一種自平衡式實現(xiàn)建筑試驗構(gòu)件端部約束的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)的試驗技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種試驗研究時自平衡式實現(xiàn)建筑試驗構(gòu)件端部約束的裝置。
技術(shù)背景
[0002]建筑結(jié)構(gòu)是由一系列的梁、板、柱等基本構(gòu)件按照一定的連接方式組合而成，共同抵御建筑物承受的外部荷載和承擔(dān)內(nèi)部荷載及自重。為掌握單個構(gòu)件在各類荷載情況下的力學(xué)性能，開展科學(xué)實驗是必備的研究手段。由于澆筑方式、搭接方式、支承條件等不同，單個構(gòu)件與周邊相連結(jié)構(gòu)的邊界條件比較多樣化，準(zhǔn)確模擬單個構(gòu)件的邊界條件是獲取有效試驗數(shù)據(jù)的關(guān)鍵步驟之一。在國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50152-2012)中，要求試驗構(gòu)件的支承裝置符合實際便捷約束條件和受理狀態(tài)的計算簡圖，并在其中描述了幾種鉸支座的實現(xiàn)形式。在實際試驗過程中，除了對試驗構(gòu)件進行支承外，同時需要對試驗構(gòu)件施加端部約束來模擬邊界條件，如端部約束彎矩等。若實現(xiàn)上述的端部約束，可以參考國家標(biāo)準(zhǔn)中第5.13款中懸臂試件端部嵌固端的實現(xiàn)方式，該方式僅為“綱領(lǐng)性”建議，并無具體實施的方案。一般來說，研究人員借助實驗室內(nèi)的地錨和反力架，可以簡便的實現(xiàn)建筑構(gòu)件的端部約束。然而，遇到以下情況時，實現(xiàn)端部約束會較為困難:(1)當(dāng)在實驗室外開展研究缺少地錨和反力裝置時，比如進行建筑物的原位測試、室外結(jié)構(gòu)性能測試等情況，不具備施加反力的條件和裝置。(2)雖在實驗室內(nèi)，但地錨和反力裝置承載力不足或者使用不方便時。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型目的在于提供一種用于在進行試驗時實現(xiàn)建筑構(gòu)件端部約束的方法及裝置，能夠方便、準(zhǔn)確的施加約束力形成約束彎矩。
[0004]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]—種自平衡式實現(xiàn)建筑試驗構(gòu)件端部約束的裝置，包括一試驗構(gòu)件，一用于支承所述構(gòu)件的支承框架，所述試驗構(gòu)件根據(jù)試驗?zāi)康?，可以為鋼結(jié)構(gòu)或者混凝土構(gòu)件，如梁、板、組合樓板等。所述試驗構(gòu)件放置于支承框架上，一般情況下，梁構(gòu)件需要兩邊支承，板則會有兩邊、三邊、或者四邊支承等多種情況。
[0006]—約束系統(tǒng)，包括一連接于所述框架的懸臂梁，位于懸臂梁下方并且懸掛于所述構(gòu)件端部的懸掛梁，所述懸臂梁長度接近上部試驗構(gòu)件伸出所述框架的外部尺寸。
[0007]一測量系統(tǒng)，包括一力傳感器，所述力傳感器位于所述懸臂梁與所述懸掛梁之間。所述傳感器連接一采集電腦。
[0008]在一較佳的實施例中，所述約束系統(tǒng)還包括一扁平梁，所述扁平梁位于所述構(gòu)件端部上方并且與所述懸掛梁相連。
[0009]在一較佳的實施例中，所述扁平梁通過螺絲與所述懸掛梁相連，所述螺絲穿過所述構(gòu)件端部，通過調(diào)節(jié)螺絲對所述構(gòu)件端部形成約束。
[0010]在一較佳的實施例中，所述支承框架還具有一支座，所述構(gòu)件置于所述支座上。
[0011]在一較佳的實施例中，所述支座包括墊板以及滾軸。所述墊板包括上墊板和下墊板，支座安裝時，先將滾軸焊接到下墊板上，然后再將次整體間隔性點焊到支撐框架上，之后將上墊板放置于滾軸上部，最后放置試驗構(gòu)件。
[0012]本實用新型的有益效果:
[0013]1)本實用新型設(shè)計的試驗裝置制作簡單、操作方便，易于安裝。
[0014]2)自平衡性。以往的地錨式約束方式，需要依靠外部外力架才能與施加的約束力平衡，而本實用新型中裝置的約束力直接與自身的懸臂梁和支撐框架平衡，屬于內(nèi)部平衡。
[0015]3)無需借助千斤頂?shù)仁┝ρb置，結(jié)合電腦采集端部約束力大小，僅靠人工便可施加建筑構(gòu)件端部的約束初始約束彎矩。
[0016]4)本裝置的經(jīng)濟性好，比建造地錨工程，制作反力裝置，購買千斤頂?shù)荣M用低，并且可重復(fù)利用。
【附圖說明】
[0017]圖1為實施例一的結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2為實施例一約束系統(tǒng)的正視圖；
[0019]圖3為實施例一的剖面圖；
[0020]圖4為實施例一扁平梁和懸掛梁的剖面圖；
具體實施例
[0021]為了使本實用新型技術(shù)方案更加清楚，現(xiàn)將本實用新型結(jié)合實施例和附圖做進一步詳細(xì)說明:
[0022]結(jié)合附圖1-4，本實用新型是為了實現(xiàn)建筑試驗構(gòu)件6端部約束力的一種裝置，包括用于支承試驗構(gòu)件6的框架，包括框架梁1，框架柱11，以及在框架上試驗構(gòu)件6的支座，所述支座由鋼墊板3以及鋼滾軸5構(gòu)成。
[0023]在框架梁1的中間并且垂直于框架梁1還設(shè)有一懸梁臂4，位于懸梁臂4下方有一懸掛梁10，懸掛梁10的長度應(yīng)對應(yīng)構(gòu)件6伸出支架的外部尺寸，懸掛梁10通過加長螺絲8與位于試驗構(gòu)件6端部上的扁平梁7連接，加長螺絲8穿過試驗構(gòu)件6。所述懸梁臂4、懸掛梁10、扁平梁7和加長螺絲8構(gòu)成本實用新型的約束系統(tǒng)。
[0024]在懸梁臂4和懸掛梁10之間還具有空間，用于放置力傳感器9，所述力傳感器9還連接于一采集電腦(未示出)。
[0025]本裝置是通過以下步驟實現(xiàn)的:
[0026](1)加工試驗構(gòu)件。根據(jù)試驗?zāi)康?，加工制作鋼結(jié)構(gòu)或者混凝土構(gòu)件，如梁、板、組合樓板等，即試驗構(gòu)件6。制作時，需在設(shè)計的支座處外邊緣加工約束端相應(yīng)位置預(yù)留螺栓孔，以便后期形成約束，預(yù)留孔的位置需與扁平梁7和懸掛梁10中部的孔洞相適應(yīng)，以便后期安裝時通過。
[0027](2)加工支承框架。試驗構(gòu)件需要獨立的放置在支承結(jié)構(gòu)上，一般情況下，梁構(gòu)件需要兩邊支承，板則會有兩邊、三邊、四邊支承等多種情況?？梢源_定的是，在每一個支承邊界上，需要有框架結(jié)構(gòu)來承擔(dān)上部構(gòu)件的自重以及實驗荷載。一般情況下?？蚣芙Y(jié)構(gòu)有框架梁1，框架柱11連接而成。并且為了實現(xiàn)本【實用新型內(nèi)容】，還需要進行以下改造:
[0028]1.在形成約束的適當(dāng)位置處，垂直于框架梁1的中部區(qū)域焊接一段工字鋼，形成懸臂梁4，長度應(yīng)接近上部試驗構(gòu)件6伸出支座的外部尺寸。
[0029]2.為使得框架梁1能夠抵擋較大的扭矩，在框架1的工字鋼的兩側(cè)，用封閉性鋼板2將框架梁截面改造成封閉截面，以獲取較大的扭轉(zhuǎn)剛度，封閉后的框架梁截面須與兩端的框架柱可靠連接，優(yōu)選的方式為通過螺栓和焊接的雙重連接方式。
[0030]另外，在加工支承框架時，根據(jù)試驗要求，按照國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50152-2012)建議的支座形式安裝支座。如圖3所示的固定鉸支座，首先將鋼滾軸5焊接到下部鋼墊板3上，然后將此整體間隔性點焊到支承框架梁工字鋼1的上表面上，最后將上部鋼墊板3預(yù)放置于鋼滾軸的上部。
[0031](3)將試驗構(gòu)件6吊裝到支承框架結(jié)構(gòu)上。
[0032](4)安裝并調(diào)試約束系統(tǒng)。結(jié)合圖4，扁平梁7是由上綴板7-1，下綴板7-4，兩個等邊角鋼7-2、封閉鋼板7-3等焊接而成。其中，上綴板7-1和下綴板7-4在端部螺栓通過的區(qū)域斷開，可參照圖1。懸掛梁10是由兩個槽鋼10-2，、上下綴板10-1焊接而成，其中在螺栓通過的區(qū)域綴板斷開，讓兩根加長螺絲8通過。安裝過程:
[0033]1.現(xiàn)在實驗構(gòu)件6的端部區(qū)域用細(xì)沙找平。
[0034]2.將扁平梁7放置在構(gòu)件表面上，其中需要注意扁平梁7的中部孔洞與構(gòu)件6上預(yù)留的孔洞對齊。
[0035]3.將加長螺絲8伸入預(yù)留孔洞。
[0036]4.將加長螺絲8的下部通過懸掛梁10的孔洞，并將底部螺帽擰緊，此時懸掛梁10的中部應(yīng)位于懸梁臂4的下方，并且預(yù)留足夠空間安裝力傳感器9。
[0037]5.將力傳感器9的數(shù)據(jù)采集線與電腦連接，并進行初步的調(diào)試。
[0038]6.根據(jù)預(yù)設(shè)的約束彎矩大小和本裝置的計算簡圖換算出需在傳感器處施加的初試力，通過旋轉(zhuǎn)加長螺絲8底部的螺帽開始施加力，并保證兩端螺帽旋轉(zhuǎn)的程度相當(dāng)，保證懸掛梁10的水平，可以通過在懸掛梁10上放置水平尺來檢查。
[0039]7.約束系統(tǒng)安裝完成。
[0040](5)調(diào)試完畢后，通過設(shè)置力傳感器9，可以檢測試驗過程中，約束力變化的過程，從而掌握端部約束的情況。
[0041](6)分析處理試驗數(shù)據(jù)，總結(jié)試驗現(xiàn)象。
[0042]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種自平衡式實現(xiàn)建筑試驗構(gòu)件端部約束的裝置，其特征在于:包括一試驗構(gòu)件，一用于支承所述構(gòu)件的支承框架； 一約束系統(tǒng)，包括一連接于所述框架并且位于所述構(gòu)件下方的懸臂梁，位于懸臂梁下方并且懸掛于所述構(gòu)件端部的懸掛梁； 一測量系統(tǒng)，包括一力傳感器，所述力傳感器位于所述懸臂梁與所述懸掛梁之間。2.如權(quán)利要求1所述的自平衡式實現(xiàn)建筑試驗構(gòu)件端部約束的裝置，其特征在于:所述約束系統(tǒng)還包括一扁平梁，所述扁平梁位于所述構(gòu)件端部上方并且與所述懸掛梁相連。3.如權(quán)利要求2所述的自平衡式實現(xiàn)建筑試驗構(gòu)件端部約束的裝置，其特征在于，所述扁平梁通過螺絲與所述懸掛梁相連，所述螺絲穿過所述構(gòu)件端部。4.如權(quán)利要求1所述的自平衡式實現(xiàn)建筑試驗構(gòu)件端部約束的裝置，其特征在于:所述支承框架還具有一支座，所述構(gòu)件置于所述支座上。5.如權(quán)利要求4所述的自平衡式實現(xiàn)建筑試驗構(gòu)件端部約束的裝置，其特征在于:所述支座包括墊板以及滾軸。
【專利摘要】本實用新型提供了一種自平衡式實現(xiàn)建筑試驗構(gòu)件端部約束的裝置，包括一試驗構(gòu)件，一用于支承所述構(gòu)件的支承框架；一約束系統(tǒng)，包括一連接于所述框架并且位于所述構(gòu)件下方的懸臂梁，位于懸臂梁下方并且懸掛于所述構(gòu)件端部的懸掛梁；一測量系統(tǒng)，包括一力傳感器，所述力傳感器位于所述懸臂梁與所述懸掛梁之間。
【IPC分類】G01M13/00
【公開號】CN204988711
【申請?zhí)枴緾N201520752731
【發(fā)明人】張大山, 董毓利, 房圓圓, 張建春
【申請人】華僑大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月25日