一种混凝土结构教学纯扭加载装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种混凝土结构教学纯扭加载装置，包括匚型双铰接扭转臂、试件扭转盒、承载支墩和位于承载支墩底部的直线滑块，匚型双铰接扭转臂包括L型梁、直型梁和两套单向360

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土结构教学纯扭加载装置


[0001]本专利技术涉及土木工程结构试验加载系统
，特别是涉及一种混凝土结构教学纯扭加载装置。

技术介绍

[0002]《混凝土结构基本原理》是土木工程专业本科生的一门主要专业课程，课程的主要目的是使学生掌握由钢筋和混凝土两种材料所组成的结构构件的基本力学性能及计算方法。为了使学生认识混凝土构件的破坏全过程，更好地学习和掌握混凝土构件的基本力学性能及计算方法，均会安排相应的混凝土构件试验课程，试验课程大多包括混凝土三点弯曲、受剪切、受压和受扭的加载试验，这些试验在国标混凝土试验方法中都做了详细的说明。
[0003]为了让学生能够学习和掌握混凝土受扭构件的加载试验方法，通过试验观查和对试验结果的分析计算，认识受扭构件的受力机制和全过程反应，加深理解和掌握受扭构件的力学性能，研制了能够对混凝土进行真正纯扭的加载装置。
[0004]目前我国高校中为土木工程专业学生开设混凝土纯扭的教学实验课程并不多，对国标混凝土试验方法和众高校已有的纯扭试验加载装置进行分析，主要找到以下几点不足之处：
[0005]1、部分纯扭加载装置中设计了扭转支座，但仍然存在切向的摩擦力。导致实验所测得的扭转与设计理论存在较大偏差；
[0006]2、大部分纯扭加载装置配置比较落后，在教学试验中不便于学生对梁的裂缝和破坏情况进行及时的观查；
[0007]3、大部分设备都是近似纯扭加载装置，设计笨拙，模块化程度底，试验安装繁琐，可操作性差，不利于学生进行自主实践等。
专利技术内容
[0008]本专利技术的目的是提供一种混凝土结构教学纯扭加载装置，以解决上述现有技术存在的问题，该装置不仅设计简约，而且安装方便和操作简单；同时加载装置将会随试件的受力伸长而自动产生位移，很好解决了混凝土试件扭转后伸长的变形约束问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种混凝土结构教学纯扭加载装置，包括匚型双铰接扭转臂、试件扭转盒、承载支墩和位于承载支墩底部的直线滑块，所述匚型双铰接扭转臂包括两套单向360
°
自由转动的铰接端、一件直型梁和一件L型梁，竖向伺服油缸的底端与所述匚型双铰接扭转臂的上铰接端连接，所述L型梁的一端连接上铰接端，另一端通过另一铰接端与直型梁连接，所述匚型双铰接扭转臂的直型梁的末端固定安装到所述试件扭转盒上；待加载的混凝土试件的底部固定，混凝土试件的前部固定到所述试件扭转盒上与承载支墩相对的一侧；所述试件扭转盒铰接在所述承载支墩上，所述直线滑块滑动装配在反力座或反力地基上。
[0010]本专利技术相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
[0011]本专利技术的混凝土结构教学纯扭加载装置，利用学校常用的回字型自反力加载试验系统，布置扭转装置，通过匚型扭转臂和旋转自动延展系统实现纯扭加载。该装置操作简便和受力明确；力学模型简易明了，易于学生自主实验；同时改装装置扭转角度大，实现大变形破坏，扭矩和扭转角实时显示在软件界面中，可以让学生观察纯扭实验试件的全过程破坏现象。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为混凝土结构教学纯扭加载装置的整体结构示意图；
[0014]图2为加载扭转示意图；
[0015]图3为扭转简图；
[0016]图4为扭转角计算图；
[0017]其中，1竖向伺服油缸；2匚型双铰接扭转臂；3试件扭转盒；4承载支墩；5直线滑块；6混凝土试件。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]本专利技术的目的是提供一种混凝土结构教学纯扭加载装置，以解决上述现有技术存在的问题，该装置不仅设计简约，而且安装方便和操作简单；同时加载装置将会随试件的受力伸长而自动产生位移，很好解决了混凝土试件扭转后伸长的变形约束问题。
[0020]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0021]如图1
‑
4所示，本实施例提供一种混凝土结构教学纯扭加载装置，包括匚型双铰接扭转臂2、试件扭转盒3、承载支墩4和位于承载支墩4底部的直线滑块5，匚型双铰接扭转臂2包括两套单向360
°
自由转动的铰接端、一件直型梁和一件L型梁，竖向伺服油缸1的底端与匚型双铰接扭转臂2的上铰接端连接，L型梁的一端连接上铰接端，另一端通过另一铰接端与直型梁连接，匚型双铰接扭转臂2的直型梁的末端固定安装到试件扭转盒3上；待加载的混凝土试件6的底部固定，混凝土试件6的前部固定到试件扭转盒3上与承载支墩4相对的一侧；试件扭转盒3铰接在承载支墩4上，直线滑块5滑动装配在反力座或反力地基上。
[0022]通过竖向伺服油缸1进行加载试验，竖向伺服油缸1动作时，加载点会上下发生竖向位移，此时通过匚型双铰接扭转臂2施加纯扭加载，竖向力由承载支墩4传递到反力地基上。试件扭转过程中，试件的本身伸长变形由滑水平向直线滑块5随动抵消。
[0023]混凝土结构教学纯扭加载装置的具体工作原理如下：
[0024]系统中竖向伺服油缸1、匚型双铰接扭转臂2、试件扭转盒3在同一平面内，在竖向伺服油缸1的作用下，通过匚型双铰接扭转臂2传递到混凝土试件6上使其发生转动，直线运动转变为旋转运动，油缸输出的竖向作用力通过承载支墩4和直线滑块5传递到地面，扭转臂在竖向力的作用下形成对试件的纯扭加载，匚型双铰接扭转臂2的转角位移既是混凝土试件6的扭转角。
[0025]如图4，扭转角的测量方法如下：
[0026]通过竖向伺服油缸1的作用力和位移，进而得到混凝土试件6受到的扭矩和相应的扭转角。
[0027]如图：竖向伺服油缸1向上运动了位移S，匚型双铰接扭转臂2的oabc相对运动到oa
′
b
′
c
′
位置。假定扭转臂为刚臂，不考虑其变形。图中：oa、ab、bc长度已知且相等，三角形oa
′
c
′
三条边中，
[0028]oa
′
已知，a
′
oc
′
＝oc+S，余弦定理计算出
[0029]∠c
′
oa
′
，扭转角∠a
′
oa＝90
°‑
∠c
′
oa
′
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土结构教学纯扭加载装置，其特征在于：包括匚型双铰接扭转臂、试件扭转盒、承载支墩和位于承载支墩底部的直线滑块，所述匚型双铰接扭转臂包括两套单向360
°
自由转动的铰接端、一件直型梁和一件L型梁，竖向伺服油缸的底端与所述匚型双铰接扭转臂的上铰接端连接；所述L型梁的一端连接匚型...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦谚，黄劲辉，张振帅，王辉，乔书庆，李树海，田洪涛，刘光荣，马青海，王长陶，钟绵新，李建华，陈昌福，张建文，
申请(专利权)人：杭州邦威机电控制工程有限公司，
类型：发明
国别省市：