一种自动控制轴心受力构件往复荷载加载装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于钢结构建筑领域，具体涉及一种自动控制轴心受力构件往复荷载加载装置及使用方法。包括外部框架固定装置，外部框架固定装置上设有用于对待测试件加载的试件加载装置，试件加载装置上连接有数据采集系统；外部框架固定装置上设有第二横梁和第三横梁；试件加载装置包括水平作动器、水平荷载传感器和连接杆，水平作动器和水平荷载传感器分别与数据采集系统连接，左端与第二横梁固定连接，右端通过第一连接铰与待测试件的左端连接，待测试件的右端与水平荷载传感器固定连接，水平荷载传感器与连接杆相对转动连接，连接杆通过第二连接铰与第三横梁铰接；水平作动器、待测试件、水平荷载传感器和连接杆同轴且水平，构造简单，便于运输和安放。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢结构建筑领域，具体涉及一种自动控制轴心受力构件往复荷载加载装置及使用方法。
技术介绍
在钢结构领域中，轴心受力构件广泛的应用于各种承重钢结构，如屋架，托架，塔架，网架，网壳等各种类型的平面或空间格构式体系以及支撑系统中。其静力和滞回性能的好坏对整体结构的抗震性能有很大影响，准确测试轴心受力构件的静力和滞回性能对反映结构的变形特征、刚度退化及能量消耗方面具有重要意义。以往对轴心受力构件的静力和滞回性能方面的研究主要都是在高校的专业实验室进行，由于实验加载装置不便于移动和运输的特点，存在一定局限性，在施工现场和某些特定环境下无法对构件进行测试。目前，很少有一种专业的便携式轴心受力构件自动加载装置，同时又由于轴心受力构件存在初弯曲和初偏心等初始缺陷以及缺乏相应的侧向支撑，在加载过程中很容易使构件的局部破坏先发生在整体破坏之前，导致实验精度和结果受到很大影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种自动控制轴心受力构件往复荷载加载装置及使用方法。该装置构造简单，便于运输和安放，只需要局部的拆卸和组装，即可在施工现场或某些特定环境下使用，同时又可以有效的保证测试的精度。一种自动控制轴心受力构件往复荷载加载装置，包括外部框架固定装置，外部框架固定装置上设有用于对待测试件加载的试件加载装置，试件加载装置上连接有数据采集系统；外部框架固定装置上设有可拆卸且相互平行的第二横梁和第三横梁；试件加载装置包括水平作动器、水平荷载传感器和连接杆，水平作动器和水平荷载传感器分别与数据采集系统连接，水平作动器的左端与第二横梁固定连接，右端通过第一连接铰与待测试件的左端连接，待测试件的右端与水平荷载传感器固定连接，水平荷载传感器与连接杆相对转动连接，连接杆通过第二连接铰与第三横梁铰接；水平作动器、待测试件、水平荷载传感器和连接杆同轴且水平。所述水平荷载传感器的右端设有内螺纹，连接杆的左端设有与该内螺纹配合的外螺纹，水平荷载传感器与连接杆通过内、外螺纹相对转动连接。所述外部框架固定装置上设有第四横梁，第四横梁上设有试件固定装置，试件固定装置用于夹持待测试件，防止待测试件在加载过程中由于偏心等因素发生平面外失稳。所述试件固定装置包括用于夹持待测试件的滑动夹具、双向丝杠和固定在第四横梁上的连接板，连接板上贯通开设燕尾形滑槽，燕尾形滑槽的开设方向与待测试件的轴线垂直；滑动夹具包括对称的左滑动夹具和右滑动夹具，滑动夹具的下端为与燕尾形滑槽相适配的滑块且设置在燕尾形滑槽内，左滑动夹具和右滑动夹具上分别连接有左推杆和右推杆；双向丝杠的两端分别配合设置有第一连接螺母和第二连接螺母，第一连接螺母和第二连接螺母分别与左推杆和右推杆连接，通过旋转双向丝杠，使左滑动夹具和右滑动夹具同步相向或相背移动。所述滑动夹具设置在待测试件的中部，滑动夹具中心开设有与待测试件横截面相适配用于夹持待测试件的凹槽，凹槽的轴心与待测试件同轴。所述外部框架固定装置包括并排设置的工字型钢梁承台，工字型钢梁承台左右两侧分别连接有梯形水平反力架和三角形反力架，第二横梁的两端分别与并排的梯形水平反力架连接，第三横梁的两端分别与并排的三角形反力架连接，工字型钢梁承台上在梯形水平反力架和三角形反力架之间设有立柱，同侧的立柱与梯形水平反力架之间通过第一横梁连接，第一横梁与工字型钢梁承台平行且设置在立柱的上端，并排的立柱之间连接有第四横梁。所述第一横梁、第二横梁、第三横梁、第四横梁和立柱均为工字型横梁，工字型钢梁承台、第一横梁与第四横梁的翼板均上下设置，第二横梁、第三横梁和立柱的翼板均左右设置，第四横梁的两端与立柱的腹板连接，第二横梁的两端与梯形水平反力架上的第一立柱的腹板连接。所述梯形水平反力架内设有对梯形水平反力架施加预应力的预应力钢索，预应力钢索的上端与梯形水平反力架的上横梁连接，下端与工字型钢梁承台连接。所述数据采集系统包括电脑、液压油源、控制器和多通道应变采集仪，液压油源通过液压油管与水平作动器相连，控制器的输出端通过四芯导线分别与水平作动器的控制端及液压油源的控制端相连接，水平荷载传感器的输出端与多通道应变采集仪的输入端相连接，多通道应变采集仪的输出端与电脑相连接。一种自动控制轴心受力构件往复荷载加载装置的使用方法，在使用时，包括如下步骤，步骤一，先将外部框架固定装置放置在水平地面上，并将第二横梁安装在外部框架固定装置上；步骤二：再将水平作动器的左端与第二横梁固定连接，右端通过第一连接铰与待测试件的左端连接，待测试件的右端与水平荷载传感器固定连接，水平荷载传感器与连接杆相对转动连接，连接杆通过第二连接铰与第三横梁铰接，再将第三横梁安装在外部框架固定装置上，使水平作动器、待测试件、水平荷载传感器和连接杆同轴；步骤三，再将水平作动器和水平荷载传感器分别与数据采集系统连接；步骤四，方需要测试时，通过数据采集系统控制水平作动器施加水平荷载至试件破坏，并采集过程中的水平力和位移；根据所记录的水平力与水平力作用点处的水平位移，绘出待测试件的荷载-位移曲线。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的自动控制轴心受力构件往复荷载加载装置通过设置外部框架固定装置，将试件加载装置安装在外部框架固定装置上，由于外部框架固定装置属于整体可移动的装置，因此使得本专利技术便于运输和安放，通过在外部框架固定装置上可拆卸设置第二横梁和第三横梁，水平作动器的左端与第二横梁固定连接，右端通过第一连接铰与待测试件的左端连接，待测试件的右端与水平荷载传感器固定连接，水平荷载传感器与连接杆相对转动连接，连接杆通过第二连接铰与第三横梁铰接，水平作动器、待测试件、水平荷载传感器和连接杆同轴，水平作动器和水平荷载传感器分别与数据采集系统连接；通过将第二横梁和第三横梁与外部框架固定装置设置为可拆卸式的，因此便于本专利技术的拆卸和重新组装，通过上述两处铰连接，保证了水平作动器、待测试件、水平荷载传感器连接后的同轴度，使得待测试件保持为二力杆件，只承受水平轴向力，通过将水平荷载传感器与连接杆相对转动连接，当在加载过程中发生轻微扭转时，由于该转动连接能够有效的将产生的扭矩卸载掉，避免了在加载过程中待测试件受到剪应力，干扰实验结果；在使用时，通过数据采集系统准确控制水平作动器施加水平荷载。因此，解决了轴心受力构件的静力和滞回性能只能在高校的专业实验室进行的缺陷，使得在施工现场在和某些特定环境下能够对构件进行测试，而且又能够有效的保证测试的精度。进一步的，本专利技术通过将水平荷载传感器的右端设为内螺纹，连接杆的左端设置与该内螺纹配合的外螺纹，水平荷载传感器与连接杆通过内、外螺纹相对转动连接，通过内、外螺纹结构不仅保证了待测试件避免受到扭矩的干扰，而且，当待测试件的长度有变化时，还能够通过该内、外螺纹结构消除待测试件的长度差对安装的影响。进一步的，本专利技术通过在外部框架固定装置上设置第四横梁，第四横梁上设置试件固定装置，在加载过程中通过试件固定装置夹持待测试件，能够防止待测试件在加载过程中由于偏心等因素发生平面外失稳。进一步的，本专利技术的试件固定装置通过设置与待测试件的轴线垂直的燕尾形滑槽，燕尾形滑槽上设置用于夹持待测试件的滑动夹具，再通过设置双向丝杠来使得左滑动夹具和右滑动夹具同步相向或相背移动来夹持待测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动控制轴心受力构件往复荷载加载装置，其特征在于，包括外部框架固定装置，外部框架固定装置上设有用于对待测试件(13)加载的试件加载装置，试件加载装置上连接有数据采集系统；外部框架固定装置上设有可拆卸且相互平行的第二横梁(11)和第三横梁(11‑1)；试件加载装置包括水平作动器(12)、水平荷载传感器(14)和连接杆(15)，水平作动器(12)和水平荷载传感器(14)分别与数据采集系统连接，水平作动器的左端与第二横梁(11)固定连接，右端通过第一连接铰(16)与待测试件(13)的左端连接，待测试件(13)的右端与水平荷载传感器(14)固定连接，水平荷载传感器(14)与连接杆(15)相对转动连接，连接杆通过第二连接铰(16‑1)与第三横梁(11‑1)铰接；水平作动器(12)、待测试件(13)、水平荷载传感器(14)和连接杆(15)同轴且水平。

【技术特征摘要】
1.一种自动控制轴心受力构件往复荷载加载装置，其特征在于，包括外部框架固定装置，外部框架固定装置上设有用于对待测试件(13)加载的试件加载装置，试件加载装置上连接有数据采集系统；外部框架固定装置上设有可拆卸且相互平行的第二横梁(11)和第三横梁(11-1)；试件加载装置包括水平作动器(12)、水平荷载传感器(14)和连接杆(15)，水平作动器(12)和水平荷载传感器(14)分别与数据采集系统连接，水平作动器的左端与第二横梁(11)固定连接，右端通过第一连接铰(16)与待测试件(13)的左端连接，待测试件(13)的右端与水平荷载传感器(14)固定连接，水平荷载传感器(14)与连接杆(15)相对转动连接，连接杆通过第二连接铰(16-1)与第三横梁(11-1)铰接；水平作动器(12)、待测试件(13)、水平荷载传感器(14)和连接杆(15)同轴且水平。2.根据权利要求1所述的一种自动控制轴心受力构件往复荷载加载装置，其特征在于，所述水平荷载传感器(14)的右端设有内螺纹，连接杆(15)的左端设有与该内螺纹配合的外螺纹，水平荷载传感器(14)与连接杆(15)通过内、外螺纹相对转动连接。3.根据权利要求1所述的一种自动控制轴心受力构件往复荷载加载装置，其特征在于，所述外部框架固定装置上设有第四横梁(11-2)，第四横梁(11-2)设置在上设有试件固定装置，试件固定装置用于夹持待测试件(13)，防止待测试件在加载过程中由于偏心等因素发生平面外失稳。4.根据权利要求3所述的一种自动控制轴心受力构件往复荷载加载装置，其特征在于，所述试件固定装置包括用于夹持待测试件(13)的滑动夹具、双向丝杠(22)和固定在第四横梁上的连接板(19)，连接板(19)上贯通开设燕尾形滑槽(19-1)，燕尾形滑槽(19-1)的开设方向与待测试件(13)的轴线垂直；滑动夹具包括对称的左滑动夹具(20-1)和右滑动夹具(20-2)，滑动夹具的下端为与燕尾形滑槽(19-1)相适配的滑块且设置在燕尾形滑槽(19-1)内，左滑动夹具(20-1)和右滑动夹具(20-2)上分别连接有左推杆(21)和右推杆(21-1)；双向丝杠(22)的两端分别配合设置有第一连接螺母(23)和第二连接螺母(23-1)，第一连接螺母(23)和第二连接螺母(23-1)分别与左推杆(21)和右推杆(21-1)连接，通过旋转双向丝杠(22)，使左滑动夹具(20-1)和右滑动夹具(20-2)同步相向或相背移动。5.根据权利要求4所述的一种自动控制轴心受力构件往复荷载加载装置，其特征在于，所述滑动夹具设置在待测试件(13)的中部，滑动夹具中心开设有与待测试件(13)横截面相适配用于夹持待测试件的凹槽，凹槽的轴心与待测试件(13)同轴。6.根据权利要求1所述的一种自动控制轴心受力构件往复荷载加载装置，其特征在于，所述外部框架固定装置包括并排设置的工字型钢梁承台(5)，工字型钢梁承台(5)左右两侧分别连接有梯形水平反...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊芬，战宇皓，程锦鹏，谢坚，李宝琪，闫西峰，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61