一种构件纯扭实验装置及纯扭实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种构件纯扭实验装置及纯扭实验方法，本装置包括固定在基础地坪上的两榀支架、两端固定在支架上端的反力梁。构件两端部固定在与基础地坪固定连接的扭转支座上，构件两端部固定连接一扭转臂，两扭转臂端部之间布置一分配梁，竖向力千斤顶下端布置在分配梁跨中处，上端与连接在反力梁上的竖向支撑接触。实验时，通过竖向力千斤顶对分配梁跨中处施加竖向轴向压力，分配梁梁端部对扭转臂产生轴向力，从而形成对构件的扭矩。本发明专利技术实验装置简单，组装方便，可循环使用。

【技术实现步骤摘要】
一种构件纯扭实验装置及纯扭实验方法
本专利技术属于建筑结构试验
，具体而言涉及一种进行混凝土构件在纯扭作用下受扭转的纯扭实验装置及方法。
技术介绍
受扭是结构构件的基本受力形式之一，若荷载、构件和支座反力不在同一平面内，构件截面上将产生扭矩。因此，在土木工程结构中，承受扭矩作用的构建普遍存在，但处于扭矩单独作用的情况并不多，大多处于复合受扭状态。例如水平曲梁、框架边梁、不对称截面的L形截面梁大多处于弯矩、剪力和扭矩共同作用下的复合受扭状态。特别是风荷载下超高层建筑装换层大梁以及地震作用下不规则结构中竖向构件复合受扭作用十分明显，在强风和地震作用下容易破坏并引起倒塌。随着我国综合国力的增长、现代建筑业的蓬勃发展，建筑结构形式越来越趋向于复杂化、高耸化、大跨化。同时我国位于世界两大地震带（环太平洋地震带和欧亚地震带）之间，东南沿海地区每年受台风影响显著，这就对结构形式复杂的建筑提出了更高要求。因此，对结构构件在纯扭下的受扭性能进行试验研究和理论分析有着重要的实际意义和广阔的工程应用前景。目前，单独研究构件的受纯扭试验比较多，但大多试验方法较复杂，而且对实验装置的要求也很高。因此，专利技术了一种研究结构构件在纯扭作用下的简单有效的实验装置及简单可行的实验方法，有利于更好研究及发展建筑结构中受扭构件的受力机理和破坏特征，有利于科学合理、经济可靠的设计受扭构件，确保结构安全。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简单易实现的科学进行矩形截面混凝土构件受纯扭作用的实验装置和方法，可以应用于建筑结构试验中，准确的观测构件在荷载作用下的受力性能。了解构件破坏的特征，很方便的测量构件各部分的应变及构件变形。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：提供了一种构件纯扭实验装置，包括两端部裹碳纤维布18的构件1、扭转支座2、扭转臂与构件之间垫板4、扭转臂6、分配梁与扭转臂端之间垫板7、分配梁8、加载垫板9、竖向力千斤顶10、竖向支撑部件11、夹板12、反力梁14、支架15、第一位移计16、第二位移计17和数据采集设备，其中，所述支架15和扭转支座2分别固定在基础地坪上，所述反力梁14的两端固定在所述支架15的上端；所述扭转支座2分别相互平行地安装在所述构件1的两端部下方，所述扭转臂6分别相互平行地安装在所述构件1的两端部上方，所述构件1的两端部分别位于所述扭转支座2和扭转臂6的跨中位置处并分别垂直于所述扭转支座2和扭转臂6，所述扭转臂与构件之间垫板4分别设置在所述扭转臂6和构件1之间；所述分配梁8的两端分别设置在所述两个扭转臂6斜对的两个端部的上方，所述分配梁与扭转臂端之间垫板7设置在所述扭转臂6和分配梁8之间，所述分配梁8的跨中位置处从下至上依次竖直地设置所述加载垫板9、竖向力千斤顶10和竖向支撑部件11；所述竖向支撑部件11的上端通过夹板12固定于所述反力梁14跨中位置处；所述第一位移计16和第二位移计17分别设置在所述扭转臂6的另外两个斜对的端部上，并与所述数据采集设备相连。进一步地，所述扭转支座2包括扭转支座上部分和扭转支座下部分，所述扭转支座上部分包括一块矩形钢板和一块弧形钢板，所述弧形钢板固定在所述矩形钢板的下方；所述扭转支座下部分的上端面开设一内置有滚轮的弧形凹槽，所述扭转支座上部分的弧形钢板能转动地设置在所述弧形凹槽上部，；所述扭转臂（6）沿长度方向中心轴线与扭转支座（2）上部分的中心轴线在同一竖直面上。进一步地，所述扭转臂6由两端短矩形钢管和中间长矩形钢管组成，所述两端短矩形钢管垂直地焊接在所述中间长矩形钢管的两端，所述扭转臂6斜对的两个端部处的短矩形钢管的上端部布置有所述分配梁与扭转臂端之间垫板7。进一步地，所述分配梁8是工字梁，所述分配梁8的端部水平布置于所述扭转臂6端部的分配梁与扭转臂端之间垫板7上，其跨中位置与所述构件（1）的跨中位置在同一竖直线上；所述扭转臂6和分配梁8均水平设置。进一步地，所述竖向支撑部件11由四个钢板首尾顺次焊接形成的矩形钢筒，所述矩形钢筒的上端焊接一固定在所述反力梁14上的钢板，所述矩形钢筒的下端焊接一与所述竖向力千斤顶10均匀接触的方形钢板。进一步地，所述扭转支座2、构件1、扭转臂与构件之间垫板4和扭转臂6通过螺栓5固定连接在一起。进一步地，所述竖向支撑部件11上端用夹板12和竖向支撑固定螺栓13固定于反力梁14跨中位置处。本专利技术还提供了采用上述构件纯扭实验装置进行纯扭实验的方法，包括以下步骤：1）通过所述竖直千斤顶10向分配梁8跨中处施加轴向压力，进而所述分配梁8两端对扭转臂6产生等值轴向力，所述等值轴向力传递到所述构件1两端，使构件1处于纯扭作用下；2）采用分级加载方式，不断采集实验数据，直至构件1被破坏；3）将所述第一位移计16的读数与第二位移计位移计17的读数的差值除以所述第一位移计（16）和第二位移计（17）分别到所述构件（1）沿长度方向的对称面的垂直距离之和，从而测量出构件1的扭转角。附图说明图1为试验加载装置前视图。图2为试验加载装置平面图，从图1的A-A方向剖切位置与透射方向得到正投影图。图3为图1的B-B方向剖切位置与透射方向得到正投影图。图4为扭转支座上部分的正立面图；图5为扭转支座上部分的侧立面图；图6为扭转支座上部分的俯视图；图7为扭转支座下部分的正立面图；图8为扭转支座下部分的侧立面图；图9为扭转支座下部分的俯视图；图10为扭转臂的正立面图；图11为扭转臂的侧立面图；图12为扭转臂的俯视图；图13为分配梁俯视图；图14为分配梁截面图；图15为分配梁侧视图；图16为竖向支撑的正立面图；图17为竖向支撑的俯视图；其中：1、构件，2、扭转支座，3、地锚螺栓，4、扭转臂与构件之间垫板，5、固定构件螺栓，6、扭转臂，7、分配梁与扭转臂端之间垫板，8、分配梁，9、加载垫板，10、竖直千斤顶，11、竖向支撑部件，12、夹板，13、固定竖向支撑螺栓，14、反力梁，15、支架，16、第一位移计，17、第二位移计，18、碳纤维布。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例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。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。本专利技术中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。本专利技术中所述的“内、外”的含义指的是相对于设备本身而言，指向设备内部的方向为内，反之为外，而非对本专利技术的装置机构的特定限定。本专利技术中所述的“左、右”的含义指的是阅读者正对附图时，阅读者的左边即为左，阅读者的右边即为右，而非对本专利技术的装置机构的特定限定。本专利技术中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。本实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种构件纯扭实验装置，其特征在于，包括两端部裹碳纤维布（18）的构件（1）、扭转支座（2）、扭转臂与构件之间垫板（4）、扭转臂（6）、分配梁与扭转臂端之间垫板（7）、分配梁（8）、加载垫板（9）、竖向力千斤顶（10）、竖向支撑部件（11）、夹板（12）、反力梁（14）、支架（15）、第一位移计（16）、第二位移计（17）和数据采集设备，其中，所述支架（15）和扭转支座（2）分别固定在基础地坪上，所述反力梁（14）的两端固定在所述支架（15）的上端；所述扭转支座（2）分别相互平行地安装在所述构件（1）的两端部下方，所述扭转臂（6）分别相互平行地安装在所述构件（1）的两端部上方，所述构件（1）的两端部分别位于所述扭转支座（2）和扭转臂（6）的跨中位置处并分别垂直于所述扭转支座（2）和扭转臂（6），所述扭转臂与构件之间垫板（4）分别设置在所述扭转臂（6）和构件（1）之间；所述分配梁（8）的两端分别设置在所述两个扭转臂（6）斜对的两个端部的上方，所述分配梁与扭转臂端之间垫板（7）设置在所述扭转臂（6）和分配梁（8）之间，所述分配梁（8）的跨中位置处从下至上依次竖直地设置所述加载垫板（9）、竖向力千斤顶（10）和竖向支撑部件（11）；所述竖向支撑部件（11）的上端通过夹板（12）固定于所述反力梁（1）（4）跨中位置处；所述第一位移计（16）和第二位移计（17）分别设置在所述扭转臂（6）的另外两个斜对的端部上，并与所述数据采集设备相连。...

【技术特征摘要】
1.一种构件纯扭实验装置，其特征在于，包括两端部裹碳纤维布(18)的构件(1)、扭转支座(2)、扭转臂与构件之间垫板(4)、扭转臂(6)、分配梁与扭转臂端之间垫板(7)、分配梁(8)、加载垫板(9)、竖向力千斤顶(10)、竖向支撑部件(11)、夹板(12)、反力梁(14)、支架(15)、第一位移计(16)、第二位移计(17)和数据采集设备，其中，所述支架(15)和扭转支座(2)分别固定在基础地坪上，所述反力梁(14)的两端固定在所述支架(15)的上端；所述扭转支座(2)分别相互平行地安装在所述构件(1)的两端部下方，所述扭转臂(6)分别相互平行地安装在所述构件(1)的两端部上方，所述构件(1)的两端部分别位于所述扭转支座(2)和扭转臂(6)的跨中位置处并分别垂直于所述扭转支座(2)和扭转臂(6)，所述扭转臂与构件之间垫板(4)分别设置在所述扭转臂(6)和构件(1)之间；所述分配梁(8)的两端分别设置在所述两个扭转臂(6)斜对的两个端部的上方，所述分配梁与扭转臂端之间垫板(7)设置在所述扭转臂(6)和分配梁(8)之间，所述分配梁(8)的跨中位置处从下至上依次竖直地设置所述加载垫板(9)、竖向力千斤顶(10)和竖向支撑部件(11)；所述竖向支撑部件(11)的上端通过夹板(12)固定于所述反力梁(14)跨中位置处；所述第一位移计(16)和第二位移计(17)分别设置在所述扭转臂(6)的另外两个斜对的端部上，并与所述数据采集设备相连；所述扭转支座(2)包括扭转支座上部分和扭转支座下部分，所述扭转支座上部分包括一块矩形钢板和一块弧形钢板，所述弧形钢板固定在所述矩形钢板的下方；所述扭转支座下部分的上端面开设一内置有滚轮的弧形凹槽，所述扭转支座上部分的弧形钢板能转动地设置在所述弧形凹槽上部；所述扭转臂(6)沿长度方向中心轴线与扭转支座(2)上部分的中心轴线在同一竖直面上；所述竖向支撑部件(11)上端用夹板(12)和竖向支撑固定螺栓(13)固定于反力梁(14)跨中位置处；所述扭转臂(6)由两端短矩形钢管和中间长矩形钢管组成，所述两端短矩形钢管垂直地焊接在所述中间长矩形钢管的两端，所述扭转臂(6)斜对的两个端部处的短矩形钢管的上端部布置有所述分配梁与扭转臂端之间垫板(7)；所述分配梁(8)是工字梁，所述分配梁(8)的端部水平布置于所述扭转臂(6)端部的分配梁与扭转臂端之间垫板(7)上，其跨中位置与所述构件(1)的跨中位置在同一竖直线上；所述扭转臂(6)...

【专利技术属性】
技术研发人员：周继凯，王石付，陈徐东，赵夕瑶，汪志强，钱萍萍，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32