一种用于模拟桥梁节段模型中等效节点荷载的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于模拟桥梁节段模型中等效节点荷载的装置，包括一对混凝土支座，支撑设置在桥梁节段模型第一梁端和第二梁端的底部；支撑架系统，设置于第一梁端，其上设有剪力千斤顶、轴力千斤顶和弯矩千斤顶；第一梁端的端部固定设有刚性梁，刚性梁的上端和下端分别延伸至桥梁节段模型外，弯矩千斤顶设置两个，分别对刚性梁的上端和下端施加方向相反的轴向力；剪力千斤顶位于第一梁端的顶部和底部，用于对其施加竖向的剪力，轴力千斤顶设置于刚性梁的外侧，以对第一梁端施加轴向力。该装置通过千斤顶、支撑架系统和刚性梁的组合作用，可实现对轴力、剪力、弯矩等荷载的节点等效，具有构造简单、操作灵活、安全性强等优点。

A device used to simulate the equivalent node load in bridge segment model

【技术实现步骤摘要】
一种用于模拟桥梁节段模型中等效节点荷载的装置
本技术属于桥梁工程
，具体涉及一种用于模拟桥梁节段模型中等效节点荷载的装置。
技术介绍
桥梁模型试验是研究桥梁结构性能的常用手段。国内外对模型试验的研究主要集中在两个方面：一是进行足尺模型试验以获得其极限承载力；二是采用缩尺或局部节段模型试验分析关键部位受力情况，进而对整体结构的力学性能进行评估。节段模型试验经济性好、可操作性强、试验效果明显，受到了研究人员的青睐，已得到广泛运用。然而，由于节段模型是从整体模型中截取的一部分，原结构中该节段两端不可避免存在相应内力，工程中多为轴力、剪力和弯矩。如何考虑原结构中这些内力成为制约模型试验效果的关键。因此，有必要提出一种可用于节段模型试验中模拟等效节点荷载的装置。近年来，国内外学者开展了一些节段模型试验，但由于模型试验中缩尺比的存在，施加的试验荷载通常远小于实际荷载，因此，研究者往往忽略了原结构中节点荷载的等效处理，这对试验结果的精确性产生较大影响。再者，已有节点等效试验装置的构件过于庞大，制作成本较高，实际操作较复杂，且传力路径不清晰，缺少一种较简便的节点荷载等效装置。
技术实现思路
本申请旨在解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术的目的在于提供一种效果明显、操作简便、能有效用于模拟桥梁节段模型中等效节点荷载的装置。为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：一种用于模拟桥梁节段模型中等效节点荷载的装置，包括：一对混凝土支座，支撑设置在桥梁节段模型第一梁端和第二梁端的底部；支撑架系统，设置于桥梁节段模型第一梁端，其上设有剪力千斤顶、轴力千斤顶和弯矩千斤顶；所述桥梁节段模型第一梁端的端部固定设有刚性梁，所述刚性梁的上端和下端分别延伸至所述桥梁节段模型外，所述弯矩千斤顶设置两个，分别对所述刚性梁的上端和下端施加方向相反的轴向力；所述剪力千斤顶成对布置于桥梁节段模型第一梁端的顶部和底部，用于对其施加竖向的剪力，所述轴力千斤顶设置于所述刚性梁的外侧，以对桥梁节段模型第一梁端施加轴向力。进一步地，还包括设置于混凝土支座上的防护支架，所述防护支架的顶部设有开口槽，所述桥梁节段模型穿插在所述开口槽中且与槽壁存在间隙，两两不相接触，仅提供安全保障。防护支架由型钢焊接而成，并与混凝土支座固结。型钢可以采用工字钢、槽钢、角钢或圆钢等。进一步地，所述混凝土支座上设有弹性支座，所述弹性支座的顶部设有一级调平钢板，所述桥梁节段模型设置于一级调平钢板上。所述一级调平钢板能够保证接触面受力的均匀性，消除所述的桥梁节段模型表面因制造加工的不平整性而造成的误差和安全风险。进一步地，所述弹性支座与所述混凝土支座之间还设有二级调平钢板，位于桥梁节段模型第一梁端的所述二级调平钢板与所述混凝土支座之间设有所述剪力千斤顶，位于第一梁端底部的所述剪力千斤顶与位于第一梁端顶部的剪力千斤顶位置相对。进一步地，一级调平钢板、二级调平钢板与弹性支座焊接，弹性支座中心线原则上与桥梁节段模型下表面的纵向中心线垂直，确保不存在偏心，通过调平钢板和所述的弹性支座，可以确保荷载传递的有效性，避免出现结构支座大位移等突然变形，以提高结构体系的稳定性。进一步地，所述桥梁节段模型第一梁端的端部一体浇筑成形有梁端钢板，所述刚性梁通过螺杆组件与所述梁端钢板紧固连接，梁端钢板整体覆盖桥梁节段模型的端部，设置梁端钢板能保证受力面的均匀，避免混凝土主梁节段局部压坏。进一步地，所述螺杆组件的螺杆预埋浇筑在所述桥梁节段模型中并穿过所述刚性梁和所述梁端钢板与螺杆组件的锁紧螺母连接。用锁紧螺母与螺杆的配合将刚性梁与梁端钢板锚固。进一步地，连接刚性梁和梁端钢板的所述螺杆组件有一组位于所述桥梁节段模型的中性轴平面上，其余所述螺杆组件以中性轴平面向截面上下两端呈对称布置。所述轴力千斤顶的施力方向通过所述桥梁节段模型横截面的中性轴位置，以此保证等效的节点荷载作用在所述的桥梁节段模型的截面形心位置。所述剪力千斤顶的施力方向位于铅垂面内并与所述弹性支座的中心线重合，确保无位置偏离造成的附加力矩。模拟其他偏心荷载的工况时千斤顶作用的位置可视具体情况而设定。进一步地，支撑架系统由槽钢和矩形钢板焊接而成，矩形钢板与槽钢焊接形成稳定的三角形，以保证支撑架系统的稳定性，槽钢和矩形钢板的设计焊接位置根据所述桥梁节段模型的位置而定。进一步地，在剪力千斤顶、轴力千斤顶和弯矩千斤顶的底部所对应的支撑架系统位置处均设有钢垫块，钢垫块与支撑架系统中的槽钢焊接连接，为千斤顶提供足够的着力面积。在钢垫块上开设螺杆通过的孔道，钢垫块与千斤顶通过螺杆和锁紧螺母固定连接。与现有技术相比，本技术的有益效果在于：本技术通过轴力千斤顶、剪力千斤顶、弯矩千斤顶、支撑架系统和刚性梁的组合作用，可实现对轴力、剪力、弯矩等荷载的节点等效，确保节段模型试验结果可靠；通过调平钢板和弹性支座，确保荷载传递的有效性，避免出现结构支座大位移等突然变形；通过防护支架，确保模型试验的安全。附图说明图1为本技术实施例的等效节点荷载示意图；图2为本技术实施例的立体图；图3为本技术实施例的正视图；图4为本技术实施例支撑架系统和防护支架的示意图；图5为本技术实施例梁端连接的示意图；图6为本技术实施例千斤顶固定装置的示意图；图7为本技术实施例弹性支座连接的示意图。图中：1、支撑架系统，2、轴力千斤顶，3、剪力千斤顶，4、弯矩千斤顶，5、刚性梁，6、槽钢，7、梁端钢板，8、矩形钢板，9、调平钢板，10、钢垫块，11、弹性支座，12、桥梁节段模型，13、混凝土支座，14、防护支架，15、螺杆，16、锁紧螺母。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步描述。实施例参见图1-7，一种用于模拟桥梁节段模型中等效节点荷载的装置，其包括支撑架系统1、轴力千斤顶2、剪力千斤顶3、弯矩千斤顶4、刚性梁5、槽钢6、梁端钢板7、矩形钢板8、调平钢板9、钢垫块10、弹性支座11、桥梁节段模型12、混凝土支座13、防护支架14、螺杆15、锁紧螺母16。本实施例中，桥梁节段模型12采用混凝土主梁节段模型，当然还可以是用钢材制成的钢梁节段和用其它建筑材料制成的节段，所述混凝土主梁节段模型也不仅仅只是缩尺模型节段，同样也可以是足尺模型。桥梁节段模型12具有相对的两端，并分别命名为桥梁节段模型第一梁端和第二梁端。参见图2和图3，在地面上设置一对混凝土支座13，桥梁节段模型12第一梁端和第二梁端的底部支撑设置在一对混凝土支座13上，在第二梁端的混凝土支座13上设置防护支架14和一块调平钢板9(二级调平钢板)，在二级调平钢板9上设置弹性支座11，在弹性支座11上再设置一块调平钢板9(一级调平钢板)；在第一梁端的混凝土支座13上设置所防护支架14和剪力千斤顶3，在剪力千斤顶3上设置一块调平钢板9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于模拟桥梁节段模型中等效节点荷载的装置，其特征在于，包括：/n一对混凝土支座，支撑设置在桥梁节段模型第一梁端和第二梁端的底部；/n支撑架系统，设置于桥梁节段模型第一梁端，其上设有剪力千斤顶、轴力千斤顶和弯矩千斤顶；/n所述桥梁节段模型第一梁端的端部固定设有刚性梁，所述刚性梁的上端和下端分别延伸至所述桥梁节段模型外，所述弯矩千斤顶设置两个，分别对所述刚性梁的上端和下端施加方向相反的轴向力；/n所述剪力千斤顶成对设置于桥梁节段模型第一梁端的顶部和底部，用于对其施加竖向的剪力，所述轴力千斤顶设置于所述刚性梁的外侧，以对桥梁节段模型第一梁端施加轴向力。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟桥梁节段模型中等效节点荷载的装置，其特征在于，包括：
一对混凝土支座，支撑设置在桥梁节段模型第一梁端和第二梁端的底部；
支撑架系统，设置于桥梁节段模型第一梁端，其上设有剪力千斤顶、轴力千斤顶和弯矩千斤顶；
所述桥梁节段模型第一梁端的端部固定设有刚性梁，所述刚性梁的上端和下端分别延伸至所述桥梁节段模型外，所述弯矩千斤顶设置两个，分别对所述刚性梁的上端和下端施加方向相反的轴向力；
所述剪力千斤顶成对设置于桥梁节段模型第一梁端的顶部和底部，用于对其施加竖向的剪力，所述轴力千斤顶设置于所述刚性梁的外侧，以对桥梁节段模型第一梁端施加轴向力。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:还包括设置于混凝土支座上的防护支架，所述防护支架的顶部设有开口槽，所述桥梁节段模型穿插在所述开口槽中且与槽壁存在间隙。


3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述混凝土支座上设有弹性支座，所述弹性支座的顶部设有一级调平钢板，所述桥梁节段模型设置于一级调平钢板上。


4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于:所述弹性支座与所述混凝土支座之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭安银，马亚飞，苏小超，王磊，张建仁，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43