本發(fā)明涉及一種承載力試驗裝置，具體涉及一種對角鋼交叉斜材穩(wěn)定承載力進行試驗的裝置及試驗方法。

背景技術：

為實現(xiàn)承受某一空中載荷、通訊或其他功能而架設的獨立式的鋼結構物統(tǒng)稱為鐵塔，輸電線路鐵塔簡稱輸電鐵塔或電力鐵塔，是用于支撐、承載輸電線路的空間桁架結構的鐵塔，通常包括塔頭、塔身和塔腿三大部分，一般是采用角鋼、鋼板或鋼管部件制作，采用螺栓連接和焊接連接組合連接而成。

角鋼交叉斜材是輸電鐵塔常用的部件，也是提高輸電鐵塔承載能力、抗變形性能的重要構件，桿端偏心、轉動約束等因素使交叉斜材受壓桿件穩(wěn)定性計算較復雜，然而現(xiàn)行的《架空輸電線路桿塔結構設計技術規(guī)定》(DL/T5154-2012)將其簡化為軸心受壓桿件計算，數(shù)據(jù)離散性較大，目前所用理論仍然是建立在有限元模擬、理論分析的基礎上的，缺乏相應的試驗依據(jù)，且目前國內(nèi)仍無專門進行交叉斜材承載力的試驗裝置。

因此，急需發(fā)明一種構造簡單，安裝方便，通用性強的輸電線路鐵塔角鋼交叉斜材穩(wěn)定承載力試驗裝置。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種角鋼交叉斜材穩(wěn)定承載力試驗裝置及試驗方法，其結構簡單，能便于安裝，同時還具有較強的通用性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的角鋼交叉斜材穩(wěn)定承載力試驗裝置包括反力墻、反力架和電控裝置，反力架和反力墻均固定于水平地面上；

所述的反力架包括立柱和水平固定于立柱上的橫梁；

所述反力墻面對反力架的墻面上通過作動器底座固定設有水平設置的伺服作動器，伺服作動器內(nèi)置有載荷傳感器，伺服作動器遠離反力墻的一端與第一T型支座的一端固定連接，第一T型支座的另一端設有斜材緊固部件；

所述立柱面對反力墻的柱面上固定設有第四T型支座，第四T型支座遠離立柱的一端設有斜材緊固部件；

所述橫梁的底面上固定設有第三T型支座，第三T型支座遠離橫梁的一端設有斜材緊固部件；

水平地面上對應第三T型支座的位置還豎直設有千斤頂，千斤頂?shù)捻敹斯潭ㄔO有第二T型支座，且千斤頂?shù)捻敹伺c第二T型支座之間還設有荷載傳感器，第二T型支座遠離千斤頂?shù)囊欢嗽O有斜材緊固部件；

所述的電控裝置包括工業(yè)控制計算機、載荷控制回路、載荷反饋回路和數(shù)據(jù)分析輸出回路，工業(yè)控制計算機分別與伺服作動器的內(nèi)置傳感器和荷載傳感器電連接。

通過改變伺服作動器的加載力的方向，調整各個T型支座的位置以及橫梁的縱向位置能夠適應各種角度交叉，各種不同大小和規(guī)格的斜材。通過伺服作動器能夠對斜材施加壓和拉應力，其荷載值由內(nèi)置傳感器自動獲取。通過千斤頂能夠對斜材施加壓應力，其荷載值由外置的荷載傳感器自動獲取，如此能夠很方便的對斜材承壓穩(wěn)定性進行檢測和評估。

作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述的橫梁通過移動定位機構與立柱固定連接；所述的第三T型支座通過移動定位機構與橫梁固定連接；所述的第四T型支座通過移動定位機構與立柱固定連接；所述的第三T型支座通過移動定位機構與橫梁固定連接。

作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述立柱與反力墻通過水平拉桿、第一栓固構件、第二栓固構件固定連接。

作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述千斤頂外有一頂端開口的套筒，其外表面上設有兩個縱向滑槽，縱向滑槽位于套筒對稱的兩側，且縱向滑槽不貫通套筒的側壁，兩個縱向滑槽分別與L型鋼板滑動連接，L型鋼板頂端與第二T型支座固定連接。

作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述伺服作動器外表面固定一支架，該支架的支桿與反力墻固定連接。

作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述立柱以及橫梁的橫截面均為H型，立柱與反力墻相對的一面從上之下均勻設置有多個安裝孔，所述橫梁的底面長度方向上開有均勻分布的安裝孔。

作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述的立柱還包括兩根輔助立柱，輔助立柱、立柱與水平地面的接觸點圍成一個等腰三角形，該等腰三角形的底與反力墻與立柱相對的側面平行，位于等腰三角形底邊上的兩個輔助立柱的頂端通過一個頂端橫梁連接，位于等腰三角形頂點上的立柱的頂端通過橫梁與頂端橫梁連接。

作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述立柱的底端固定一地面固定鋼梁，地面固定鋼梁與立柱之間固定一傾斜的斜向支撐鋼梁。

本發(fā)明的角鋼交叉斜材穩(wěn)定承載力試驗方法包括以下步驟，步驟一：將角鋼交叉斜材的各端分別與第一至第四T形支座固定連接；

步驟二：控制伺服作動器、千斤頂對角鋼施加壓力，通過伺服作動器中內(nèi)置的傳感器和與千斤頂相連的荷載傳感器獲得角鋼交叉斜材的兩端均承受壓力時的荷載數(shù)值；

步驟三：當步驟二中伺服作動器中內(nèi)置的傳感器或與千斤頂相連的荷載傳感器之一的荷載數(shù)值無法保持穩(wěn)定且呈下降趨勢時，步驟二中的試驗即停止，最先下降的荷載數(shù)值即為角鋼交叉斜材所能承受的最大壓力；

步驟四：控制伺服作動器對角鋼中的水平角鋼施加拉力，控制千斤頂對角鋼中的垂直角鋼施加壓力，通過伺服作動器中內(nèi)置的傳感器和與千斤頂相連的荷載傳感器可以獲得角鋼交叉斜材的一端承受壓力、另一端承受拉力時的荷載數(shù)值；

步驟五：當步驟四中與千斤頂相連的壓力傳感器的荷載數(shù)值無法保持穩(wěn)定且呈下降趨勢時，試驗終止，記下相應的荷載數(shù)值，最先下降的荷載數(shù)值即為角鋼交叉斜材所能承受的最大壓力。

通過以上步驟能夠快速而準確地對角鋼交叉斜材的荷載情況進行試驗和分析，進而可以準確地對角鋼交叉斜材的性能作出評價；本發(fā)明可以通過改變伺服作動器的加載力的方向對角鋼交叉斜材進行壓-壓和拉-壓的穩(wěn)定承載力試驗，固定于反力墻上的伺服作動器可施加壓力和拉力，其荷載值由內(nèi)置傳感器自動獲取，放置于地面上的水平千斤頂主要提供推力來使角鋼交叉斜材產(chǎn)生壓力，相應的荷載值通過壓力傳感器獲得；通過水平拉桿的設置，可以進一步確保裝置的水平剛度，從而可以保證試驗的精度；通過使立柱以及橫梁的橫截面均設置為H型，并使立柱與反力墻相對的一面從上之下均勻設置有多個安裝孔、所述橫梁的底面長度方向上開有均勻分布的安裝孔，這樣能提高該裝置的靈活性，可以用于不同型號的角鋼交叉斜材的試驗；通過上部鋼梁水平、垂直方向調整，從而能提高該裝置的通用性；通過支架固定伺服作動器，更好的保證了端部的固定效果，從而可以保證試驗的精確性；通過L形鋼板同千斤頂套筒上滑槽的連接及與T形支座的固定連接，這樣可以進一步的確保試驗的精確性；該裝置操作過程簡便、其適用性較廣、可靠性高，并可重復利用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖；

圖2是帶有輔助立柱等固定結構的裝置示意圖。

圖3是圖2的A-A剖視圖；

圖4是輔助立柱與頂端橫梁位置示意圖；

圖5是千斤頂和套筒示意圖；

圖6是套筒示意圖；

圖7是第二T型支座的主視圖；

圖8是第二T型支座的左視圖；

圖9是第二T型支座的俯視圖；

圖10是支座主視圖。

圖中，1、反力墻，2、作動器底座，3、伺服作動器，4、支架，5、第一T形支座，6、水平拉桿，7、立柱，71、輔助立柱，8、角鋼交叉斜材，9、套筒，91、縱向滑槽，10、L形鋼板，11、千斤頂，12、荷載傳感器，13、第二T形支座，14、第三T形支座，15、橫梁，16、第一栓固構件，17、第四T形支座，18、地面固定鋼梁，19、斜向支撐鋼梁，20、頂部固定鋼梁，21、第二栓固構件。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做詳細描述。

如圖1所示，該角鋼交叉斜材穩(wěn)定承載力試驗裝置，包括反力墻1、反力架和電控裝置，反力架和反力墻1均固定于水平地面上。

反力架包括立柱7和水平固定于立柱7上的橫梁15。

所述反力墻1面對反力架的墻面上通過作動器底座2固定設有水平設置的伺服作動器3，伺服作動器3內(nèi)置有載荷傳感器，伺服作動器3遠離反力墻1的一端與第一T型支座5的一端固定連接，第一T型支座5的另一端設有斜材緊固部件。

所述立柱7面對反力墻1的柱面上固定設有第四T型支座17，第四T型支座17遠離立柱7的一端設有斜材緊固部件。

所述橫梁15的底面上固定設有第三T型支座14，第三T型支座14遠離橫梁15的一端設有斜材緊固部件。

水平地面上對應第三T型支座14的位置還豎直設有千斤頂11，千斤頂11的頂端固定設有第二T型支座13，且千斤頂11的頂端與第二T型支座13之間還設有荷載傳感器12，第二T型支座13遠離千斤頂11的一端設有斜材緊固部件。

所述的電控裝置包括工業(yè)控制計算機、載荷控制回路、載荷反饋回路和數(shù)據(jù)分析輸出回路，工業(yè)控制計算機分別與伺服作動器3的內(nèi)置載荷傳感器和荷載傳感器12電連接。

為了便于試驗不同交叉角度的交叉斜材，作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述的橫梁15可以通過螺栓與立柱7固定連接，立柱7上需設置多個安裝孔用于調整橫梁15的高度位置，橫梁15也可以通過滑槽與立柱7連接，通過緊固件來固定其縱向位置；同樣的，對于第三和第四T型支座的調整也可使用此方法來調整位置。

且位于所有的T型支座的首端的緊固部件可以是常用任一結構的緊固件，也可以是鉸接孔，利用鉸接孔與斜材的端部進行鉸接。

為了保證試驗的精度，作為本發(fā)明的進一步改進方案，如圖2至圖9所示，所述立柱7與反力墻1通過水平拉桿6、第一栓固構件16、第二栓固構件21固定連接；通過水平拉桿6的設置，可以進一步確保裝置的水平剛度，從而可以保證試驗的精度。

為了在千斤頂11伸縮進行試驗的過程中增加第二T型支座13的穩(wěn)定性、保證試驗的精度，作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述千斤頂11外有一頂端開口的套筒9，其外表面上設有兩個縱向滑槽91，縱向滑槽91位于套筒9對稱的兩側，且縱向滑槽91不貫通套筒9的側壁，兩個縱向滑槽91分別與L型鋼板10滑動連接，L型鋼板10頂端與第二T型支座13固定連接；千斤頂11動作過程中第二T型支座13可通過L型鋼板10穩(wěn)固在套筒9上上下滑移，同時通過L形鋼板同千斤頂套筒上滑槽的連接及與第二T形支座的固定連接，同時可以使千斤頂11產(chǎn)生的壓應力能夠沿滑槽垂直向上、進一步的確保試驗的精確性。

為了保證伺服作動器3輸出載荷的穩(wěn)定性，作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述伺服作動器3外表面固定一支架4，該支架4的支桿與反力墻1固定連接；伺服作動器3通過支架4固定于反力墻1上，能夠保證伺服作動器3應力產(chǎn)生方向穩(wěn)定，不會因應力增大而發(fā)生震動或移位等問題。

為了便于安裝和適用于不同型號的角鋼交叉斜材的試驗，作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述立柱7以及橫梁15的橫截面均為H型，立柱7與反力墻1相對的一面從上之下均勻設置有多個安裝孔，所述橫梁15的底面長度方向上開有均勻分布的安裝孔。

為了增加反力架的整體穩(wěn)定性，作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述的立柱7還包括兩根輔助立柱71，輔助立柱71與立柱7、水平地面的接觸點圍成一個等腰三角形，該等腰三角形的底與反力墻1與立柱7相對的側面平行，位于等腰三角形底邊上的兩個輔助立柱71的頂端通過一個頂端橫梁20連接，位于等腰三角形頂點上的立柱7的頂端通過橫梁15與頂端橫梁20連接；三根立柱成三角形分布能夠提高反力架的穩(wěn)定性，保證試驗精度。

為了進一步增加反力架的整體穩(wěn)定性，作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述立柱7的底端固定一地面固定鋼梁18，地面固定鋼梁18與立柱7之間固定一傾斜的斜向支撐鋼梁19。

試驗過程中通過改變伺服作動器3的加載力的方向，可以對角鋼交叉斜材8壓-壓和拉-壓的穩(wěn)定承載力試驗，固定于反力墻1上的伺服作動器3可施加壓力和拉力，其荷載值由內(nèi)置傳感器自動獲取，放置于地面上的千斤頂套筒9內(nèi)的水平千斤頂11主要提供推力來使角鋼交叉斜材產(chǎn)生壓力，相應的荷載值通過壓力傳感器獲得；該裝置操作過程簡便、其適用性較廣、可靠性高，并可重復利用。

利用該裝置進行試驗時，步驟一：將角鋼交叉斜材8的各端分別與第一至第四T形支座5、13、14、17固定連接；

步驟二：控制伺服作動器3、千斤頂11對角鋼8施加壓力，通過伺服作動器3中內(nèi)置的傳感器和與千斤頂11相連的荷載傳感器12獲得角鋼交叉斜材8的兩端均承受壓力時的荷載數(shù)值；

步驟三：當步驟二中伺服作動器3中內(nèi)置的傳感器或與千斤頂11相連的荷載傳感器12之一的荷載數(shù)值無法保持穩(wěn)定且呈下降趨勢時，步驟二中的試驗即停止，最先下降的荷載數(shù)值即為角鋼交叉斜材8所能承受的最大壓力；

步驟四：控制伺服作動器3對角鋼8中的水平角鋼施加拉力，控制千斤頂11對角鋼8中的垂直角鋼施加壓力，通過伺服作動器3中內(nèi)置的傳感器和與千斤頂11相連的荷載傳感器12可以獲得角鋼交叉斜材8的一端承受壓力、另一端承受拉力時的荷載數(shù)值；

步驟五：當步驟四中與千斤頂11相連的壓力傳感器12的荷載數(shù)值無法保持穩(wěn)定且呈下降趨勢時，試驗終止，記下相應的荷載數(shù)值，最先下降的荷載數(shù)值即為角鋼交叉斜材8所能承受的最大壓力。

如此能夠快速獲得角鋼交叉斜材承載力的數(shù)值，快速分析結構的穩(wěn)定性，使用方便，實用性強。