多点均布加载柔性连接空间多级分配梁系统及其实施方法技术方案

一种多点均布加载柔性连接空间多级分配梁系统，由多层分配梁构成，由上及下，第一层由一根分配梁构成，第二层由两根分配梁构成，其余层分配梁数量依次倍增；每层分配梁之间相互平行，且与相邻层分配梁之间相互垂直，相邻层分配梁通过销轴支座实现柔性连接；每根分配梁上表面中间位置通过一个销轴支座与其上一层分配梁相连接，下表面两端各通过一个销轴支座与其下一层分配梁相连；底层分配梁下表面的销轴支座与试件相连，顶层分配梁上表面的销轴支座与加载装置相连。本发明专利技术可实现多点均布加载，使集中力的分配由线拓展至面，并且在加载过程中不会因试验模型的破坏或者大变形而发生塌落，提高了模型平面加载试验的操作便捷性与安全性。

【技术实现步骤摘要】
多点均布加载柔性连接空间多级分配梁系统及其实施方法
本专利技术涉及一种多点均布加载柔性连接空间多级分配梁系统及其实施方法，属于土木工程

技术介绍
与传统的钢筋混凝土结构相比，钢结构具有绿色环保、抗震性能好、施工速度快、材料可回收利用等特点。随着国民经济的飞速发展，我国钢产量已跃居世界首位，国内钢结构产业也得到快速发展。但与发达国家相比，我国钢结构建筑占钢产量的比重仍明显偏低，同时，我国建筑结构在节能降耗(可循环)、工业化生产、大企业集团运营，产品标准化、系列化、通用化等方面仍存在明显差距。我国正处于工业化和城镇化快速发展阶段，年项目建设工程量庞大，资源消耗严重，环境恶化压力巨大，发展绿色建筑已被列为国家中长期科学和技术发展规划纲要中重点领域中的优先主题，因此，大力发展绿色环保、抗震性能优异的钢结构建筑符合我国基本国情，对节约资源和能源，减少环境污染，促进社会可持续发展具有重要意义，同时也是加快我国建筑产业化、工业化的一条有效途径。钢结构受力复杂，大多钢结构试验需要精准模拟钢构件的受力情况，因此钢结构试验对加载装置有着更严格的要求。现阶段，加载试验中一个加载装置只能提供单个集中力的施加，因而对于多点均布加载，需要通过增设分配梁进行力的分配。现有的常规一级分配梁结构如图1所示，该分配梁02通常由一根钢梁加垫块03组合而成。仅能将千斤顶01施加的集中力分配成直线上几个点的均布加载。但对于大面积构件所需的平面内多点均布加载将无法实现。而且常规分配梁在实验即将结束时，可能会因实验构件的破坏或大变形而发生塌落，进而对实验场地造成一定破坏。进而，已知的一种新型多级分配梁试验装置，是在试验梁与试验压力机之间通过铰支座叠加多级分配梁，只是从垂直单一方向上增加了分配梁的厚度，以防止试验过程中分配梁发生弯曲变形，而分配梁在试验梁的作用面积不变，所以同样不适用于大面积构件所需的平面内多点均布加载。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述不足，本专利技术提供一种多点均布加载柔性连接空间多级分配梁系统及其实施方法，实施操作简单，可实现加载试验中大面积、大跨度试件或结构的平面内多点均布加载，降低试验过程中平面内加载不均匀的问题；还可有效避免实验过程中，因实验试件破坏或大变形而导致分配梁塌落的问题，进而有效保护实验场地，提高实验操作的便捷性与安全性。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种多点均布加载柔性连接空间多级分配梁系统，设置于加载装置和试件之间，该空间多级分配梁系统由多层分配梁构成，由上及下，第一层由一根分配梁构成，第二层由两根分配梁构成，第三层由四根分配梁构成，其余层分配梁数量依次倍增；每层分配梁之间相互平行，且与相邻层分配梁之间相互垂直，相邻层分配梁通过销轴支座连接；每根分配梁上表面中间位置通过一个销轴支座与其上一层分配梁相连接，下表面两端各通过一个销轴支座与其下一层分配梁相连；底层分配梁下表面的销轴支座与试件相连，顶层分配梁上表面的销轴支座与加载装置相连。一种多点均布加载柔性连接空间多级分配梁系统的实施方法，包括以下步骤：步骤1，将三T型支座板通过螺栓安装在各根分配梁的上表面板中间位置，双T型支座板通过螺栓对称安装在各根分配梁下表面板两端部位置，螺栓拧紧；步骤2，将三T型支座板与底层分配梁下表面的双T型支座板通过双头螺栓进行连接，将底层分配梁平行摆正，带椭圆形螺栓孔的一端同侧放置；步骤3，将上一层分配梁下表面两端部的双T支座板通过双头螺栓分别与两根底层分配梁上表面中部的三T型支座板进行连接，上一层分配梁带椭圆形螺栓孔的一端同侧放置；步骤4，重复步骤3，直至整个空间多级分配梁组装完成，组装完成后，将双T型支座板与顶层分配梁上表面中部的三T型支座板通过双头螺栓进行连接；步骤5，将组装好的空间多级分配梁，放至所需安装位置，将顶层分配梁上表面的销轴支座与加载装置进行螺栓连接，将底层分配梁下表面的销轴支座与试件进行螺栓连接；步骤6，实验开始前，将各根分配梁椭圆形螺栓孔对应的螺栓稍微放松；此后开始试验加载，试验结束后由底层至顶层逐层拆除分配梁系统。相比现有技术，本专利技术的一种多点均布加载柔性连接空间多级分配梁系统及其实施方法，通过自上而下数量的倍增的分配梁构件形成多层分配梁，并且通过销轴支座实现内部有效连接，在空间上构建起了分配面上的多点均布加载，其实施操作简单，可实现加载试验中大面积、大跨度试件或结构的平面内多点均布加载，其包含多种组合方式，可通过一个或少个加载器实现2～16个点的均布加载，降低了试验过程中平面内加载不均匀的问题。同时空间多级分配梁系统的顶、底部销轴支座可分别与加载装置及实验试件进行连接，保证了该系统的整体性，可有效避免实验过程中，因实验试件破坏或大变形而导致分配梁塌落的问题，进而有效保护实验场地，提高了实验操作的便捷性与安全性。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是现有技术中常规一级分配梁的结构示意图。图2是本专利技术一个实施例的结构示意图。图3a是图2中分配梁的主视图。图3b是图3a中A-A处的剖面图。图4是图2中销轴支座的结构示意图。图5a是图4中双T型支座板的主视图。图5b是图5a的仰视图，主要用于示出支座顶板的结构。图5c是图5a的左视图，主要用于示出上悬臂端板的结构。图6a是图4中三T型支座板的主视图。图6b是6a的仰视图，主要用于示出支座底板的结构。图6c是的左视图，主要用于示出下悬臂端板的结构。图中：01、千斤顶；02、分配梁；03、垫块；2、分配梁；2-1、工字型钢梁，2-1-1、腹板；2-1-2、上翼缘；2-1-3、下翼缘；2-2、上圆形螺栓孔，2-3、下圆形螺栓孔，2-4、椭圆螺栓孔；3、销轴支座；3-1、双T型支座板；3-1-1、支座顶板；3-1-2、上悬臂端板；3-1-3、支座顶板螺栓孔；3-1-4、上悬臂端板螺栓孔；3-2、三T型支座板；3-2-1、支座底板；3-2-2、下悬臂端板；3-2-3、支座底板螺栓孔；3-2-4、下悬臂端板螺栓孔；3-3、双头螺栓。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。图2至图6c示出了本专利技术一个较佳的实施例的结构示意图，图1中的一种多点均布加载柔性连接空间多级分配梁系统，由多层例如1～4层的分配梁2通过销轴支座3与特定分布螺栓孔(特定分布螺栓孔的含义包括以下分配梁2上的上圆形螺栓孔2-2、下圆形螺栓孔2-3及椭圆形螺栓孔2-4的具体设置)实现柔性连接，成为一个整体，分配梁2与销轴支座3可在工厂进行批量生产，作为优选，所述销轴支座3与分配梁2通过螺栓进行连接，螺栓直径不小于10mm。每层分配梁2之间相互平行，与相邻层分配梁2之间相互垂直；由上及下，第一层由一根分配梁2构成，第二层由两根分配梁2构成，第三层由四根分配梁2构成，第四层由八根分配梁2构成，其余层分配梁2数量依次倍增。最终组建成一种平面内多点均布加载柔性连接、防塌落的空间多级分配梁系统，对拓宽该类加载装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多点均布加载柔性连接空间多级分配梁系统，设置于加载装置和试件之间，其特征是：该空间多级分配梁系统由多层分配梁(2)构成，由上及下，第一层由一根分配梁(2)构成，第二层由两根分配梁(2)构成，第三层由四根分配梁(2)构成，其余层分配梁(2)数量依次倍增；每层分配梁(2)之间相互平行，且与相邻层分配梁(2)之间相互垂直，相邻层分配梁(2)通过销轴支座(3)连接；每根分配梁(2)上表面中间位置通过一个销轴支座(3)与其上一层分配梁(2)相连接，下表面两端各通过一个销轴支座(3)与其下一层分配梁(2)相连；底层分配梁(2)下表面的销轴支座(3)与试件相连，顶层分配梁(2)上表面的销轴支座(3)与加载装置相连。

【技术特征摘要】
1.一种多点均布加载柔性连接空间多级分配梁系统，设置于加载装置和试件之间，其特征是：该空间多级分配梁系统由多层分配梁(2)构成，由上及下，第一层由一根分配梁(2)构成，第二层由两根分配梁(2)构成，第三层由四根分配梁(2)构成，其余层分配梁(2)数量依次倍增；每层分配梁(2)之间相互平行，且与相邻层分配梁(2)之间相互垂直，相邻层分配梁(2)通过销轴支座(3)连接；每根分配梁(2)上表面中间位置通过一个销轴支座(3)与其上一层分配梁(2)相连接，下表面两端各通过一个销轴支座(3)与其下一层分配梁(2)相连；底层分配梁(2)下表面的销轴支座(3)与试件相连，顶层分配梁(2)上表面的销轴支座(3)与加载装置相连。2.根据权利要求1所述的一种多点均布加载柔性连接空间多级分配梁系统，其特征是：所述分配梁(2)上表面的中间位置设有与销轴支座(3)连接的螺栓孔洞，其下表面的一端沿中线等间距设有与销轴支座(3)连接的两排圆形螺栓孔，另一端沿中线设有与销轴支座(3)连接的两排椭圆形螺栓孔(2-4)。3.根据权利要求1或2所述的一种多点均布加载柔性连接空间多级分配梁系统，其特征是：所述的销轴支座(3)主要由双T型支座板(3-1)、三T型支座板(3-2)以及双头螺栓(3-3)构成，双T型支座板(3-1)与三T型支座板(3-2)相对插设后通过双头螺栓(3-3)加螺母连接成整体。4.根据权利要求3所述的一种多点均布加载柔性连接空间多级分配梁系统，其特征是：所述的双T型支座板(3-1)由支座顶板与两个上悬臂端板组合而成，支座顶板为方形板，方形板的四个角部各设有一个支座顶板螺栓孔(3-1-3)；两个上悬臂端板的尺寸、规格相同，均为盾形，一端为弧形，另一端平直，在上悬臂端板的圆弧端设有一个上悬臂端板螺栓孔(3-1-4、)，上悬臂端板的平直端与支座顶板下表面相连，两个上悬臂端板存在间距、平行布置在支座顶板的下表面中部，且与支座顶板相互垂直。5.根据权利要求4所述的一种多点均布加载柔性连接空间多级分配梁系统，其特征是：所述的三T型支座板(3-2)由支座底板(3-2-1)与三个下悬臂端板(3-2-2)组合而成，支座底板(3-2-1)为方形板，方形板的四个角部各设有一个支座底板螺栓孔(3-2-3)；三个下悬臂端板(3-2-2)的尺寸、规格相同，均为盾形，一端为弧形，另一端平直，下悬臂端板(3-2-2)的厚度较双T型支座板(3-1)的上悬臂端板的厚度小1～20mm，同时比双T型支座板(3-1)两上悬臂端板的间距小1～50mm；下悬臂端板(3-2-2)的圆弧端设有一个下悬臂端板螺栓孔(3-2-4)，下悬臂端板(3-2-2)的平直端与支座底板(3-2-1)上表面相连，三个下悬臂端板(3-2-2)等间距、平行布置在支座底板(3-2-1)的上表面中部，且与支座底板(3-2-1)相互垂直，两相邻下悬臂端板(3-2-2)间距较双T型支座板(3-1)上悬臂端板的厚度大1～50mm。6.根据权利要求5所述的一种多点均布加载柔性连接空间多级分配梁系统，其特征是：所述的双头螺栓(3-3)由合...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，王强，叶继红，赵庆阳，彭基仙，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32