本发明专利技术公开了一种简支梁单向均布荷载加载模拟方法及装置，包括：模拟测试前，获取待测的简支梁试件的最大理论挠度；根据简支梁试件的最大理论挠度，确定弹簧的最小刚度以及沿刚性分配梁分布的弹簧的刚度分布系数；根据弹簧沿刚性分配梁的刚度分布系数，将若干弹簧依刚度分布系数布设于刚性分配梁的底部，形成用于模拟均布荷载的弹簧分配梁；模拟测试时，将弹簧分配梁置放于简支梁试件上，弹簧与简支梁试件抵触，向弹簧分配梁的刚性分配梁施加集中荷载，弹簧分配梁将集中荷载转换为均布荷载，并通过弹簧将均布荷载施加到简支梁试件上。本发明专利技术通过所设计的弹簧分配梁将伺服液压千斤顶提供的荷载均匀分布到被测梁试件上完成简支梁均布荷载的加载模拟。梁均布荷载的加载模拟。梁均布荷载的加载模拟。
【技术实现步骤摘要】
一种简支梁单向均布荷载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单向均布荷载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的均布荷载也是一种比较常见的荷载形式。
[0003]目前对简支梁均布荷载的加载模拟试验主要是通过堆载方法，即将配重块置放于被测简支梁试件上进行堆叠来实现荷载的加载。受限于试验条件，该堆载方法想要对均布荷载准确控制模拟通常比较困难，特别是在需要模拟的荷载比较大的时候，堆载基本无法实现目标荷载的加载。另外，在堆载的加载过程中，若被测简支粱试件发生变形，将会导致堆叠于被测简支梁试件上的堆载块发生接触碰撞而改变荷载形式，进而影响试验结果，更严重甚至会导致堆载块跌落，发生安全事故。
[0004]由此可见堆载方法在试验过程中的控制问题和荷载形式问题都是一种不可控因素，这不仅无法对目标均布荷载进行准确模拟，在试验过程中还会存在较大的安全隐患。
技术实现思路
[0005]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，意在改进堆载技术中出现的荷载形式和加载控制中的不可控问题，设计了简支梁的单向均布荷载模拟装置，试验时通过伺服液压千斤顶控制荷载大小，通过力传感器监测荷载状态，最后通过所设计的弹簧刚性分配梁将伺服液压千斤顶提供的荷载均匀分布到被测梁试件上完成梁均布荷载的模拟。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种简支梁单向均布荷载加载模拟方法，包括：
[0007]模拟测试前，获取待测的所述简支梁试件的最大理论挠度；
[0008]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刚性分配梁分布的弹簧的刚度分布系数；
[0009]根据弹簧沿刚性分配梁的刚度分布系数，将若干所述弹簧依刚度分布系数布设于所述刚性分配梁的底部，形成用于模拟均布荷载的弹簧分配梁；
[0010]其中，所述弹簧的最小刚度为
[0011][0012]式中，E为梁的弹性模量，I为梁的截面惯性矩，l为梁试件的跨度，δ
max
为沿简支梁试件跨度方向最大位置的相对位移系数；
[0013]所述沿刚性分配梁分布的弹簧的刚度分布系数为
[0014][0015]式中，k
i
为不同位置所需的弹簧刚度，k
min
为弹簧的最小刚度，δ
i
为沿梁跨度方向不同位置的相对位移系数。
[0016]作为本专利技术的一种优选方式，所述获取简支梁试件的最大理论挠度的步骤包括：
[0017]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；
[0018]根据所述弯矩分布得到挠曲线公式；
[0019]将所述简支梁试件不同位置参数带入所述挠曲线公式中，得到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，
[0020]表1.均布荷载形式下的挠度系数χ
i
[0021][0022]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：
[0023]根据均布荷载、理论挠度系数得到均布荷载作用下所述简支梁试件的挠度公式；
[0024]根据均布荷载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弹簧的刚度k
i
，
[0025][0026]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；
[0027]根据所述简支梁试件在均布荷载作用下的最大相对跨中位移，得到弹簧的最小刚度。
[0028]作为本专利技术的一种优选方式，所述沿梁跨度方向不同位置的相对位移系数δ
i
可根据下式确定，
[0029]δ
i
＝|χ
i
‑
χ
max
|。
[0030]作为本专利技术的一种优选方式，所述确定沿刚性分配梁分布的弹簧的刚度分布系数的步骤包括：
[0031]根据均布荷载作用下所述简支梁试件的挠度公式，确定在均布荷载作用下所述简支梁试件在不同位置的挠度；
[0032]根据不同位置的相对位移系数确定所述弹簧沿所述刚性分配梁的刚度分布系数γ
i
，根据刚度分布系数γ
i
确定所述弹簧沿所述刚性分配粱的刚度分布系数，见表2，
[0033]表2、弹簧刚度沿梁跨度分布系数
[0034][0035]作为本专利技术的一种优选方式，不同跨度的所述简支梁试件在进行试验时，最小的
所述弹簧的刚度按弹簧的最小刚度k
min
给出，所述弹簧的刚度布系数按表2线性内插给出。
[0036]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刚性分配梁施加集中荷载，所述弹簧分配梁将集中荷载转换为均布荷载，并通过所述弹簧将均布荷载施加到简支梁试件上。
[0037]作为本专利技术的一种优选方式，所述弹簧等间距分布。
[0038]一种简支梁单向均布荷载加载模拟装置，上述任一项所述的一种简支梁单向均布荷载加载模拟方法使用该模拟装置完成测试，包括：
[0039]支座，简支梁试件置放于所述支座上；
[0040]伺服液压千斤顶，用于提供可控制的集中荷载；
[0041]弹簧分配梁，包括刚性分配梁、等间距设于所述刚性分配梁底部的若干弹簧；所述弹簧的最小刚度以及沿刚性分配梁分布的弹簧的刚度分布系数由所述简支梁试件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刚性分配梁分布；
[0042]其中，所述弹簧的最小刚度为
[0043][0044]式中，E为梁的弹性模量，I为梁的截面惯性矩，l为梁试件的跨度，δ
max
为沿简支梁试件跨度方向最大位置的相对位移系数；
[0045]所述沿刚性分配梁分布的弹簧的刚度分布系数为
[0046][0047]式中，k
i
为不同位置所需的弹簧刚度，k
min
为弹簧的最小刚度，δ
i
为沿梁跨度方向不同位置的相对位移系数；
[0048]模拟测试时，所述伺服液压千斤顶向所述刚性分配梁施加集中荷载，所述刚性分配梁与弹簧将集中荷载转换为均布荷载施加至所述简支梁试件。
[0049]作为本专利技术的一种优选方式，还包括：
[0050]力传感器，所述力传感器用于监测所述伺服液压千斤顶施加的力；
[0051]反力地板，所述支座架设于所述反力地板上。
[0052]反力架，架设于反力地板上；所述伺服液压千斤顶与所述反力架连接，所述反力架与所述反力地板之间形本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种简支梁单向均布荷载加载模拟方法，其特征在于，包括：模拟测试前，获取待测的所述简支梁试件的最大理论挠度；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刚性分配梁分布的弹簧的刚度分布系数；根据弹簧沿刚性分配梁的刚度分布系数，将若干所述弹簧依刚度分布系数布设于所述刚性分配梁的底部，形成用于模拟均布荷载的弹簧分配梁；其中，所述弹簧的最小刚度为式中，E为梁的弹性模量，I为梁的截面惯性矩，l为梁试件的跨度，δ
max
为沿简支梁试件跨度方向最大位置的相对位移系数；所述沿刚性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，k
min
为弹簧的最小刚度，δ
i
为沿梁跨度方向不同位置的相对位移系数。2.根据权利要求1所述的一种简支梁单向均布荷载加载模拟方法，其特征在于，所述获取简支梁试件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；根据所述弯矩分布得到挠曲线公式；将所述简支梁试件不同位置参数带入所述挠曲线公式中，得到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.均布荷载形式下的挠度系数χ
i
3.根据权利要求2所述的一种简支梁单向均布荷载加载模拟方法，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、理论挠度系数得到均布荷载作用下所述简支梁试件的挠度公式；根据均布荷载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弹簧的刚度k
i
，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；根据所述简支梁试件在均布荷载作用下的最大相对跨中位移，得到弹簧的最小刚度。4.根据权利要求3所述的一种简支梁单向均布荷载加载模拟方法，其特征在于，所述沿
梁跨度方向不同位置的相对位移系数δ
i
可根据下式确定，δ
i
＝|χ
i
‑
χ
max
|。5.根据权利要求3所述的一种简支梁单向均布荷载加载模拟方法，其特征在于，所述确定沿刚性分配梁分布的弹簧的刚度分布系数的步骤包括：根据均布荷载作用下所述简支...
【专利技术属性】
技术研发人员：李双江，陈鑫，田石柱，唐柏鉴，马俊玲，宋贞霞，袁晓静，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：
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