu)的受壓柱的加載需求，特別重要的是，可以保證受壓柱在定位過程中始終保持垂直穩(wěn)定，避免了受壓柱在定位過程中發(fā)生傾倒。所述的受壓柱是指擬進(jìn)行受壓試驗(yàn)的柱子。
[0005]對(duì)于柱的加載試驗(yàn)，現(xiàn)有技術(shù)普遍采用的定位方法是人工扶正和對(duì)準(zhǔn)，由操作人員將受壓柱抬到試驗(yàn)臺(tái)或萬能試驗(yàn)機(jī)操作平臺(tái)上，然后一邊扶正一邊調(diào)整千斤頂，在對(duì)準(zhǔn)的同時(shí)將荷載加到受壓柱上。這種方法一般需要眾多的勞動(dòng)力，而且對(duì)準(zhǔn)難度特別大。本發(fā)明的加載定位裝置是采用中空結(jié)構(gòu)將受壓柱從底部托起，讓受壓柱懸空，通過兩塊水平擱板保證受壓柱的垂直穩(wěn)定性，由于其處于懸空狀態(tài)，因此，無論是水平運(yùn)動(dòng)還是垂直升降，受壓柱均保持垂直穩(wěn)定不傾倒。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種柱的滾輪式加載定位裝置，其特征在于，所述的加載定位裝置包括支撐系統(tǒng)、垂直升降系統(tǒng)、水平移動(dòng)和固定系統(tǒng)(參見圖3、4)，其中:
所述的支撐系統(tǒng)為中空結(jié)構(gòu)，能夠在水平和豎直方向任意移動(dòng)，用于支撐受壓柱并保證在定位過程中受壓柱始終保持垂直穩(wěn)定； 所述的垂直升降系統(tǒng)用于使受壓柱在豎直方向任意移動(dòng)并保持任意高度，所述垂直升降系統(tǒng)包括U型升降板、升降螺栓、設(shè)置在U型升降板四個(gè)角部的四個(gè)圓形螺栓孔，所述升降螺栓6的數(shù)量為4個(gè)，所述U型升降板的底部螺栓孔位置處設(shè)置與螺栓孔內(nèi)徑螺紋相同的螺母，所述升降螺栓的上部設(shè)有活動(dòng)螺母，所述升降螺栓的底端連接有滾輪，旋轉(zhuǎn)升降螺栓帶動(dòng)U型升降板豎直升降；將U型升降板設(shè)計(jì)成U形的功能在于受壓柱就位前和就位后能方便的從受壓柱底部移進(jìn)和移出。在U型升降板的底部螺栓孔位置處設(shè)置與螺栓孔內(nèi)徑螺紋相同螺母的功能在于增加對(duì)螺桿的剛度，使螺桿保持垂直穩(wěn)定，在升降螺栓的上部設(shè)置活動(dòng)螺母的功能在于活動(dòng)螺母旋緊后夾緊U型升降板，進(jìn)一步增加螺桿的剛度、垂直度和穩(wěn)定性。
[0007]所述的水平移動(dòng)和固定系統(tǒng)用于使受壓柱在水平方向任意移動(dòng)，并且使定位后的支撐系統(tǒng)和其上的受壓柱保持靜止。
[0008]將受壓柱放在所述的支撐系統(tǒng)上，所述的支撐系統(tǒng)高度大于刀鉸支座的高度，水平移動(dòng)所述的支撐系統(tǒng)使其上的受壓柱到達(dá)預(yù)設(shè)的加載位置，降低所述的垂直升降系統(tǒng)使受壓柱準(zhǔn)確落在預(yù)設(shè)的加載位置并與其接觸，使受壓柱的自重由預(yù)設(shè)的加載位置承擔(dān)，對(duì)受壓柱施加荷載使受壓柱在兩端刀鉸支座的作用下保持穩(wěn)定后，繼續(xù)降低所述的垂直升降系統(tǒng)，使其與受壓柱脫離，然后將所述的支撐系統(tǒng)移出，施加荷載對(duì)柱進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。
[0009]所述的刀鉸支座由帶凹口的V型第一加載支座和帶凸頭的V型第二加載支座組成，所述帶凹口的V型第一加載支座選自帶有中心通孔的V型第一加載支座和不帶中心通孔的第一加載支座，將所述的第二加載支座的V型凸頭放入第一加載支座的V型凹口后，兩個(gè)支座的疊加高度之和為刀鉸支座的高度。根據(jù)加載試驗(yàn)的需要，選用帶有中心通孔或不帶中心通孔的第一加載支座，當(dāng)對(duì)荷載和環(huán)境耦合作用下受壓柱進(jìn)行二次加載時(shí)，選用帶中心通孔的第一加載支座和第二加載支座組合組成的刀絞支座，其它加載情況選用不帶中心通孔的第一加載支座和第二加載支座組合組成的刀絞支座。所述的刀鉸支座的V型尖端即為第二加載支座的V型尖端。
[0010]目前將受壓柱放在刀鉸支座上的方法是采用人力將受壓柱抬起，然后放到刀鉸支座上，由于刀鉸支座與受壓柱是線或點(diǎn)接觸，因此不具有穩(wěn)定性，需要人來扶正確保其垂直，刀鉸支座和預(yù)設(shè)加載位置的對(duì)準(zhǔn)非常困難，如果一次不能對(duì)準(zhǔn)，則需將受壓柱抬起再次對(duì)準(zhǔn)，往往需要反復(fù)多次才能完成，且每次對(duì)準(zhǔn)都要抬起受壓柱，費(fèi)事費(fèi)力。本發(fā)明采用垂直升降系統(tǒng)，將受壓柱擱置在支撐系統(tǒng)上，通過旋轉(zhuǎn)螺栓帶動(dòng)升降平臺(tái)垂直升降，實(shí)際操作時(shí)，只要將升降平臺(tái)升高到高于刀鉸支座的高度，使受壓柱和刀鉸支座之間保持一定的距離(一般可以是5-20毫米)，這樣便可輕松移動(dòng)刀鉸支座到預(yù)設(shè)的加載位置，使刀鉸支座和預(yù)設(shè)加載位置對(duì)準(zhǔn)后降低支撐系統(tǒng)，便實(shí)現(xiàn)了刀鉸支座和加載位置的準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)。
[0011]作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的柱的滾輪式加載定位裝置的支撐系統(tǒng)包括單邊缺口的U型升降板、擱置在U型升降板上的兩塊水平擱板，所述U型升降板的兩平行段設(shè)有矩形螺栓孔，所述水平擱板可以通過固定螺栓與矩形螺栓孔固定連接并可在U型升降板上水平滑動(dòng)固定，所述兩塊水平擱板與U型升降板的兩平行段圍成中空矩形框，所述兩塊水平擱板之間的凈距小于柱子底邊擱置方向的長度。兩塊水平擱板的功能在于擱置試驗(yàn)柱確保柱子垂直穩(wěn)定不傾倒；U型升降板兩平行段上矩形螺栓孔的功能在于實(shí)現(xiàn)任意調(diào)整水平擱板之間的距離以滿足支撐不同大小受壓柱的需要。[0012]作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的柱的滾輪式加載定位裝置升降螺栓的底端焊接有矩形鋼板，矩形鋼板的尺寸與滾輪的頂面尺寸基本相同，矩形鋼板的四個(gè)角部留有螺栓孔，螺栓孔的大小和位置與滾輪上的孔對(duì)應(yīng)，滾輪和升降螺栓連接，其連接方式可以是采用螺栓。升降螺栓的底端焊接矩形鋼板和設(shè)置與滾輪對(duì)應(yīng)螺栓孔的功能在于實(shí)現(xiàn)滾輪的方便裝拆和方便更換不同規(guī)格的的滾輪。
[0013]作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的柱的滾輪式加載定位裝置的滾輪和升降螺栓的一端采用焊接連接。滾輪和升降螺栓的一端采用焊接連接的功能在于節(jié)約材料、增大連接剛度大。具體實(shí)施時(shí)根據(jù)需要選擇螺栓連接或焊接。
[0014]作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的柱的滾輪式加載定位裝置的升降螺栓上設(shè)有皮帶輪。皮帶輪通過皮帶連接，其功能在于當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)輪子的時(shí)候，其余3個(gè)輪子同步轉(zhuǎn)動(dòng)確保U型升降板同步上升。
[0015]作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的柱的滾輪式加載定位裝置的U型升降板I的頂部設(shè)有水準(zhǔn)氣泡。水準(zhǔn)氣泡的功能在于通過水準(zhǔn)氣泡觀測(cè)上底板是否水平，從而調(diào)整4個(gè)角部的螺栓，使上底板保持水平。
[0016]作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的柱的滾輪式加載定位裝置的滾輪為萬向輪。萬向輪的功能在于實(shí)現(xiàn)在裝置水平方向任意移動(dòng)。
[0017]作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的柱的滾輪式加載定位裝置的滾輪帶有限位器。限位器的功能在使萬向輪不能轉(zhuǎn)動(dòng)，萬向輪不能移動(dòng)，其上的支撐系統(tǒng)也不能移動(dòng)，從而確保了支撐系統(tǒng)和其上的受壓柱保持固定。
[0018]本發(fā)明加載定位裝置的原理(參見圖2)是:在受壓柱的底端設(shè)置兩塊水平擱板，受壓柱擱置在水平擱板上，由水平擱板將受壓柱整體托起。水平擱板設(shè)置在受壓柱的下底面兩端，因此保證了受壓柱的垂直穩(wěn)定，水平擱板之間的距離可任意調(diào)整以滿足支撐不同大小受壓柱的需要，水平擱板的高度可以任意升降以滿足不同高度刀鉸支座的需要，水平擱板可水平任意移動(dòng)以滿足快速對(duì)準(zhǔn)任意加載位置的需要，即本發(fā)明的加載定位裝置可托起受壓柱到達(dá)三維空間的任意位置，因此輕松實(shí)現(xiàn)了對(duì)受壓柱加載的快速準(zhǔn)確定位，且不需要人扶。試驗(yàn)時(shí)，只需調(diào)整水平擱板之間的距離，將受壓柱擱置于水平擱板之上，通過垂直升降系統(tǒng)調(diào)整水平擱板的高度，使支撐于其上的受壓柱的下底面高于刀鉸支座一定距離(一般可以是5-20毫米)，以保證水平擱板可水平無障礙移動(dòng)，通過水平移動(dòng)和固定系統(tǒng)在水平面內(nèi)緩慢移動(dòng)水平擱板使支撐于其上的受壓柱的擬加載位置在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)刀鉸支座的V型尖端，然后降低升降系統(tǒng)使支撐于水平擱板上的受壓柱的下底面與刀鉸支座接觸，受壓柱的自重由刀鉸支座承擔(dān)，如此，便實(shí)現(xiàn)了對(duì)受壓柱加載試驗(yàn)的準(zhǔn)確定位。
[0019]基于本發(fā)明的升降螺栓上設(shè)有皮帶輪的加載定位裝置，本發(fā)明還提供一種柱的加載定位方法，包括如下步驟:
(1)確定受壓柱上、下端的加載位置；
(2)調(diào)整水平擱板之間的距離使其凈距小于柱子底邊擱置方向的長度，將擬進(jìn)行受壓試驗(yàn)的柱子放在支撐系統(tǒng)上；
(3)旋轉(zhuǎn)垂直升降系統(tǒng)的升降螺栓，通過皮帶輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)而帶動(dòng)其它三個(gè)升降螺栓同步轉(zhuǎn)動(dòng)以保證U型升降板水平上升，使置于其上的受壓柱懸空高度大于刀絞支座的高度；
(4)將一個(gè)刀絞支座置于受壓柱的頂面，使所述刀鉸支座的V型尖端在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)步驟(I)確定受壓柱上端的加載位置；
(5)水平移動(dòng)所述的支撐系統(tǒng)至試驗(yàn)系統(tǒng)的施力位置處；
(6)將另一個(gè)刀絞支座置于受壓柱的下底面加載處，使所述刀鉸支座的V型尖端在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)步驟(I)確定受壓柱下端的加載位置，然后按照步驟(3)的方法降低垂直升降系統(tǒng)，使受壓柱的下底面與所述刀鉸支座接觸；
(7)對(duì)受壓柱施加荷載，使受壓柱在兩端刀鉸支座的作用下保持穩(wěn)定后，繼續(xù)按照步驟(3)的方法降低所述的垂直升降系統(tǒng)，使其與受壓柱脫離；
(8)取走水平擱板，使所述的支撐系統(tǒng)從受壓柱底部移出，然后施加荷載對(duì)受壓柱進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。
[0020]基于本發(fā)明的U型升降板的頂部設(shè)有水準(zhǔn)氣泡的加載定位裝置，本發(fā)明還提供一種柱的加載定位方法，包括如下步驟:
(1)確定受壓柱上、下端的加載位置；
(2)調(diào)整水平擱板之間的距離使其凈距小于柱子底邊擱置方向的長度，將擬進(jìn)行受壓試驗(yàn)的柱子放在支撐系統(tǒng)上；
(3)旋轉(zhuǎn)垂直升降系統(tǒng)的升降螺栓，通過水準(zhǔn)氣泡來控制U型升降板的水平，四個(gè)升降螺栓順次旋轉(zhuǎn)或根據(jù)U型升降板是否水平而旋轉(zhuǎn)，使置于其上的受壓柱懸空高度大于刀絞支座的高度；
(4)將一個(gè)刀絞支座置于受壓柱的頂面，使所述刀鉸支座的V型尖端在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)步驟(I)確定受壓柱上端的加載位置；
(5)水平移動(dòng)所述的支撐系統(tǒng)至試驗(yàn)系統(tǒng)的施力位置處；
(6)將另一個(gè)刀絞支座置于受壓柱的下底面加載處，使所述刀鉸支座的V型尖端在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)步驟(I)確定受壓柱下端的加載位置，然后按照步驟(3)的方法降低垂直升降系統(tǒng)，使受壓柱的下底面與所述刀鉸支座接觸；
(7)對(duì)受壓柱施加荷載，使受壓柱在兩端刀鉸支座的作用下保持穩(wěn)定后，繼續(xù)按照步驟
(3)的方法降低所述的垂直升降系統(tǒng)，使其與受壓柱脫離；
(8)取走水平擱板，使所述的支撐系統(tǒng)從受壓柱底部移出，然后施加荷載對(duì)受壓柱進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。
[0021 ] 本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:
1、本發(fā)明的加載定位裝置不僅可以水平移動(dòng)，而且還可自由升降，停止在任意高度，不僅成功解決了受壓加載試驗(yàn)中受壓柱的垂直穩(wěn)定和快速對(duì)準(zhǔn)問題，而且還解決了不同大小和不同結(jié)構(gòu)受壓柱的加載定位需要；
2、本發(fā)明的加載定位裝置中支撐受壓柱的水平擱板通過螺栓與U型升降板上的矩形螺栓孔連接，水平擱板可根據(jù)受壓柱的大小尺寸在U型升降板上滑動(dòng)固定，成功解決了不同尺寸和不同形狀受壓柱的加載定位需要；
3、本發(fā)明的加載定位裝置自身重量輕、體積小，且加載定位裝置中支撐受壓柱的水平擱板通過螺栓與U型升降板上的矩形螺栓孔連接，在受壓柱準(zhǔn)確定位后旋轉(zhuǎn)升降螺栓降低升降U型升降板，再旋轉(zhuǎn)固定水平擱板的螺栓即可輕松將加載定位裝置從受壓柱底部移出，成功消除了定位裝置和升降平臺(tái)對(duì)試驗(yàn)的影響；
4、本發(fā)明的加載定位裝置通過鎖定萬向輪使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)保證定位裝置水平方向不發(fā)生移動(dòng)，確保了受壓柱在加載穩(wěn)定之前由于荷載作用而輕微滑動(dòng)。
[0022]5、本發(fā)明的加載裝置將受壓柱托起后定位，可快速準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)對(duì)受壓柱的定位加載，且可任意對(duì)準(zhǔn)改變的加載位置，更有利于對(duì)受壓柱的受力研究，改變加載位置速度快，容易實(shí)現(xiàn)，通過加載定位裝置后受壓柱的定位不再需要人扶，解決了受壓柱由于尺度大，重量大，又是高空作業(yè)，稍不留神受壓柱即會(huì)發(fā)生傾倒，輕者造成試驗(yàn)失敗，重則危及試驗(yàn)設(shè)備和人員安全的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中柱的加載定位結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明的加載定位裝置的發(fā)明原理示意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明的加載定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4為本發(fā)明的加載定位裝置的頂面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖5為本發(fā)明的加載定位裝置實(shí)現(xiàn)一次加載的實(shí)施示意圖。
[0028]圖6為本發(fā)明的加載定位裝置實(shí)現(xiàn)二次加載的實(shí)施示意圖。
[0029]圖中:
I是U型升降板、2是滾輪、3是螺栓孔、4是水平擱板、5是固定螺栓、6是升降螺栓、7是矩形螺栓孔，8是固定螺母，9是活動(dòng)螺母，10是水準(zhǔn)氣泡，11是皮帶輪；
51是柱、52是預(yù)留孔、53是拉力筋、54是墊板、55是錨固螺栓、56是帶凹口的V型第一加載支座、561是帶有中心通孔的V型第一加載支座、562是不帶中心通孔的V型第一加載支座、57是帶V型凸頭的第二加載支座，567是刀鉸支座、58是試驗(yàn)機(jī)或反力架、59是千斤頂，510是柱的軸線，511是荷載作用位置，512是偏心距。
[0030]61是第一加載支座的中心通孔，62為刀鉸支座的V型尖端。
【具體實(shí)施方式】
[0031]本發(fā)明提供一種柱的滾輪式加載定位裝置，所述的加載定位裝置包括支撐系統(tǒng)、垂直升降系統(tǒng)、水平移動(dòng)和固定系統(tǒng)(參見圖3、4)，其中:
所述的支撐系統(tǒng)為中空結(jié)構(gòu)，能夠在水平和豎直方向任意移動(dòng)，用于支撐受壓柱并保證在定位過程中受壓柱始終保持垂直穩(wěn)定；
所述的垂直升降系統(tǒng)用于使受壓柱在豎直方向任意移動(dòng)并保持任意高度，所述垂直升降系統(tǒng)包括U型升降板1、升降螺栓6、設(shè)置在U型升降板I的四個(gè)角部的四個(gè)圓形螺栓孔3，所述U型U型升降板I的底部螺栓孔3位置處設(shè)置與螺栓孔3內(nèi)徑螺紋相同的螺母8，所述升降螺栓6的上部設(shè)有活動(dòng)螺母9，所述升降螺栓6的底端連接有滾輪2，旋轉(zhuǎn)升降螺栓6帶動(dòng)U型升降板I豎直升降；
所述的水平移動(dòng)和固定系統(tǒng)用于使受壓柱在水平方向任意移動(dòng)，并且使定位后的支撐系統(tǒng)和其上的受壓柱保持靜止。
[0032]所述的支撐系統(tǒng)包括單邊缺口的U型升降板1、擱置在U型升降板I上的兩塊水平擱板4，所述U型升降板I的兩平行段設(shè)有矩形螺栓孔7，所述水平擱板4通過固定螺栓5與矩形螺栓孔7固定連接并可在U型升降板I上水平滑動(dòng)固定，所述兩塊水平擱板4與U型升降板I的兩平行段圍成中空矩形框，所述兩塊水平擱板4之間的凈距小于柱子底邊擱置方向的長度。
[0033]所述升降螺栓的底端焊接有矩形鋼板，矩形鋼板的尺寸與滾輪2的頂面尺寸，矩形鋼板的四個(gè)角部留有螺栓孔，螺栓孔的大小和位置與滾輪2上的孔對(duì)應(yīng)，滾輪2和升降螺栓采用螺栓連接。
[0034]所述的滾輪和升降螺栓的一端采用焊接連接。
[0035]所述升降螺栓上設(shè)有皮帶輪。
[0036]所述U型升降板的頂部設(shè)有水準(zhǔn)氣泡。
[0037]所述的滾輪為萬向輪。
[0038]所述的滾輪帶有限位器。
[0039]下面具體說明利用本發(fā)明的加載定位裝置實(shí)現(xiàn)柱的加載試驗(yàn)。
[0040]實(shí)施例1: 一次加載試驗(yàn)(參見圖5)
(I)一組4個(gè)鋼筋混凝土柱51，其截面尺寸為200 X 200mm，高度為2000_，偏心距512(荷載作用位置至受壓柱軸線的距離)分別為O mm、30 mm、60mm、150 mm, C30混凝土,柱的主筋為4 φ 20，箍筋為，WS150，保護(hù)層15 _，對(duì)柱進(jìn)行承載力試驗(yàn)，柱的加載位置即為偏心距，即分別為:0 mm (軸線處)、30 mm、60mm、150mm。
[0041](2)調(diào)整水平擱板4之間的距離使其凈距小于柱子底邊擱置方向的長度，將偏心距為150mm的柱子51放在支撐系統(tǒng)上；
(3)旋轉(zhuǎn)垂直升降系統(tǒng)的升降螺栓，使置于其上的受壓柱51懸空高度大于刀絞支座567的高度，即大于帶凹口的V型第一加載支座和帶凸頭的V型第二加載支座疊加高度之和；在具體實(shí)施時(shí)，通過設(shè)置在U型升降板上的水準(zhǔn)氣泡10來控制U型升降板I的水平，四個(gè)升降螺栓6可順次旋轉(zhuǎn)或根據(jù)U型升降板I是否水平而旋轉(zhuǎn)，也可通過皮帶輪11旋轉(zhuǎn)一個(gè)升降螺栓而帶動(dòng)其它三個(gè)升降螺栓同步轉(zhuǎn)動(dòng)以保證U型升降板水平上升；
(4)將一刀絞支座567放到柱子的頂面，使刀鉸支座V型剖口的尖端62在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)步驟(I)確定柱上端的加載位置，本例是將柱的偏心距畫在柱的表面，并在所述刀鉸支座的V型尖端側(cè)面畫垂線，V型尖端62側(cè)面的垂線和柱的偏心距重合；
(5)水平移動(dòng)所述的支撐系統(tǒng)至試驗(yàn)系統(tǒng)的施力位置處，本例采用長柱試驗(yàn)機(jī)58進(jìn)行加載，即通過加載定位裝置將柱移動(dòng)到試驗(yàn)機(jī)千斤頂59的下方，使千斤頂?shù)闹行暮偷诙虞d支座57的中心對(duì)準(zhǔn)；
(6)將另一個(gè)刀鉸支座567放到柱的下底面加載處，同樣使所述刀鉸支座的V型尖端62在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)步驟(I)確定的柱下端的加載位置后，按照步驟(3)的具體實(shí)施方法降低U型升降板1，使柱的下底面與所述刀鉸支座567接觸；本例將柱的偏心距畫在柱的表面，并在所述刀鉸支座的V型尖端62側(cè)面畫垂線，V型尖端側(cè)面的垂線和柱的偏心距重合；
(7)通過步驟(2)— (6)實(shí)現(xiàn)對(duì)柱子加載位置的對(duì)準(zhǔn)后，按照步驟(3)的具體實(shí)施方法降低U型升降板I使支撐于水平擱板4上的柱51的下底面與刀鉸支座567接觸，柱子51的自重由刀鉸支座567承擔(dān)，如此，便實(shí)現(xiàn)了對(duì)柱加載的準(zhǔn)確就位；
(8)緩慢推動(dòng)千斤頂59,讓千斤頂59在反力架58的作用下對(duì)兩端刀鉸支座567施加荷載，柱51在兩端刀鉸支座567的作用下逐漸保持穩(wěn)定后，再次旋轉(zhuǎn)垂直升降系統(tǒng)的升降螺栓降低U型升降板1，使其與柱51的下底面脫離； (9)旋松固定水平擱板的固定螺母8，取下一個(gè)水平擱板4，所述的支撐系統(tǒng)便可從柱51的底部移出；
(10)推動(dòng)千斤頂59，按照《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB50152—92》對(duì)柱51進(jìn)行承載力試驗(yàn)；
(11)重復(fù)2-10的步驟,對(duì)不同偏心距柱(偏心距分別為Omm、30 mm、60mm)的承載力進(jìn)
行試驗(yàn)。
[0042]實(shí)施例2: 二次加載試驗(yàn)(參見圖6 )
(1)對(duì)荷載和環(huán)境耦合作用下的柱進(jìn)行剩余承載力試驗(yàn)。鋼筋混凝土柱51的截面尺寸為120 X 120mm，高750mm，柱51的主筋為4 τ丄0，箍筋為# 6050-100，保護(hù)層15 mm，翼緣突出柱的長度為120 mm，偏心距512為100 mm，預(yù)留孔52直徑為32 mm，柱51的計(jì)算極限承載力為64kN，拉力筋53為直徑25mm的不銹精軋螺紋，墊板54直徑100mm，厚120 mm,材質(zhì)為鋼材，錨固螺栓55的直徑為55mm，在對(duì)柱進(jìn)行剩余承載力試驗(yàn)前，已對(duì)通過拉力筋對(duì)柱施加了 300 kN的使用荷載，并將柱51在人工環(huán)境模擬箱放置365天模擬結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)；
(2)將一個(gè)帶有中心通孔的V型第一加載支座561套在柱51底面的錨固螺栓55之外，在本具體實(shí)施例中，所述的帶有中心通孔的V型第一加載支座561與墊板54接觸的一端嵌有4塊磁鐵，磁鐵的強(qiáng)度足夠吸住帶孔加載支座561的自重，將帶有中心通孔的V型第一加載支座561套在錨固螺栓55之外,第一加載支座561便吸在墊板54上,調(diào)整所述第一加載支座561的位置，使所述第一加載支座V型尖端62在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)擬加載位置511，在具體實(shí)施時(shí)，本例將柱51的加載位置511即偏心距512畫在柱的表面,并在所述的第一加載支座的V型尖端62側(cè)面畫垂線，V型尖端62側(cè)面的垂線和柱的偏心距512重合；
(3)調(diào)整水平擱板4之間的距離使其凈距小于柱子底邊擱置方向的長度，將擬進(jìn)行受壓試驗(yàn)的柱放在支撐系統(tǒng)上；
(4)旋轉(zhuǎn)垂直升降系統(tǒng)的升降螺栓，使置于其上的受壓柱51懸空高度大于刀絞支座567的高度，即大于帶凹口的V型第一加載支座和帶凸頭的V型第二加載支座疊加高度之和；在具體實(shí)施時(shí)，通過設(shè)置在U型升降板上的水準(zhǔn)氣泡10來控制U型升降板I的水平，四個(gè)升降螺栓6可順次旋轉(zhuǎn)或根據(jù)U型升降板I是否水平而旋轉(zhuǎn)，也可通過皮帶輪11旋轉(zhuǎn)一個(gè)升降螺栓而帶動(dòng)其它三個(gè)升降螺栓同步轉(zhuǎn)動(dòng)以保證U型升降板水平上升；
(4)將一刀絞支座567放到柱子的頂面，使刀鉸支座V型剖口的尖端62在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)步驟(I)確定柱上端的加載位置，本例是將柱的偏心距畫在柱的表面，并在所述刀鉸支座的V型尖端側(cè)面畫垂線，V型尖端62側(cè)面的垂線和柱的偏心距重合；
(5)將另一個(gè)帶有中心通孔的V型第一加載561支座套在柱51頂面的錨固螺栓55之夕卜，使刀鉸支座的V型尖端62在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)擬加載位置511，在具體實(shí)施時(shí)，本例將柱51的加載位置511即偏心距512畫在柱51的表面,并在所述的第一加載支座的V型尖端62側(cè)面畫垂線，V型尖端62側(cè)面的垂線和柱的偏心距重512合后，再將一個(gè)帶凸頭的V型第二加載支座57放入所述第一加載支座561的V型凹口，為防止帶凹口的V型第一加載支座561在定位操作時(shí)的滑動(dòng)，同樣在所述的第一加載支座561與墊板54接觸的一端嵌有4塊磁鐵；
(6)水平移動(dòng)加載定位框至試驗(yàn)系統(tǒng)的施力位置處，本例采用反力架58和千斤頂59加載，即通過加載定位裝置將柱51移動(dòng)到千斤頂59的下方，使千斤頂59的中心和加載支座57的中心對(duì)準(zhǔn)；
(7)將另一個(gè)帶凸頭的V型第二加載支座57放到柱51的下底面，使所述第二加載支座的V型凸頭尖端62對(duì)準(zhǔn)第一加載支座561的V型凹口尖端；
(8)通過步驟(2)— (7)，此時(shí)，已完全實(shí)現(xiàn)了柱的加載位置對(duì)準(zhǔn)，然后按照步驟(4)的具體實(shí)施方法降低U型升降板1，當(dāng)吸附于支撐在水平滑動(dòng)支撐板13上柱51下底面的第一加載支座561與第二加載支座57接觸時(shí)，柱51的自重便由第一加載支座561和第二加載支座57形成的刀鉸支座567承擔(dān)，如此，便實(shí)現(xiàn)了對(duì)柱加載的準(zhǔn)確就位；
(9)緩慢推動(dòng)千斤頂59,讓千斤頂59在反力架58的作用下對(duì)兩端刀鉸支座567施加荷載，柱51在兩端刀鉸支座567的作用下逐漸保持穩(wěn)定后，再次按照步驟(4)的具體實(shí)施方法降低U型升降板1，使其與受壓柱51脫離；
(10)旋松固定水平擱板的螺栓，取下一個(gè)水平擱板，所述的支撐系統(tǒng)便可從柱底部移
出；
(11)推動(dòng)千斤頂59，按照《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB50152—92》對(duì)柱進(jìn)行剩余承載力試驗(yàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種柱的滾輪式加載定位裝置，其特征在于，所述的加載定位裝置包括支撐系統(tǒng)、垂直升降系統(tǒng)、水平移動(dòng)和固定系統(tǒng)，其中: 所述的支撐系統(tǒng)為中空結(jié)構(gòu)，能夠在水平和豎直方向任意移動(dòng)，用于支撐受壓柱并保證在定位過程中受壓柱始終保持垂直穩(wěn)定； 所述的垂直升降系統(tǒng)用于使受壓柱在豎直方向任意移動(dòng)并保持任意高度，所述垂直升降系統(tǒng)包括U型升降板1、升降螺栓6、設(shè)置在U型升降板I的四個(gè)角部的四個(gè)圓形螺栓孔3，所述升降螺栓6的數(shù)量為4個(gè)，所述U型升降板I的底部螺栓孔3位置處設(shè)置與螺栓孔3內(nèi)徑螺紋相同的螺母8，所述升降螺栓6的上部設(shè)有活動(dòng)螺母9，所述升降螺栓6的底端連接有滾輪2，旋轉(zhuǎn)升降螺栓6帶動(dòng)U型升降板I豎直升降； 所述的水平移動(dòng)和固定系統(tǒng)用于使受壓柱在水平方向任意移動(dòng)，并且使定位后的支撐系統(tǒng)和其上的受壓柱保持靜止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱的滾輪式加載定位裝置，其特征在于，所述的支撐系統(tǒng)包括單邊缺口的U型升降板1、擱置在U型升降板I上的兩塊水平擱板4，所述U型升降板I的兩平行段設(shè)有矩形螺栓孔7，所述水平擱板4與矩形螺栓孔7固定連接并可在U型升降板I上水平滑動(dòng)固 定，所述兩塊水平擱板4與U型升降板I的兩平行段圍成中空矩形框，所述兩塊水平擱板4之間的凈距小于柱子底邊擱置方向的長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柱的滾輪式加載定位裝置，其特征在于，所述升降螺栓6的底端焊接有矩形鋼板，矩形鋼板的四個(gè)角部留有螺栓孔，螺栓孔的大小和位置與滾輪2上的孔對(duì)應(yīng)，滾輪2和升降螺栓6連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柱的滾輪式加載定位裝置，其特征在于，所述的滾輪2和升降螺栓6的一端采用焊接連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柱的滾輪式加載定位裝置，其特征在于，所述升降螺栓6上設(shè)有皮帶輪11。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柱的滾輪式加載定位裝置，其特征在于，所述U型升降板I的頂部設(shè)有水準(zhǔn)氣泡10。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柱的滾輪式加載定位裝置，其特征在于，所述的滾輪為萬向輪。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柱的滾輪式加載定位裝置，其特征在于，所述的滾輪帶有限位器。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柱的滾輪式加載定位裝置的加載方法，其特征在于: (1)確定受壓柱上、下端的加載位置； (2)調(diào)整水平擱板4之間的距離使其凈距小于柱子底邊擱置方向的長度，將擬進(jìn)行受壓試驗(yàn)的柱子放在支撐系統(tǒng)上； (3)旋轉(zhuǎn)垂直升降系統(tǒng)的升降螺栓6，通過皮帶輪11旋轉(zhuǎn)一個(gè)而帶動(dòng)其它三個(gè)升降螺栓6同步轉(zhuǎn)動(dòng)以保證U型升降板水平上升，使置于其上的受壓柱懸空高度大于刀絞支座的高度； (4)將一個(gè)刀絞支座置于受壓柱的頂面，使所述刀鉸支座的V型尖端在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)步驟(1)確定受壓柱上端的加載位置； (5)水平移動(dòng)所述的支撐系統(tǒng)至試驗(yàn)系統(tǒng)的施力位置處；(6)將另一個(gè)刀絞支座置于受壓柱的下底面加載處，使所述刀鉸支座的V型尖端在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)步驟(1)確定受壓柱下端的加載位置，然后按照步驟(3)的方法降低垂直升降系統(tǒng)，使受壓柱的下底面與所述刀鉸支座接觸； (7)對(duì)受壓柱施加荷載，使受壓柱在兩端刀鉸支座的作用下保持穩(wěn)定后，繼續(xù)按照步驟(3)的方法降低所述的垂直升降系統(tǒng)，使其與受壓柱脫離； (8)取走水平擱板4，使所述的支撐系統(tǒng)從受壓柱底部移出，然后施加荷載對(duì)受壓柱進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柱的滾輪式加載定位裝置的加載方法，其特征在于: (1)確定受壓柱上、下端的加載位置； (2)調(diào)整水平擱板4之間的距離使其凈距小于柱子底邊擱置方向的長度，將擬進(jìn)行受壓試驗(yàn)的柱子放在支撐系統(tǒng)上； (3)旋轉(zhuǎn)垂直升降系統(tǒng)的升降螺栓，通過水準(zhǔn)氣泡10來控制U型升降板I的水平，四個(gè)升降螺栓順次旋轉(zhuǎn)或根據(jù)U型升降板是否水平而旋轉(zhuǎn)，使置于其上的受壓柱懸空高度大于刀絞支座的高度； (4)將一個(gè)刀絞支座置于受壓柱的頂面，使所述刀鉸支座的V型尖端在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)步驟(1)確定受壓柱上端的加載位置； (5)水平移動(dòng)所述的支撐系統(tǒng)至試驗(yàn)系統(tǒng)的施力位置處； (6) 將另一個(gè)刀絞支座置于受壓柱的下底面加載處，使所述刀鉸支座的V型尖端在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)步驟(1)確定受壓柱下端的加載位置，然后按照步驟(3)的方法降低垂直升降系統(tǒng)，使受壓柱的下底面與所述刀鉸支座接觸； (7)對(duì)受壓柱施加荷載，使受壓柱在兩端刀鉸支座的作用下保持穩(wěn)定后，繼續(xù)按照步驟(3)的方法降低所述的垂直升降系統(tǒng)，使其與受壓柱脫離； (8)取走水平擱板4，使所述的支撐系統(tǒng)從受壓柱底部移出，然后施加荷載對(duì)受壓柱進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。
【文檔編號(hào)】G01N3/08GK103728177SQ201410004379
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月1日
【發(fā)明者】李強(qiáng), 金賢玉, 童晶 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)