本发明专利技术公开了一种叉柱造式斗栱长期承压的空间阵列型加载装置及方法，包括可调节叉柱造式斗栱支撑框架装置、竖向滑动‑侧向支撑装置、叉柱造式斗栱的竖向滑动‑侧向支撑装置和叉柱造式斗栱试件；叉柱造式斗栱试件、柱顶夹具装置、竖向滑动‑侧向支撑装置以及可调节叉柱造式斗栱支撑框架通过叉柱造式斗栱空间阵列行支撑框架装置连接，形成叉柱造式斗栱长期承压加载装置，叉柱造式斗栱长期承压加载装置由水平多排多列、竖向多层的相对独立的支撑框架在空间进行非关联阵列，形成叉柱造式斗栱长期承压的空间阵列型加载装置。该试验装置充分利用了空间位置，上层斗栱试件及装置可作为下层斗栱试件的配重，减少下层配重块施加的重量，实现长期蠕变试验。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于古建筑木结构关键构件力学性能试验，特别涉及一种叉柱造式斗栱长期承压的空间阵列型加载装置及方法。
技术介绍
1、叉柱造式斗栱是我国古建筑木结构独有的构件，也是我国多层古建筑木结构中最具特色、最为华丽的部分。从结构功能看，叉柱造式斗栱在传递竖向荷载方面作用关键，其承压性能是古建筑木结构整体受力性能于稳定的重要保障。长期持载是古建筑木结构斗栱的典型受力特征，通过先进结构试验方法，掌握叉柱造式斗栱的长期承压蠕变性能，可为古建筑木结构的科学保护与久远传承提供科技支撑。
2、目前，有关叉柱造式斗栱力学性能试验的研究仍然集中在短期承压方面，且所采用的试验技术是通过压力试验机或千斤顶来加载，将其用于斗栱长期承压蠕变试验时存在以下技术问题：
3、(1)叉柱造式斗栱长期承压试验周期长，采用压力试验机加载时需长期占用，试验成本过高；
4、(2)叉柱造式斗栱长期承压试验影响因素多，需要考虑不同的模型尺寸、竖向荷载大小及持续时间等，采用压力试验机一次只能测试一个模型多台试验机，影响后续试验且实验室一般也不允许；
5、(3)压力试验机与千斤顶在长期持续加载时，千斤顶容易出现卸载情况，存在稳压问题，因此需要人员长期看守、时常补压，且人为原因可能造成加载力不能保持恒定不变并导致试件变形测量不够精准，试验费用与人工成本也大幅上升。
6、在此背景下，有必要专门设计一种用于叉柱造式斗栱长期承压的适宜性加载装置，以实现同时、同步进行多个斗栱试件不同荷载、不同持时的加载试验。
>技术实现思路1、为了克服上述现有技术的存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种叉柱造式斗栱长期承压的空间阵列型加载装置及方法，该试验装置充分利用了空间位置，上层斗栱试件及装置可作为下层斗栱试件的配重，减少下层配重块施加的重量，可实现长期蠕变试验。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种叉柱造式斗栱长期承压的空间阵列型加载装置，包括可调节叉柱造式斗栱支撑框架装置、竖向滑动-侧向支撑装置、叉柱造式斗栱的竖向滑动-侧向支撑装置和叉柱造式斗栱试件；
4、叉柱造式斗栱试件、柱顶夹具装置、竖向滑动-侧向支撑装置以及可调节叉柱造式斗栱支撑框架通过叉柱造式斗栱空间阵列行支撑框架装置连接，形成叉柱造式斗栱长期承压加载装置，叉柱造式斗栱长期承压加载装置由水平多排多列、竖向多层的相对独立的支撑框架在空间进行非关联阵列，形成叉柱造式斗栱长期承压的空间阵列型加载装置。
5、所述可调节叉柱造式斗栱支撑框架装置包括钢底板，所述钢底板上表面对应设置有第一侧向挡板和第二侧向挡板，可调节叉柱造式斗栱支撑框架装置根据斗栱尺寸的不同，改变第一侧向挡板和第二侧向挡板在钢底板上的水平位置，进行适宜性精准调节。
6、所述第一侧向挡板外侧的底部设置第一侧向挡板地脚板，所述第一侧向挡板外侧的顶部设置第一侧向挡板伸臂板，其中第一侧向挡板地脚板为一端矩形，另一端半圆形的小块钢板，第一侧向挡板伸臂板为大块矩形钢板；
7、所述第二侧向挡板外侧的底部设置第二侧向挡板地脚板，第二侧向挡板外侧的顶部设置第二侧向挡板伸臂板，其中，第二侧向挡板地脚板与第一侧向挡板地脚板形状尺寸一致，第二侧向挡板伸臂板与第一侧向挡板伸臂板形状尺寸一致。
8、所述第一侧向挡板地脚板、第二侧向挡板地脚板均开设圆形螺栓孔，通过地脚螺栓固定在钢底板上，第一侧向挡板伸臂板上开设条形螺栓孔，第二侧向挡板伸臂板上开设条形螺栓孔。
9、所述钢底板上表面对称开设两道条形螺栓槽，螺栓槽根据第一侧向挡板地脚板、第二侧向挡板地脚板上螺栓孔的位置确定，以便与第一侧向挡板地脚板、第二侧向挡板地脚板通过地脚螺栓固定，通过调节第一侧向挡板和第二侧向挡板在钢底板上的固定位置，同一侧的地脚螺栓沿着螺栓槽进行滑动，即可适用于不同尺寸的斗栱模型。
10、所述柱顶夹具装置用于稳定加载装置，防止斗栱模型侧翻，柱顶夹具装置套在斗栱试件的叉柱肢的顶部，叉柱肢位于栌斗正上方；所述柱顶夹具装置通过吊配重方式对叉柱造式斗栱进行长期加载，实现斗栱模型的稳定加压。
11、所述柱顶夹具装置包括钢柱帽、荷载传感器、钢悬臂梁、滑杆及螺帽、吊绳及配重；
12、所述钢柱帽顶部开设环形螺栓槽道，用于同荷载传感器的法兰螺栓孔通过螺栓固定；所述钢悬臂梁通过螺栓与荷载传感器的螺栓孔进行连接，四根滑杆上端固定在钢悬臂梁上，下部作为活动机构，光滑地穿透套筒板；既能够防止夹具的侧翻，也能够有效测量竖向荷载的变化。
13、所述吊绳分别悬挂在钢悬臂梁的两端，选择适当的配重悬挂在吊绳上。使钢悬臂梁两端保持平衡，完成对斗栱荷载的施加。
14、所述叉柱造式斗栱的竖向滑动-侧向支撑装置，用于克服斗栱竖向长期承压蠕变过程中的摩擦力，并保证其侧向稳定，防止斗栱在试验过程中发生侧翻。
15、所述叉柱造式斗栱的竖向滑动-侧向支撑装置包括联肢钢栱帽、钢悬臂、直线导轨、滑块；
16、位于第一侧向挡板和第二侧向挡板内侧各安装一个符合斗栱试件尺寸的叉柱造式斗栱的竖向滑动-侧向支撑装置，第一侧向挡板与第二侧向挡板均为u型钢板；
17、所述联肢钢栱帽为长方体套筒形状，使其紧贴合斗栱试件伸出的耍头枋与柱头枋的尺寸；
18、所述钢悬臂为三个相同规格的钢悬臂，三个钢悬臂一端分别垂直居中焊接在联肢钢栱帽的同一水平面的三个板上，另一端垂直居中焊接在三个相同规格的滑块上，根据这一方向耍头枋、柱头枋的数目和尺寸，定制符合其规格的竖向滑动-侧向支撑装置；
19、所述直线导轨上开设圆形螺栓孔，通过螺栓分别与第一侧向挡板和第二侧向挡板固定，根据焊接好的联肢钢栱帽、钢悬臂、滑块确定直线导轨的位置，保证竖向滑动-侧向支撑装置与第一侧向挡板和第二侧向挡板可稳定连接，滑块直接套在直线导轨上，既能够保证斗栱的侧向稳定，也能够通过定期补润滑油，减轻斗栱在蠕变过程中滑块与直线导轨间的摩阻力，保证试验精度。
20、所述叉柱造式斗栱空间阵列行支撑框架装置包括第一定向板及其螺栓、第二定向板及其螺栓、第一过孔、第二过孔、圆光棒、插销底板、数个叉柱造式斗栱支撑框架；
21、所述第一定向板为一个矩形钢板，第一定向板上一端开设第一过孔，另一端开设与第二侧向挡板条形螺栓孔大小一致的圆形螺栓孔、并由螺栓自上而下拧紧并连接第一定向板和第二侧向挡板伸臂板，使得第一定向板及其螺栓可沿第二侧向挡板条形螺栓孔移动，便于调节每个独立的加载装置。
22、所述第二定向板为一个矩形钢板，第二定向板上一端开设第二过孔，另一端开设与第一侧向挡板条形螺栓孔大小一致的圆形螺栓孔、并由螺栓自上而下穿过第一侧向挡板伸臂板连接第二定向板，使得第二定向板及其螺栓可沿第一侧向挡板条形螺栓孔移动，便于调节每个独立的加载装置。
23、所述叉柱造式斗栱空间阵列行支撑框架装置由水平多排多列、竖向多层的相对独立的支撑框架在空间本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种叉柱造式斗栱长期承压的空间阵列型加载装置，其特征在于，包括可调节叉柱造式斗栱支撑框架装置、柱顶夹具装置、竖向滑动-侧向支撑装置、叉柱造式斗栱的竖向滑动-侧向支撑装置和叉柱造式斗栱试件(1)；
2.根据权利要求1所述的一种叉柱造式斗栱长期承压的空间阵列型加载装置，其特征在于，所述可调节叉柱造式斗栱支撑框架装置包括钢底板(2)，所述钢底板(2)上表面对应设置有第一侧向挡板(5)和第二侧向挡板(9)，可调节叉柱造式斗栱支撑框架装置根据斗栱尺寸的不同，改变第一侧向挡板(5)和第二侧向挡板(9)在钢底板(2)上的水平位置；
3.根据权利要求2所述的一种叉柱造式斗栱长期承压的空间阵列型加载装置，其特征在于，所述第一侧向挡板地脚板(6)、第二侧向挡板地脚板(10)均开设圆形螺栓孔，通过地脚螺栓(4)固定在钢底板(2)上，第一侧向挡板伸臂板(7)上开设条形螺栓孔(8)，第二侧向挡板伸臂板(11)上开设条形螺栓孔(12)；
4.根据权利要求1所述的一种叉柱造式斗栱长期承压的空间阵列型加载装置，其特征在于，所述柱顶夹具装置用于稳定加载装置，防止斗栱模型侧翻，柱顶夹具装置套在斗栱试件的叉柱肢15的顶部，叉柱肢15位于栌斗正上方；所述柱顶夹具装置通过吊配重方式对叉柱造式斗栱进行长期加载；
5.根据权利要求1所述的一种叉柱造式斗栱长期承压的空间阵列型加载装置，其特征在于，所述叉柱造式斗栱的竖向滑动-侧向支撑装置包括联肢钢栱帽(24)、钢悬臂(25)、直线导轨(26)、滑块(28)；
6.根据权利要求1所述的一种叉柱造式斗栱长期承压的空间阵列型加载装置，其特征在于，所述叉柱造式斗栱空间阵列行支撑框架装置包括第一定向板(29)、螺栓(30)、第二定向板(31)、螺栓(32)、第一过孔(33)、第二过孔(34)、圆光棒(35)、插销底板(36)、数个叉柱造式斗栱支撑框架；
7.根据权利要求1所述的一种叉柱造式斗栱长期承压的空间阵列型加载装置，其特征在于，所述叉柱造式斗栱空间阵列行支撑框架装置由水平多排多列、竖向多层的相对独立的支撑框架在空间进行非关联阵列形成；
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种叉柱造式斗栱长期承压的空间阵列型加载装置的试验方法，其特征在于，包括以下实施步骤：
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【技术特征摘要】
1.一种叉柱造式斗栱长期承压的空间阵列型加载装置，其特征在于，包括可调节叉柱造式斗栱支撑框架装置、柱顶夹具装置、竖向滑动-侧向支撑装置、叉柱造式斗栱的竖向滑动-侧向支撑装置和叉柱造式斗栱试件(1)；
2.根据权利要求1所述的一种叉柱造式斗栱长期承压的空间阵列型加载装置，其特征在于，所述可调节叉柱造式斗栱支撑框架装置包括钢底板(2)，所述钢底板(2)上表面对应设置有第一侧向挡板(5)和第二侧向挡板(9)，可调节叉柱造式斗栱支撑框架装置根据斗栱尺寸的不同，改变第一侧向挡板(5)和第二侧向挡板(9)在钢底板(2)上的水平位置；
3.根据权利要求2所述的一种叉柱造式斗栱长期承压的空间阵列型加载装置，其特征在于，所述第一侧向挡板地脚板(6)、第二侧向挡板地脚板(10)均开设圆形螺栓孔，通过地脚螺栓(4)固定在钢底板(2)上，第一侧向挡板伸臂板(7)上开设条形螺栓孔(8)，第二侧向挡板伸臂板(11)上开设条形螺栓孔(12)；
4.根据权利要求1所述的一种叉柱造式斗栱长期承压的空间阵列型加载装置，其特征在于，所述柱顶夹具装置用于稳定加载装置，防止斗栱...
【专利技术属性】
技术研发人员：张利朋，王莹锦，谢启芳，吴亚杰，李浩，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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