长梁构件纯扭转试验加载装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种长梁构件纯扭转试验加载装置，包括对置于试验梁两端上下表面的扭转上横梁和扭转下横梁，且在两个扭转下横梁的一端分别穿设有呈对角线分布的用于提供反作用力的反力架，该反力架内设有用于为扭转下横梁施加载荷的带测力传感器的千斤顶；所述扭转上横梁/扭转下横梁与试验梁上下表面之间设有用于释放试验梁纵向约束的滚动支撑；所述扭转下横梁的下方可转动连接有非对称结构的扭转支撑墩，且该转动中心与试验梁的扭转中心相重合。本实用新型专利技术试验梁的边界条件设置合理，通过确保扭转下横梁的转动中心为试验梁的扭转中心，以及采用滚动支撑释放试验梁的纵向约束来实现试验梁的扭转为绕截面扭转中心的纯扭转。

【技术实现步骤摘要】
长梁构件纯扭转试验加载装置
本技术涉及结构工程试验装置，尤其涉及一种长梁构件纯扭转试验加载装置。
技术介绍
在结构工程中，桥梁、混凝土梁等都可简化为梁构件，在风载荷和地震等复杂受力作用下，除了受到轴向力和弯矩外，还有扭矩的作用。因此，有必要对梁构件在扭矩作用下的结构性能、破坏机理进行深入研究。目前在梁构件的纯扭转试验中，当采用电液伺服作动器作为加载设备时，造价高昂。当没有电液伺服作动器作为加载设备时，一般采用普通液压千斤顶作为加载设备。而在这种情况下，加载装置较难以获得试验梁的极限承载能力，主要是因为随着试验梁扭转端的扭转角的增大，千斤顶会发生倾斜，当倾斜角度达到一定程度时，千斤顶将发生掉落。若没有设置特殊装置时，试验梁的边界条件设置不合理，试验梁的扭转不是绕梁构件截面扭转中心的纯扭转。因此，亟待解决上述问题。
技术实现思路
技术目的：本技术的目的是提供一种可保障千斤顶在加载过程中不发生倾斜且试验梁的扭转为绕截面扭转中心的纯扭转的长梁构件纯扭转试验加载装置。技术方案：为实现以上目的，本技术长梁构件纯扭转试验加载装置，包括对置于试验梁两端上下表面的扭转上横梁和扭转下横梁，且在两个扭转下横梁的一端分别穿设有呈对角线分布的用于提供反作用力的反力架，该反力架内设有用于为扭转下横梁施加载荷的带测力传感器的千斤顶；所述扭转上横梁/扭转下横梁与试验梁上下表面之间设有用于释放试验梁纵向约束的滚动支撑；所述扭转下横梁的下方可转动连接有非对称结构的扭转支撑墩，且该扭转下横梁的转动中心与试验梁的扭转中心相重合。本技术试验梁的边界条件设置合理，通过确保扭转下横梁的转动中心为试验梁的扭转中心，以及采用滚动支撑释放试验梁的纵向约束来实现试验梁的扭转为绕截面扭转中心的纯扭转。本技术采用试验梁两端同步加载，克服了千斤顶的顶升行程一般较短的缺陷，可以在有限的顶升行程内获得较大的扭转角，从而适用于试验梁长度较长的情况。其中，所述千斤顶外侧围设有位于反力架内的千斤顶防偏装置，该千斤顶防偏装置包括自上而下依次设置的与千斤顶顶端固定连接的固定板、用于限制千斤顶移动的限位架、承载千斤顶底部的无盖式防偏箱、单向铰支座和置于扭转下横梁的上表面的圆柱滚子；所述防偏箱的一相对侧面上还设有垂直于扭转下横梁的一对侧向支撑钢板。本技术通过反力架为装置提供反作用力，同时在反力架内设置千斤顶防偏装置，通过该千斤顶防偏装置保障千斤顶在随着试验梁扭转端的扭转角逐渐增大的过程中不发生倾斜，千斤顶不会发生掉落。优选的，所述防偏箱和侧向支撑钢板相接触的表面均喷有润滑剂。进一步，所述反力架包括对称设置的反力架立柱和用于连接反力架立柱的反力架横梁、反力架底座，该反力架横梁、反力架立柱和扭转下横梁围成的空间内置有千斤顶和千斤顶防偏装置；其中，所述反力架横梁与固定板相连接，所述反力架立柱的内侧与限位架和侧向支撑钢板相连接，该反力架立柱的外侧与反力架斜撑相连接。本技术的反力架是由钢板焊接而成，结构牢固，且在反力架的外侧两边对称设于反力架斜撑进一步增强反力架的支撑能力。再者，所述扭转支撑墩由钢板焊接而成的非对称式倒T型结构，该扭转支撑墩的立柱上端通过转动支座与扭转下横梁可转动连接，且该转动支座的转动中心与试验梁的扭转中心相重合，所述扭转支撑墩的横梁与地面固接；其中所述转动支座包括带弧形凸起的上半支座和与其相卡合的带弧形凹槽的下半支座，该下半支座的凹槽内设有与凹槽弧度相一致的弧形保持架，该弧形保持架内排布有若干个滚柱。本技术采用非对称结构的扭转支撑墩，通过调整扭转支撑墩的位置可自由改变加载力臂的大小，可进行多组参数的试验梁纯扭转试验；同时本技术通过转动支座实现扭转下横梁与扭转支撑墩的可转动连接，同时通过相互卡合的带弧形凸起的上半支座与带弧形凹槽的下半支座实现其转动中心与试验梁的扭转中心相重合。优选的，所述扭转上横梁和扭转下横梁均由钢板焊接而成，该扭转上横梁和扭转下横梁上设有L组上下一一对应且与试验梁尺寸相匹配的螺栓孔，并穿设双头螺栓进行连接；所述扭转下横梁的下表面设有与转动支座相匹配的M组螺栓孔；L和M均为不小于2的整数。本技术的装配式结构，可实现各部件的局部快速替换，且该装置的扭转上下横梁上设置有多组螺栓孔，有利于针对不同尺寸的试验梁展开试验研究，通用性强。再者，所述滚动支撑包括若干个由带凹槽的钢板和置于凹槽内的圆棒组成的分段式支撑结构，该滚动支撑的总长度与试验梁的宽度相一致。一种利用上述加载装置进行梁构件纯扭转试验的试验方法，包括如下步骤：(1)、备好试验梁、扭转上横梁、扭转下横梁、反力架、反力架斜撑、千斤顶、滚动支撑、扭转支撑墩、千斤顶防偏装置、限位架、防偏箱、单向铰支座和转动支座；(2)、将反力架、反力架斜撑和扭转支撑墩的底部与底面相固接，反力架斜撑与反力架相连接；(3)、将扭转下横梁、转动支座依次和扭转支撑墩相连接，调节扭转下横梁至水平；(4)、安装试验梁，并在其与扭转上横梁和扭转下横梁之间放置滚动支撑，将扭转上横梁与扭转下横梁相连接；(5)、将带测力传感器的千斤顶与千斤顶防偏装置相连接，并置于反力架内；(6)、千斤顶对扭转下横梁施加垂直向下的载荷，直至试验梁发生破坏；(7)、根据测力传感器检测出的数据计算试验梁所承受的扭矩；(8)、根据倾角仪检测出的数据计算试验梁所产生的扭转角。有益效果：与现有技术相比，本技术具有以下优点：(1)本技术试验梁的边界条件设置合理，通过确保扭转下横梁的转动中心为试验梁的扭转中心，以及采用滚动支撑释放试验梁的纵向约束来实现试验梁的扭转为绕截面扭转中心的纯扭转；(2)本技术采用试验梁两端同步加载，克服了千斤顶的顶升行程一般较短的缺陷，可以在有限的顶升行程内获得较大的扭转角，从而适用于试验梁长度较长的情况；(3)本技术通过反力架为装置提供反作用力，同时在反力架内设置千斤顶防偏装置，通过该千斤顶防偏装置保障千斤顶在随着试验梁扭转端的扭转角逐渐增大的过程中不发生倾斜，千斤顶不会发生掉落；(4)本技术采用非对称结构的扭转支撑墩，通过调整扭转支撑墩的位置可自由改变加载力臂的大小，可进行多组参数的试验梁纯扭转试验；(5)本技术通过转动支座实现扭转下横梁与扭转支撑墩的可转动连接，同时通过相互卡合的带弧形凸起的上半支座与带弧形凹槽的下半支座实现其转动中心与试验梁的扭转中心相重合；(6)本技术的装配式结构，可实现各部件的局部快速替换，且该装置的扭转上下横梁上设置有多组螺栓孔，有利于针对不同尺寸的试验梁展开试验研究，通用性强，可用于各类矩形梁构件的纯扭转试验，应用前景广阔。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术中反力架的结构示意图；图3为本技术中千斤顶防偏装置的爆炸图；图4为本技术中转动支座的爆炸图；图5为本技术中滚动支撑的结构示意图；图6(a)～6(d)为常见的试验梁的结构示意图；图7为本技术加载装置施加的扭矩计算示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术的技术方案作进一步说明。如图1所示，本技术一种长梁构件纯扭转试验加载装置，包括扭转上横梁2、扭转下横梁3、反力架4、千斤顶5、滚动支撑6、扭转支撑墩7、千斤顶防偏装置8和转动支座9。如图3所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长梁构件纯扭转试验加载装置，其特征在于：包括对置于试验梁(1)两端上下表面的扭转上横梁(2)和扭转下横梁(3)，且在两个扭转下横梁(3)的一端分别穿设有呈对角线分布的用于提供反作用力的反力架(4)，该反力架(4)内设有用于为扭转下横梁(3)施加载荷的带测力传感器(501)的千斤顶(5)；所述扭转上横梁(2)/扭转下横梁(3)与试验梁(1)上下表面之间设有用于释放试验梁纵向约束的滚动支撑(6)；所述扭转下横梁(3)的下方可转动连接有非对称结构的扭转支撑墩(7)，且该扭转下横梁(3)的转动中心与试验梁(1)的扭转中心相重合。

【技术特征摘要】
1.一种长梁构件纯扭转试验加载装置，其特征在于：包括对置于试验梁(1)两端上下表面的扭转上横梁(2)和扭转下横梁(3)，且在两个扭转下横梁(3)的一端分别穿设有呈对角线分布的用于提供反作用力的反力架(4)，该反力架(4)内设有用于为扭转下横梁(3)施加载荷的带测力传感器(501)的千斤顶(5)；所述扭转上横梁(2)/扭转下横梁(3)与试验梁(1)上下表面之间设有用于释放试验梁纵向约束的滚动支撑(6)；所述扭转下横梁(3)的下方可转动连接有非对称结构的扭转支撑墩(7)，且该扭转下横梁(3)的转动中心与试验梁(1)的扭转中心相重合。2.根据权利要求1所述的长梁构件纯扭转试验加载装置，其特征在于：所述千斤顶(5)外侧围设有位于反力架(4)内的千斤顶防偏装置(8)，该千斤顶防偏装置(8)包括自上而下依次设置的与千斤顶顶端固定连接的固定板(801)、用于限制千斤顶移动的限位架(802)、承载千斤顶底部的无盖式防偏箱(803)、单向铰支座(804)和置于扭转下横梁的上表面的圆柱滚子(805)；所述防偏箱(803)的一相对侧面上还设有垂直于扭转下横梁的一对侧向支撑钢板(806)。3.根据权利要求2所述的长梁构件纯扭转试验加载装置，其特征在于：所述防偏箱(803)和侧向支撑钢板(806)相接触的表面均喷有润滑剂。4.根据权利要求2所述的长梁构件纯扭转试验加载装置，其特征在于：所述反力架(4)包括对称设置的反力架立柱(401)和用于连接反力架立柱的反力架横梁(402)、反力架底座(403)，该反力架横梁(402)、反力架立柱(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈孔健，万水，田俊良，李遂生，刘文娟，郭英杰，施笃铮，郭理学，张建勋，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32