有側(cè)向約束鋼梁在單點(diǎn)加載作用下整體穩(wěn)定試驗(yàn)加載系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種跨中有側(cè)向約束鋼梁單點(diǎn)加載作用下整體穩(wěn)定承載力試驗(yàn)的加載裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于鋼材具有較高的強(qiáng)度，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面往往做的較小，所用鋼板也較薄，這導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力往往是由整體穩(wěn)定起控制作用，鋼梁也不例外。對(duì)鋼梁整體穩(wěn)定承載力的研宄是目前最具活力的方向之一。
[0003]對(duì)于如圖1所示跨中有一個(gè)側(cè)向約束并承擔(dān)集中荷載作用的簡支梁，其整體失穩(wěn)后的變形如圖1中的虛線所示。從變形圖可以看出，鋼梁在荷載作用點(diǎn)處應(yīng)能繞水平軸(X軸)、豎向軸(y軸)轉(zhuǎn)動(dòng)，并能沿豎向軸平動(dòng)，但不能繞縱軸(z軸)轉(zhuǎn)動(dòng)，亦不能沿水平軸平動(dòng)。
[0004]對(duì)此種受力形式鋼梁整體穩(wěn)定試驗(yàn)傳統(tǒng)的加載方法多采用千斤頂直接加載，具有以下缺點(diǎn):
[0005]①千斤頂與鋼梁間接觸面較大，壓緊后有很大的摩擦力，限制了鋼梁繞豎向軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0006]②鋼梁沿水平軸的平動(dòng)靠千斤頂?shù)膫?cè)向剛度約束，但千斤頂類似一懸臂構(gòu)件，側(cè)向約束剛度明顯不足；
[0007]③無法提供鋼梁繞縱軸扭轉(zhuǎn)的可靠約束。
[0008]以上缺點(diǎn)導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實(shí)用新型的目的是為解決在有側(cè)向約束鋼梁在單點(diǎn)加載作用下整體穩(wěn)定承載力試驗(yàn)研宄中，傳統(tǒng)的加載方法導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。
[0010]為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，設(shè)計(jì)了一種有側(cè)向約束鋼梁在單點(diǎn)加載作用下整體穩(wěn)定試驗(yàn)加載系統(tǒng)，其特征在于:包括試驗(yàn)鋼梁、反力架、荷載施加裝置、豎向滾動(dòng)裝置、水平滾動(dòng)裝置、水平轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和荷載采集裝置。
[0011]所述反力架包括兩根豎向、并固定于水平地面的反力柱，以及架設(shè)在兩根反力柱之間的、水平的反力梁。
[0012]試驗(yàn)鋼梁穿過反力柱之間。所述反力架的兩端各有一個(gè)支座。所述試驗(yàn)鋼梁的兩端分別支撐在這兩個(gè)支座上。
[0013]所述荷載施加裝置包括千斤頂和加載框。所述千斤頂固定在反力梁的下表面。所述千斤頂?shù)纳炜s桿垂直于水平面，其伸長方向沖下。
[0014]所述加載框是位于兩根反力柱之間的矩形金屬框，由上橫梁、下橫梁、左立柱和右立柱拼接而成。所述加載框的上端連接在所述千斤頂?shù)纳炜s桿上。所述試驗(yàn)鋼梁穿過加載框。
[0015]所述加載框的上橫梁和下橫梁上，各設(shè)置有兩個(gè)豎向滾動(dòng)裝置。所述豎向滾動(dòng)裝置由一個(gè)豎向軸承和豎向軸承保持架組成:
[0016]設(shè)置在上橫梁的豎向滾動(dòng)裝置中，所述豎向軸承保持架的下端連接在上橫梁的上表面，上端伸到上橫梁上方、并連接豎向軸承的內(nèi)圈。所述豎向軸承的軸向平行于試驗(yàn)鋼梁的長度方向。所述豎向軸承的外圈與反力柱接觸，將所述加載框限制在兩反力柱之間，所述豎向軸承能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0017]設(shè)置在下橫梁的豎向滾動(dòng)裝置中，所述豎向軸承保持架的上端連接在下橫梁的下表面，下端伸到下橫梁下方、并連接豎向軸承的內(nèi)圈。所述豎向軸承的軸向平行于試驗(yàn)鋼梁的長度方向。所述豎向軸承的外圈與反力柱接觸，將所述加載框限制在兩反力柱之間，所述豎向軸承能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0018]所述加載框的左立柱和右立柱上，各設(shè)置有兩個(gè)水平滾動(dòng)裝置。所述水平滾動(dòng)裝置由一個(gè)水平軸承、水平軸承保持架組成:
[0019]所述水平軸承保持架與所述加載框的左立柱和右立柱相連，能跟隨所述加載框一起豎向移動(dòng)，所述水平軸承保持架另一端連接水平軸承的內(nèi)圈。所述水平軸承的軸向垂直于所述試驗(yàn)梁的長度方向，并垂直向下，所述水平軸承的外圈分別于所述試驗(yàn)鋼梁的上、下翼緣接觸，并能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。所述水平滾動(dòng)裝置限制所述試驗(yàn)鋼梁的側(cè)向位移及扭轉(zhuǎn)。
[0020]所述水平轉(zhuǎn)動(dòng)裝置為一個(gè)推力圓錐滾子軸承，放置于所述試驗(yàn)鋼梁上表面中心，推力圓錐滾子軸承軸向垂直于所述試驗(yàn)鋼梁長度方向，并垂直向下，通過繞其軸向轉(zhuǎn)動(dòng)適應(yīng)所述試驗(yàn)鋼梁側(cè)向彎曲。
[0021]所述荷載采集裝置采集為一專用的力傳感器，用于采集施加在所屬試驗(yàn)鋼梁上的載荷大小。
[0022]進(jìn)一步，所述千斤頂通過上夾板和上螺桿連接在反力梁上，所述加載框通過中夾板、中螺桿連接在千斤頂伸縮桿上。
[0023]進(jìn)一步，所述豎向滾動(dòng)裝置的固定方式是:通過高強(qiáng)螺栓將豎向滾動(dòng)裝置分別連接在加載框的橫梁上。
[0024]進(jìn)一步，所述水平滾動(dòng)裝置的固定方式是:通過連接螺桿和夾板將水平滾動(dòng)裝置連接在加載框的立柱上。
[0025]進(jìn)一步，所述荷載采集裝置的固定方式是:通過下夾板、下螺桿連接于中夾板上。
[0026]進(jìn)一步，所述千斤頂、荷載采集裝置、水平轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的中心線必須重合，并與所述試驗(yàn)鋼梁豎向軸線重合。
[0027]進(jìn)一步，所述水平軸承保持架與所述加載框立柱間設(shè)置調(diào)節(jié)螺栓，用于調(diào)節(jié)左右水平軸承的間距，以適應(yīng)不同試驗(yàn)鋼梁的寬度。
[0028]本加載裝置實(shí)用新型的有益效果是:
[0029]1.所述試驗(yàn)鋼梁被水平滾動(dòng)裝置限制在加載框內(nèi)，所述加載框被豎向滾動(dòng)裝置限制在反力柱之間，從而限制了所述試驗(yàn)鋼梁的側(cè)向位移，并限制了所述試驗(yàn)鋼梁的扭轉(zhuǎn)；
[0030]2.施加荷載時(shí)，所述豎向軸滾動(dòng)承產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)、并與所述加載框、試驗(yàn)鋼梁一起向下移動(dòng)，從而釋放對(duì)實(shí)驗(yàn)鋼梁的豎向約束；
[0031]3.所述試驗(yàn)鋼梁發(fā)生側(cè)向彎曲時(shí)，所述推力圓錐滾子軸承發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)所述水平滾動(dòng)裝置的水平軸承發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而釋放對(duì)鋼梁側(cè)向彎曲的約束；
[0032]4.本加載系統(tǒng)能適應(yīng)不同截面形式、規(guī)格的試驗(yàn)鋼梁，且可以重復(fù)利用，減小試驗(yàn)成本。
【附圖說明】
[0033]圖1是鋼梁整體失穩(wěn)后的變形示意圖；
[0034]圖2是有側(cè)向約束加載系統(tǒng)立面圖；
[0035]圖3是圖2的A-A向視圖。
[0036]圖中:反力架10、反力柱11、反力梁12、荷載施加裝置20、千斤頂21、加載框22、上夾板23、中夾板24、上螺桿25、中螺桿26、豎向滾動(dòng)裝置30、豎向軸承31、豎向軸承保持架32、高強(qiáng)螺栓33、水平滾動(dòng)裝置40、水平軸承41、水平軸承保持架42、連接螺桿43、調(diào)節(jié)螺栓44、夾板45、荷載采集裝置50、力傳感器51、下螺桿52、下夾板53、水平轉(zhuǎn)動(dòng)裝置60、試驗(yàn)鋼梁70。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和實(shí)施案例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)該理解為本實(shí)用新型上述主題范圍僅限于下述實(shí)施案例。在不脫離本實(shí)用新型上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0038]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種有側(cè)向約束鋼梁在單點(diǎn)加載作用下整體穩(wěn)定試驗(yàn)加載系統(tǒng)，包括試驗(yàn)鋼梁70、反力架10、荷載施加裝置20、豎向滾動(dòng)裝置30、水平滾動(dòng)裝置40、荷載采集裝置50和水平轉(zhuǎn)動(dòng)裝置60。
[0039]所述反力架10包括兩根豎向、并固定于水平地面的反力柱11，以及架設(shè)在兩根反力柱11之間的、水平的反力梁12。
[0040]試驗(yàn)鋼梁70穿過反力柱11之間。所述反力架10的兩端各有一個(gè)支座。所述試驗(yàn)鋼梁70的兩端分別支撐在這兩個(gè)支座上。
[0041]所述荷載施加裝置20包括千斤頂21和加載框22。所述千斤頂21固定在反力梁12的下表面。所述千斤頂21的伸縮桿垂直于水平面，其伸長方向沖下。
[0042]所述加載框22是位于兩根反力柱11之間的矩形金屬框，由上橫梁、下橫梁、左立柱和右立柱拼接而成。所述加載框22的上端連接在千斤頂21的伸縮桿上。所述試驗(yàn)鋼