一种用于对面外布索形式索撑网壳失稳全过程监测的立体试验加载装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于对面外布索形式索撑网壳失稳全过程监测的立体试验加载装置及方法，属于试验加载领域。解决现有加载装置无法在结构失稳全过程中绕过索撑系统的阻碍对网壳上层节点进行多点同步加载问题。它包括支撑立柱、边界环梁、基础底梁、加载笼、力传感器和竖直液压千斤顶，支撑立柱均匀布置在边界环梁四周，面外布索网壳试件通过支座固接在边界环梁上，边界环梁下端面与支撑立柱上端面固接，基础底梁设置在面外布索网壳试件下方，基础底梁上固接有竖直液压千斤顶，力分配机构包括从下到上布置的多级设置的分配梁和多级设置的分配杆，各级分配梁与对应的各级分配杆之间均通过铰接机构连接。本发明专利技术适用于面外布索形式索撑网壳的加载。形式索撑网壳的加载。形式索撑网壳的加载。

【技术实现步骤摘要】
一种用于对面外布索形式索撑网壳失稳全过程监测的立体试验加载装置及方法


[0001]本专利技术创造属于试验加载领域，尤其是涉及一种用于对面外布索形式索撑网壳失稳全过程监测的立体试验加载装置及方法。

技术介绍

[0002]索撑网壳是一种受力合理、造型美观的新型混合预应力空间结构体系，可靠的稳定性研究是保证该种结构体系能够安全应用的关键要素。目前模型试验是观测结构力学性能最有效的手段之一，但网壳结构一般采用重物加载方式，无法获得结构在失稳后承载力下降阶段的力学性能表现。并且由于结构中面外索撑系统的阻碍，现有加载方法无法对上层网壳节点进行多点的同步均匀加载，因此需要研发一种可以在面外交叉布索网壳的失稳全过程中进行多点同步加载的试验装置。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术创造旨在提出一种用于对面外布索形式索撑网壳失稳全过程监测的立体试验加载装置及方法，以解决现有加载装置无法在结构失稳全过程中绕过索撑系统的阻碍对网壳上层节点进行多点同步加载的问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：
[0005]一种用于对面外布索形式索撑网壳失稳全过程监测的立体试验加载装置，包括支撑立柱、边界环梁、基础底梁、加载笼、力传感器和竖直液压千斤顶，所述支撑立柱设置多根，且均匀布置在边界环梁的四周，面外布索网壳试件通过支座固接在边界环梁上端面上，边界环梁下端面与支撑立柱上端面固接，若干支撑立柱下端固定在地槽上，所述基础底梁设置在面外布索网壳试件的下方，基础底梁的下端面垂直固接在地槽上，基础底梁中心位置的上端面固接有竖直液压千斤顶，所述力分配机构包括从下到上布置的多级设置的分配梁和多级设置的分配杆，各级分配梁与对应的各级分配杆之间均通过铰接机构转动连接，且每一级的分配梁的两端各通过一个铰接机构转动连接一个分配杆；
[0006]竖直液压千斤顶与力分配机构的位于最下层的分配梁之间设有力传感器，位于上层的分配杆的上端各通过一铰接机构转动连接一个加载笼，所有加载笼均穿过面外布索网壳试件中下层撑杆与拉索，将加载笼的上端与面外布索网壳试件的上层节点固接。
[0007]更进一步的，所述面外布索网壳试件包括九个上层节点，相应的，加载笼和与加载笼连接的分配杆设置九个，多级设置的分配梁包括一级分配梁、二级分配梁、三级分配梁和四级分配梁，多级设置的分配杆包括一级分配杆、二级分配杆、三级分配杆和四级分配杆；
[0008]一级分配梁的两端分别连接一个一级分配杆，一级分配杆的上端分别与一个二级分配梁的底端表面连接，每个二级分配梁的两端分别连接一个二级分配杆，位于最中心位置的二级分配杆的上端连接一个加载笼，其余三个二级分配杆的上端分别连接一个三级分配梁，每个三级分配梁的两端分别连接一个三级分配杆，其中两个三级分配梁上的四个三
级分配杆各连接一个加载笼，另一个三级分配梁上的两个三级分配杆各连接一个四级分配梁，在每个四级分配梁的两端各连接一个四级分配杆，两个四级分配杆的上端各连接一个加载笼；各级分配杆与上一级的分配梁的连接位置根据力的分配关系确定。
[0009]更进一步的，力传感器的下端面通过法兰盘连接件与竖直液压千斤顶的上端面固接，力传感器的上端通过短管连接件与一级分配梁转动连接。
[0010]更进一步的，所述法兰盘连接件包括法兰盘、带螺纹螺杆和螺栓，带螺纹螺杆下端面与法兰盘上表面固接，法兰盘通过螺栓与竖直液压千斤顶上端的法兰盘固接，带螺纹螺杆与力传感器下部的螺纹套管相连。
[0011]更进一步的，所述短管连接件包括连接短管、上钢隔板、下钢隔板、带螺纹螺杆、第一销钉、第一中间耳板和两个第一侧耳板，上钢隔板和下钢隔板分别固定在连接短管的上下端面上，下钢隔板的下端面与带螺纹螺杆的上端面固接，上钢隔板的上端面与两个第一侧耳板的末端固接，第一销钉插装在第一中间耳板和两个第一侧耳板中心，带螺纹螺杆与力传感器上部的螺纹套管相连，第一中间耳板的上端面垂直固接在一级分配梁的下端面上。
[0012]更进一步的，所述铰接机构包括钢隔板、第二销钉、第二中间耳板和两个第二侧耳板，钢隔板的上端面与两个第二侧耳板的末端固接，第二销钉插装在第二中间耳板和两个第二侧耳板中心，分配梁与分配杆间的铰接机构中，钢隔板的固接在相应的分配杆的端面上，第二中间耳板的末端固接在相应的分配梁的表面；分配杆与加载笼间的铰接机构中，钢隔板固接在相应的分配杆的端面上，第二中间耳板的末端固接在加载笼的下端面上。
[0013]更进一步的，所述加载笼包括顶部节点板、中间节点板、底部节点板、销栓、上部两端开孔角钢、下部两端开孔角钢、两端斜切方钢管和钢板底座，钢板底座安装在相应的铰接机构的第二中间耳板上，底部节点板垂直固接在钢板底座的上表面，中间节点板中心的两侧与两端斜切方钢管固接在一起形成方形框架，下部两端开孔角钢通过销栓分别与中间节点板和底部节点板转动连接，上部两端开孔角钢通过销栓分别与中间节点板和顶部节点板转动连接并形成一个八面体棱框机构，通过开合上部两端开孔角钢绕过索撑网壳试件中的下层撑杆与拉索，将顶部节点板与面外布索网壳试件的上层节点固接。
[0014]更进一步的，所述边界环梁包括打孔工字钢梁和矩形加劲肋板，工字钢梁上表面在试件支座位置处开螺栓孔，工字钢梁下表面在支撑立柱位置处开螺栓孔，试件支座底面通过螺栓与边界环梁上端面固接，边界环梁下端面通过螺栓与支撑立柱的柱顶钢板固接。
[0015]更进一步的，基础底梁的下表面通过地锚螺栓固接在地槽的上表面，基础底梁的上表面开孔并通过螺栓与竖直液压千斤顶下端的法兰盘固接。
[0016]本申请的另一方面提供一种用于对面外布索形式索撑网壳失稳全过程监测的立体试验加载装置的工作方法，具体包括以下步骤：
[0017]步骤一、整平试验场地，根据面外布索网壳试件的尺寸定位并架设支撑立柱；
[0018]步骤二、通过螺栓将面外布索网壳试件固接到边界环梁的上端面，将面外布索网壳试件和边界环梁一起吊装至支撑立柱的顶端连接；
[0019]步骤三、将加载笼的顶部节点板与面外布索网壳试件的上层节点连接，并从上至下依次安装各级的分配梁和各级的分配杆，再在最后一级分配梁下安装力传感器与竖直液压千斤顶，最终通过基础底梁将加载装置固定到地槽上；
[0020]步骤四、通过控制竖直液压千斤顶对面外布索网壳试件的上层节点进行同步加载，通过力传感器采集试验数据。
[0021]与现有技术相比，本专利技术创造所述的一种用于对面外布索形式索撑网壳失稳全过程监测的立体试验加载装置的有益效果是：
[0022](1)本专利技术创造所述的一种用于对面外布索形式索撑网壳失稳全过程监测的立体试验加载装置采用一个千斤顶与铰接的空间立体分配梁、分配杆进行连接，保证千斤顶分配到网壳节点上的荷载方向始终竖直向下。
[0023](2)本专利技术所述的一种用于对面外布索形式索撑网壳失稳全过程监测的立体试验加载装置通过改变所述加载笼中两端斜切方钢管的长度，调整两端开孔角钢的倾斜角度，使其传递的轴内力指本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于对面外布索形式索撑网壳失稳全过程监测的立体试验加载装置，其特征在于：包括支撑立柱(9)、边界环梁(10)、基础底梁(2)、加载笼(13)、力传感器(5)和竖直液压千斤顶(3)，所述支撑立柱(9)设置多根，均匀布置在边界环梁(10)的四周，面外布索网壳试件通过支座(11)固接在边界环梁(10)上端面上，边界环梁(10)下端面与支撑立柱(9)上端面固接，若干支撑立柱(9)下端固定在地槽(1)上，基础底梁(2)设置在面外布索网壳试件的下方，基础底梁(2)的下端面垂直固接在地槽(1)上，基础底梁(2)中心位置的上端面固接有竖直液压千斤顶(3)，力分配机构包括从下到上布置的多级设置的分配梁(7)和多级设置的分配杆(12)，各级分配梁(7)与对应的各级分配杆(12)之间均通过铰接机构(8)转动连接，且每一级的分配梁的两端各通过一个铰接机构(8)转动连接一个分配杆；竖直液压千斤顶(3)与力分配机构的位于最下层的分配梁之间设有力传感器(5)，位于上层的分配杆的上端各通过一铰接机构(8)转动连接一个加载笼(13)，所有加载笼(13)均穿过面外布索网壳试件中下层撑杆与拉索，将加载笼(13)的上端与面外布索网壳试件的上层节点固接。2.根据权利要求1所述的一种用于对面外布索形式索撑网壳失稳全过程监测的立体试验加载装置，其特征在于：面外布索网壳试件包括九个上层节点，相应的，加载笼和与加载笼连接的分配杆设置九个；多级设置的分配梁(7)包括一级分配梁(7
‑
1)、二级分配梁(7
‑
2)、三级分配梁(7
‑
3)和四级分配梁(7
‑
4)，多级设置的分配杆(12)包括一级分配杆(12
‑
1)、二级分配杆(12
‑
2)、三级分配杆(12
‑
3)和四级分配杆(12
‑
4)；一级分配梁(7
‑
1)的两端分别连接一个一级分配杆(12
‑
1)，一级分配杆(12
‑
1)的上端分别与一个二级分配梁(7
‑
2)的底端表面连接，每个二级分配梁(7
‑
2)的两端分别连接一个二级分配杆(12
‑
2)，位于最中心位置的二级分配杆(12
‑
2)的上端连接一个加载笼，其余三个二级分配杆的上端分别连接一个三级分配梁(7
‑
3)，每个三级分配梁(7
‑
3)的两端分别连接一个三级分配杆(12
‑
3)，其中两个三级分配梁上的四个三级分配杆各连接一个加载笼，另一个三级分配梁上的两个三级分配杆各连接一个四级分配梁，在每个四级分配梁(7
‑
4)的两端各连接一个四级分配杆(12
‑
4)，两个四级分配杆(12
‑
4)的上端各连接一个加载笼；各级分配杆与上一级的分配梁的连接位置根据力的分配关系确定。3.根据权利要求2所述的一种用于对面外布索形式索撑网壳失稳全过程监测的立体试验加载装置，其特征在于：力传感器(5)的下端面通过法兰盘连接件(4)与竖直液压千斤顶(3)的上端面固接，力传感器(5)的上端通过短管连接件(6)与一级分配梁(7
‑
1)转动连接。4.根据权利要求3所述的一种用于对面外布索形式索撑网壳失稳全过程监测的立体试验加载装置，其特征在于：法兰盘连接件(4)包括法兰盘(4
‑
1)、带螺纹螺杆(4
‑
2)和螺栓(4
‑
3)，带螺纹螺杆(4
‑
2)下端面与法兰盘(4
‑
1)上表面固接，法兰盘(4
‑
1)通过螺栓(4
‑
3)与竖直液压千斤顶(3)上端的法兰盘固接，带螺纹螺杆(4
‑
2)与力传感器(5)下部的螺纹套管相连。5.根据权利要求3所述的一种用于对面外布索形式索撑网壳失稳全过程监测的立体试验加载装置，其特征在于：短管连接件(6)包括连接短管(6
‑
1)、上钢隔板(6
‑
2)、下钢隔板(6
‑
6)、带螺纹螺杆(6
‑
7)、第一销钉(6
‑
4)、第一中间耳板(6
‑
5)和两个第一侧耳板(6
‑
3)，上钢隔板(6
‑
2)和下钢隔板(6
‑
6)分别固定在连接短管(6
‑
1)的上下端面上，下钢隔板(6
‑
6)的
下端面与带螺纹螺杆(6
‑
7)的上端面固接，上钢隔板(6
‑
2)的上端面与两个第一侧耳板(6
‑
3)的末端固接，第一销钉(6

【专利技术属性】
技术研发人员：曹正罡，赵林，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：