一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟方法及装置，包括：模拟测试前，根据简支梁试件在均布荷载和集中荷载共同作用下的最大理论挠度，确定弹簧的最小刚度以及沿分配梁分布的弹簧的刚度分布系数，再将若干不同刚度的弹簧依刚度分布系数布设于分配梁的底部，形成用于测试简支梁试件的弹簧分配梁；模拟测试时，通过弹簧分配梁向简支梁试件的一侧施加均布荷载，同时，向简支梁试件的另一侧施加集中荷载。本发明专利技术通过所设计的弹簧分配梁将均布荷载伺服液压千斤顶提供的荷载均匀分布到简支梁试件上，再利用集中荷载伺服液压千斤顶进行集中荷载的模拟协同完成简支梁试件均布荷载和集中荷载共同作用的荷载形式模拟。模拟。模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟方法及装置


[0001]本专利技术涉及土木工程结构试验
，具体涉及一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟方法及装置。

技术介绍

[0002]土木工程结构中，简支梁属于一种常见的结构构件，其中作用在简支梁上均布荷载和集中共同作用也是种比较常见的荷载形式，如框架结构中主梁受力形式。目前对主梁的抗弯试验主要采用四点加载方式，该方法的缺陷在于：忽略了均布荷载的作用，同时把两个集中荷载简化为均等大小。在一般情况下，四点加载方式是基本满足条件的，但如果均布荷载不能忽略不计，那么在两个集中荷载不均等的情况下，四点加载方法就不再适用。

技术实现思路

[0003]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中的缺陷，针对简支梁均布荷载和集中荷载共同作用下均布荷载不可忽略和不均等集中力共同作用时的受力状态，提供一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟方法及装置，以实现均布荷载和集中荷载共同作用下和不均等集中荷载作用下主梁的加载模拟。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟装方法，包括：
[0005]模拟测试前，获取待测的简支梁试件在均布荷载和集中荷载的共同作用下的最大理论挠度；
[0006]根据所述简支梁试件的最大理论挠度，确定弹簧的最小刚度以及沿分配梁分布的弹簧的刚度分布系数；
[0007]根据弹簧沿分配梁的刚度分布系数，将若干不同刚度的所述弹簧依刚度分布系数布设于所述分配梁的底部，形成用于测试所述简支梁试件的弹簧分配梁；
[0008]其中，所述弹簧的最小刚度为
[0009][0010]式中，E为简支梁试件的弹性模量，I为简支梁试件的截面惯性矩，δ
max
为沿简支梁试件跨度方向最大位置的相对位移系数，η为荷载集中度系数，ζ为等效荷载系数；
[0011]所述沿分配梁分布的弹簧的刚度分布系数为
[0012][0013]式中，k
i
为不同位置所需的弹簧刚度，δ
i
为沿简支梁试件跨度方向不同位置的相对位移系数，δ
max
为沿简支梁试件跨度方向最大位置的相对位移系数；
[0014]作为本专利技术的一种优选方式，所述获取简支梁试件在均布荷载作用下和集中荷载共同作用下的最大理论挠度的步骤包括：
[0015]根据所述简支梁试件的跨度、均布荷载大小，得到均布荷载作用下简支梁试件所受的弯矩分布；根据所述简支梁试件的跨度、单个集中荷载大小，得到单个集中荷载作用下所述简支梁试件所受的弯矩分布；根据所述简支梁试件的跨度、两个集中荷载大小，得到两个集中荷载作用下所述简支梁试件所受的弯矩分布；
[0016]根据均布荷载作用下的所述弯矩分布得到均布荷载挠曲线公式；根据单个集中荷载作用下的所述弯矩分布得到单个集中荷载挠曲线公式；根据两个集中荷载作用下的所述弯矩分布得到两个集中荷载挠曲线公式；
[0017]将所述简支梁试件不同位置参数分别带入所述均布荷载挠曲线公式、单个
[0018]集中荷载挠曲线公式、两个集中荷载挠曲线公式中，分别得到均布荷载、单个集中荷载、两个集中荷载作用下沿所述简支梁试件跨度方向不同位置的理论挠度系数χ
i
，见表1，
[0019]表1.不同荷载形式下的挠度系数χ
i
[0020][0021]作为本专利技术的一种优选方式，所述确定弹簧的最小刚度的步骤包括：
[0022]根据均布荷载、单个集中荷载、两个集中荷载作用下的理论挠度系数得到均布荷载和集中荷载共同作用下所述简支梁试件的挠度公式w
i
为
[0023][0024]式中，q为均布荷载大小，l为所述简支梁试件的跨度，χ
i
为均布荷载和集中荷载作共同用时的挠度分布系数；
[0025]根据均布荷载和集中荷载共同作用下所述简支梁试件的挠度公式以及胡克定律得到所述简支梁试件不同位置所需的所述弹簧的刚度k
i
为
[0026][0027]以及所述弹簧的最小刚度k
min
，式中，δ
i
为沿梁跨度方向不同位置的相对位移系数，i为0、1/10、2/10、3/10、4/10、5/10、6/10、7/10、8/10、9/10、1。
[0028]作为本专利技术的一种优选方式，所述确定沿分配梁分布的弹簧的刚度分布系数的步骤包括：
[0029]根据均布荷载和集中荷载共同作用下所述简支梁试件的挠度w
i
，确定在均布荷载和集中荷载共同作用下所述简支梁试件在不同位置的挠度；
[0030]根据不同位置的相对位移系数δ
i
以及下式
[0031][0032]确定所述弹簧沿所述分配梁的刚度分布系数，见表4，
[0033]表4.弹簧刚度沿简支梁试件跨度分布系数
[0034][0035]不同跨度的所述简支梁试件在进行试验时，弹簧刚度布系数按表4线性内插给出。
[0036]作为本专利技术的一种优选方式，不同荷载形式下的挠度系数可由均布荷载作用下的挠度系数乘以单位荷载集中度系数，即
[0037]χ
i集中荷载
＝ηχ
i均布荷载
，
[0038]其中，在均布荷载作用下，所述荷载集中度系数η取值为1；在一个集中荷载作用下，所述荷载集中度系数η取值为1.57；在两个集中荷载作用下，所述荷载集中度系数η取值为1.35；在三个集中荷载作用下，所述荷载集中度系数η取值为1.27。
[0039]作为本专利技术的一种优选方式，所述等效荷载系数ζ为
[0040][0041]式中，p为集中荷载总值。
[0042]作为本专利技术的一种优选方式，模拟测试时，将所述弹簧分配梁置放于所述简支梁试件上，所述弹簧与所述简支梁试件抵触；向所述弹簧分配梁的分配梁施加荷载，所述弹簧分配梁将所受的荷载转换为均布荷载，并通过所述弹簧向所述简支梁试件的一侧施加均布荷载，同时，向所述简支梁试件的另一侧施加集中荷载。
[0043]一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟装置，上述任一项所述的一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟方法使用该模拟装置完成测试，包括：
[0044]支座，简支梁试件置放于所述支座上；
[0045]弹簧分配梁，包括分配梁、等间距设于所述分配梁底部的若干不同刚度的弹簧，所述弹簧分配梁置放于所述简支梁试件上，且所述弹簧与所述简支梁试件的上表面接触；所述弹簧的最小刚度以及沿分配梁分布的弹簧的刚度分布系数由所述简支梁试件在均布荷载和集中荷载共同作用下的最大理论挠度确定；所述弹簧以刚度大小呈中间大两端小沿所述分配梁分布
[0046]其中，所述弹簧的最小刚度为
[0047][0048]式中，E为简支梁试件的弹性模量，I为简支梁试件的截面惯性矩，δ
max
为沿简支梁试件跨度方向最大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟装方法，其特征在于，包括：模拟测试前，获取待测的简支梁试件在均布荷载和集中荷载的共同作用下的最大理论挠度；根据所述简支梁试件的最大理论挠度，确定弹簧的最小刚度以及沿分配梁分布的弹簧的刚度分布系数；根据弹簧沿分配梁的刚度分布系数，将若干不同刚度的所述弹簧依刚度分布系数布设于所述分配梁的底部，形成用于测试所述简支梁试件的弹簧分配梁；其中，所述弹簧的最小刚度为式中，E为简支梁试件的弹性模量，I为简支梁试件的截面惯性矩，δ
max
为沿简支梁试件跨度方向最大位置的相对位移系数，η为荷载集中度系数，ζ为等效荷载系数；所述沿分配梁分布的弹簧的刚度分布系数为式中，k
i
为不同位置所需的弹簧刚度，δ
i
为沿简支梁试件跨度方向不同位置的相对位移系数，δ
max
为沿简支梁试件跨度方向最大位置的相对位移系数。2.根据权利要求1所述的一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟方法，其特征在于，所述获取简支梁试件在均布荷载作用下和集中荷载共同作用下的最大理论挠度的步骤包括：根据所述简支梁试件的跨度、均布荷载大小，得到均布荷载作用下简支梁试件所受的弯矩分布；根据所述简支梁试件的跨度、单个集中荷载大小，得到单个集中荷载作用下所述简支梁试件所受的弯矩分布；根据所述简支梁试件的跨度、两个集中荷载大小，得到两个集中荷载作用下所述简支梁试件所受的弯矩分布；根据均布荷载作用下的所述弯矩分布得到均布荷载挠曲线公式；根据单个集中荷载作用下的所述弯矩分布得到单个集中荷载挠曲线公式；根据两个集中荷载作用下的所述弯矩分布得到两个集中荷载挠曲线公式；将所述简支梁试件不同位置参数分别带入所述均布荷载挠曲线公式、单个集中荷载挠曲线公式、两个集中荷载挠曲线公式中，分别得到均布荷载、单个集中荷载、两个集中荷载作用下沿所述简支梁试件跨度方向不同位置的理论挠度系数χ
i
，见表1，表1.不同荷载形式下的挠度系数χ
i
3.根据权利要求2所述的一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟方法，其特征
在于，所述确定弹簧的最小刚度的步骤包括：根据均布荷载、单个集中荷载、两个集中荷载作用下的理论挠度系数得到均布荷载和集中荷载共同作用下所述简支梁试件的挠度公式w
i
为式中，q为均布荷载大小，l为所述简支梁试件的跨度，χ
i
为均布荷载和集中荷载作共同用时的挠度分布系数；根据均布荷载和集中荷载共同作用下所述简支梁试件的挠度公式以及胡克定律得到所述简支梁试件不同位置所需的所述弹簧的刚度k
i
为以及所述弹簧的最小刚度k
min
，式中，δ
i
为沿梁跨度方向不同位置的相对位移系数，i为0、1/10、2/10、3/10、4/10、5/10、6/10、7/10、8/10、9/10、1。4.根据权利要求3所述的一种简支梁均布荷载和集中荷载共同加载模拟方法，其特征在于，所述确定沿分配梁分布的弹簧的刚度分布系数的步骤包括：根据均布荷载和集中荷载共同作用下所述简支梁试件的挠度w
i
，确定在均布荷载和集中荷载共同作用下所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李双江，陈鑫，唐柏鉴，田石柱，宋贞霞，马俊玲，袁晓静，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：