一种矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲试验系统及试验方法技术方案

一种矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲试验系统及试验方法，属于试验加载装置。为了解决现有的试验加载系统无法或精确测得不同曲率半径下矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲破坏性能及弯扭屈曲承载力等问题。本发明专利技术通过支撑底座和竖向、侧向限位机构的设置可以对适用的不同曲率半径、不同截面尺寸的试验梁的梁端端部进行竖向支撑、扭转限位和侧向限位，避免上翼缘与腹板发生相对扭转，防止端部截面产生畸变变形，同时轴承和弹性垫片的使用可以最大程度避免试验梁纵向多余约束；通过可横向自由滑动加载千斤顶和加载点下刀铰支座的设置使加载点处无多余约束，从而确保试验梁随荷载的增加可自由发生弯扭屈曲破坏形态，使试验梁达到理想的弯扭屈曲破坏效果。想的弯扭屈曲破坏效果。想的弯扭屈曲破坏效果。

【技术实现步骤摘要】
一种矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲试验系统及试验方法


[0001]本专利技术属于试验加载装置，尤其涉及一种矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲试验系统及试验方法。

技术介绍

[0002]钢
‑
混组合结构符合绿色、高性能、可持续工程的发展理念，其具有钢材轻型美观、施工便利和可回收利用等特点，同时兼具组合材料各张其长的力学性能优势。矩形管翼缘曲线组合梁是由带有一定曲率的矩形管代替传统工字钢梁平板上翼缘而形成的一种新型结构，其中矩形管中浇筑有混凝土，矩形管翼缘曲线组合梁在继承传统工字钢梁技术经济性能优势的基础上，极大改善了传统工字钢梁稳定性不足的缺陷，显著提高的弯扭屈曲强度使其尤其适用于弯扭耦合效应突出的曲线组合梁桥的建设需求。
[0003]现有的试验加载系统仅用于在有侧向约束的钢梁在单点加载作用下整体稳定承载力试验研究，例如公开号“CN204694463U”公开了“有侧向约束钢梁在单点加载作用下整体稳定试验加载系统”的中国专利，此专利通过侧向约束装置限制加载点处试验钢梁的侧向位移及扭转，通过竖向滚动轴承的竖向滚动和水平转动装置的水平转动释放加点处钢梁平面内外的弯曲约束及竖向位移约束。虽然此种试验加载系统适用于有侧向约束工字钢梁整体稳定承载力的试验，但是因为曲线组合梁弯扭耦合的受力特点，其并不适用于矩形管翼缘曲线组合梁的单点加载的弯扭屈曲性能试验。
[0004]对于矩形管翼缘曲线组合梁弹塑性弯扭屈曲承载力的判定是通过弯扭屈曲破坏试验测得的，而在跨中竖向荷载作用下引发的弯扭耦合效应是加剧其弯扭屈曲破坏风险的关键因素。矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲破坏试验严格要求在保证梁端支撑位置横截面无横向位移、扭转和畸变变形出现的前提条件下，试验梁在跨中竖向载荷作用下能够自由产生包括竖向位移、横向位移和横截面扭转的弯扭屈曲破坏形态。上述及常规试验加载系统对试验梁的加载点产生的侧向约束以及加载装置对试验梁弯扭屈曲破坏形态的限制，会导致矩形管翼缘曲线组合梁无法自由产生横向位移和横截面扭转现象，进而导致试验梁受试验系统的约束影响而无法产生弯扭屈曲破坏形态，无法获得需求的试验结果。同时，由于矩形管翼缘曲线组合梁上翼缘扭转刚度远大于腹板扭转刚度，在承受竖向荷载时端截面更易于发生上翼缘与腹板的相对扭转变形，此为该种新型组合梁区别于传统梁结构的特有技术问题，传统梁结构由于翼缘与腹板扭转刚度接近，在端截面二者间并无明显相对扭转变形发生。因此，相较于传统梁结构，矩形管翼缘曲线组合梁的弯曲屈曲试验对梁端支撑位置边界条件有着十分严苛的保障要求，必须对其端截面进行有效约束，以达到试验需求的理想边界条件。上述及常规试验加载系统对试验梁的端部未进行有效约束，将导致试验过程中试验梁端部的上翼缘钢管相对腹板发生扭转，造成试验梁端截面发生畸变屈曲，影响试验梁整体弯扭屈曲破坏状态。
[0005]上述及常规试验加载系统存在的局限将导致单点加载下矩形管翼缘曲线组合梁无法发生理想的弯扭屈曲破坏形态，最终无法或精确通过试验测得矩形管翼缘曲线组合梁
在弯扭屈曲破坏下的应力应变响应规律、承载力及刚度发展、极限承载力等弯扭屈曲性能。因此，研究及应用实践中迫切需要一种可以真实、精确测得不同曲率半径的矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲性能的试验系统及试验方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术需要解决的技术问题是：现有的试验加载系统对试验梁的约束限制致使矩形管翼缘曲线组合梁无法产生需求的弯扭屈曲破坏形态，故而无法或精确获得矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲性能，以及无法针对性解决矩形管翼缘曲线组合梁特有的管翼缘与腹板相对扭转问题和试验梁具有不同曲率半径时加载系统的适用性问题，进而提供一种矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲试验系统及试验方法。
[0007]本专利技术为解决上述技术问题采用的技术方案是：
[0008]一种矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲试验系统，它包括两个支撑装置和一个竖向加载装置，两个所述的支撑装置用于试验梁端部的支撑和限位，所述的竖向加载装置安装在两个所述的支撑装置之间，并处于试验梁的上方，用于试验梁的竖向加载；
[0009]每个支撑装置包括支撑底座、两个钢立柱、上横梁、支座、竖向限位机构和两组侧向限位机构；两个所述的钢立柱横向并排安装在支撑底座的上方，所述的上横梁安装在两个钢立柱的顶端，所述的竖向限位机构和支座由上至下依次设置在两个钢立柱之间，所述的竖向限位机构安装在上横梁的正下方，所述的支座放置在支撑底座的上方；所述试验梁的端部放置在支座上，竖向限位机构的伸缩端抵接在试验梁的上表面上；两组所述的侧向限位机构由上至下分别安装在两个钢立柱上，并处于两个钢立柱之间，且两组侧向限位机构分别将试验梁的上翼缘和下翼缘夹持住，所述的竖向限位机构和两组侧向限位机构避免了试验梁端部的上翼缘与腹板发生相对扭转，防止试验梁端截面产生畸变变形。
[0010]进一步的，所述的支撑底座包括上顶板、下底板、连接腹板Ⅰ、两个接地螺栓、若干个加劲肋Ⅰ和两个吊装把手，所述的上顶板和下底板上下相对设置，并通过连接腹板Ⅰ和若干个加劲肋Ⅰ进行固定连接；所述连接腹板Ⅰ的长度小于上顶板和下底板的长度，并安装在上顶板和下底板处于长度方向的中间的位置处；上顶板的两端分别开有一个腰孔Ⅰ，所述腰孔Ⅰ的开孔方向与上顶板的宽度方向一致；下底板的两端分别开有一个腰孔Ⅱ，所述腰孔Ⅱ的开孔方向与下底板的宽度方向一致；所述的腰孔Ⅰ与腰孔Ⅱ上下相对设置，所述的接地螺栓依次穿过腰孔Ⅰ与腰孔Ⅱ并锚固于地下，两个所述的吊装把手分别安装在上顶板的两端。
[0011]进一步的，每根钢立柱包括两个侧立板、连接腹板Ⅱ、上封板、下封板、若干个加劲肋Ⅱ和若干个三角加劲肋；两个所述的侧立板横向相对设置，且通过连接腹板Ⅱ与若干个加劲肋Ⅱ固定连接；所述的上封板固定在两个侧立板的顶端，下封板固定在两个侧立板的底端，若干个所述的三角加劲肋分别连接在侧立板与下封板之间和连接腹板Ⅱ与下封板之间。
[0012]进一步的，所述的上横梁为工字钢，上横梁的两端通过上横梁上的底板和若干个螺栓连接在两根钢立柱的上封板上。
[0013]进一步的，所述的支座包括一个支座底座和一个圆柱钢，所述的支座底座放置在支撑底座的上顶板上；其中一个支撑装置中的圆柱钢径向放置在支座底座的上方，另一个支撑装置中的圆柱钢径向焊接在支座底座的上方；所述的圆柱钢的轴线方向朝向钢立柱的
方向设置，试验梁的端部放置在圆柱钢上。
[0014]进一步的，所述的竖向限位机构包括内螺纹套筒、螺柱和弹性垫片；所述内螺纹套筒的一端安装在上横梁的下表面处，所述螺柱的一端螺接在内螺纹套筒的另一端，弹性垫片安装在螺柱的另一端。
[0015]进一步的，每组侧向限位机构包括两个限位支撑组件，两个限位支撑组件分别相对安装在两根钢立柱上；每个限位支撑组件包括两个支座支撑板、轴承支座、圆柱滚子轴承、四个连接螺栓和四个调节螺钉；两个所述的支座支撑板分别设置在钢立柱的两侧，并通过四个连接螺栓进行固定连接；处于钢立柱外侧的支座支撑板抵接在钢立柱的外侧，四个所述的调节螺钉垂直螺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲试验系统，其特征在于：它包括两个支撑装置(A)和一个竖向加载装置(B)，两个所述的支撑装置(A)用于试验梁(C)端部的支撑和限位，所述的竖向加载装置(B)安装在两个所述的支撑装置(A)之间，并处于试验梁(C)的上方，用于试验梁(C)的竖向加载；每个支撑装置(A)包括支撑底座(1)、两个钢立柱(2)、上横梁(3)、支座(4)、竖向限位机构(5)和两组侧向限位机构(6)；两个所述的钢立柱(2)横向并排安装在支撑底座(1)的上方，所述的上横梁(3)安装在两个钢立柱(2)的顶端，所述的竖向限位机构(5)和支座(4)由上至下依次设置在两个钢立柱(2)之间，所述的竖向限位机构(5)安装在上横梁(3)的正下方，所述的支座(4)放置在支撑底座(1)的上方；所述试验梁(C)的端部放置在支座(4)上，竖向限位机构(5)的伸缩端抵接在试验梁(C)的上表面；两组所述的侧向限位机构(6)由上至下分别安装在两个钢立柱(2)上，并处于两个钢立柱(2)之间，且两组侧向限位机构(6)分别将试验梁(C)的上翼缘和下翼缘夹持住，所述的竖向限位机构(5)和两组侧向限位机构(6)避免了试验梁(C)端部的上翼缘与腹板发生相对扭转，防止试验梁(C)端截面产生畸变变形。2.根据权利要求1所述的一种矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲试验系统，其特征在于：所述的支撑底座(1)包括上顶板(1
‑
1)、下底板(1
‑
2)、连接腹板Ⅰ(1
‑
3)、两个接地螺栓(1
‑
4)、若干个加劲肋Ⅰ(1
‑
5)和两个吊装把手(1
‑
6)，所述的上顶板(1
‑
1)和下底板(1
‑
2)上下相对设置，并通过连接腹板Ⅰ(1
‑
3)和若干个加劲肋Ⅰ(1
‑
5)进行固定连接；所述连接腹板Ⅰ(1
‑
3)的长度小于上顶板(1
‑
1)和下底板(1
‑
2)的长度，并安装在上顶板(1
‑
1)和下底板(1
‑
2)处于长度方向的中间的位置处；上顶板(1
‑
1)的两端分别开有一个腰孔Ⅰ(1
‑1‑
1)，所述腰孔Ⅰ(1
‑1‑
1)的开孔方向与上顶板(1
‑
1)的宽度方向一致；下底板(1
‑
2)的两端分别开有一个腰孔Ⅱ(1
‑2‑
1)，所述腰孔Ⅱ(1
‑2‑
1)的开孔方向与下底板(1
‑
2)的宽度方向一致；所述的腰孔Ⅰ(1
‑1‑
1)与腰孔Ⅱ(1
‑2‑
1)上下相对设置，所述的接地螺栓(1
‑
4)依次穿过腰孔Ⅰ(1
‑1‑
1)与腰孔Ⅱ(1
‑2‑
1)并锚固于地下，两个所述的吊装把手(1
‑
6)分别安装在上顶板(1
‑
1)的两端。3.根据权利要求2所述的一种矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲试验系统，其特征在于：每根钢立柱(2)包括两个侧立板(2
‑
1)、连接腹板Ⅱ(2
‑
2)、上封板(2
‑
3)、下封板(2
‑
4)、若干个加劲肋Ⅱ(2
‑
5)和若干个三角加劲肋(2
‑
6)；两个所述的侧立板(2
‑
1)横向相对设置，且通过连接腹板Ⅱ(2
‑
2)与若干个加劲肋Ⅱ(2
‑
5)固定连接；所述的上封板(2
‑
3)固定在两个侧立板(2
‑
1)的顶端，下封板(2
‑
4)固定在两个侧立板(2
‑
1)的底端，若干个所述的三角加劲肋(2
‑
6)分别连接在侧立板(2
‑
1)与下封板(2
‑
4)之间和连接腹板Ⅱ(2
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2)与下封板(2
‑
4)之间。4.根据权利要求3所述的一种矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲试验系统，其特征在于：所述的上横梁(3)为工字钢，上横梁(3)的两端通过上横梁(3)上的底板和若干个螺栓连接在两根钢立柱(2)的上封板(2
‑
3)上。5.根据权利要求4所述的一种矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲试验系统，其特征在于：所述的支座(4)包括一个支座底座(4
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1)和一个圆柱钢(4
‑
2)，所述的支座底座(4
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1)放置在支撑底座(1)的上顶板(1
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1)上；其中一个支撑装置(A)中的圆柱钢(4
‑
2)径向放置在支座底座(4<...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱经纬，毛一波，刘曜华，贾春雨，吴宇峰，王汉臣，付涛，崔楠楠，王明，潘雨，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：