[實用新型]一種拱結構試驗裝置

無效

• 申請號: 201020685488.3
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN201909739U
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 謝海波;田仲初;蔣田勇;張中脊;趙虹;潘權
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G09B25/04
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本實用新型涉及土木工程專業的教學和科研試驗裝置，具體為一種拱結構試驗裝置，該試驗裝置特別適合于單拱和連拱的教學試驗和科學研究。

背景技術

隨著我國國民經濟水平的發展，結構美觀、受力合理的拱結構建筑物不斷涌現，因此，在土木工程專業教學中的拱結構受力特性就顯得尤為重要。然而《結構力學》中拱結構方面理論教學相對較難，學生理解上存在一定難度。在日益重視實踐教育的背景下，拱結構的模型試驗就成為結構試驗教學的重要內容之一。

拱結構有優美的弧線，但也就是因此，在拱結構試驗設計過程遇到了較多的難題，如何加載、如何測試、如何滿足教學多次試驗需要、如何將試驗與理論教學內容結合是該裝置主要解決的問題。

發明內容

為了克服現有拱結構試驗裝置難以滿足如何加載、如何測試、如何滿足教學多次試驗需要、如何將試驗與理論教學內容結合的缺陷,?本實用新型旨在提供一種拱結構試驗裝置，該裝置結構簡單，使用方便、安全可靠，能滿足日常教學需求的單（連）拱試驗模型、加載、測試綜合試驗教學的試驗裝置。

為實現上述目的，本實用新型所采用的技術手段是：一種拱結構試驗裝置，其特點是，包括多個鋼拱座，相鄰兩個鋼拱座之間裝有一個拱；所述拱的上方設有反力架橫梁，該反力架橫梁下端通過固接有多個豎直螺桿，每個豎直螺桿下端與一個壓力傳感器相連，各壓力傳感器底端的壓力測試點與所述拱的上端保持接觸；所述鋼拱座的外側對應設有可檢測拱受力時鋼拱座的水平位移偏移量的位移測試儀，所述每個拱的拱頂下端設有可檢測拱受力時拱豎向位移偏移量的位移測試儀。

本實用新型可分為拱結構模型、加載裝置和測試裝置三部分，其中：

拱結構模型：由于模型裝置平臺的拱座是可以調整的，所以拱的跨徑可以調整，同時試驗裝置的反力架橫梁和下橫梁可以調整（螺栓連接），拱結構的矢高也是可以調整的。所以該裝置可以在一定程度上滿足不同形式拱的模型試驗和研究需要。

加載裝置：現有的該類型拱結構加載主要有兩種方式，杠桿加載和砝碼加載。本發明采用非常方便實用的反力加載方式，通過自身的反力架橫梁形成反力，只需要通過扳手轉動加載豎直螺桿伸長或縮短來給結構加載或卸載。加載力的大小通過加載裝置上壓力傳感器由測試儀器直接顯示。整個加載過程簡單、加載量準確、易于控制。該加載裝置為拱結構試驗提供了核心保障。

測試裝置：測試裝置主要測試三個方面內容。第一，加載力。采用壓力傳感器進行測試；第二，應變。通過電阻式應變測試，可以得到拱結構在荷載作用下的關心位置受力狀態；第三，位移。采用位移測試儀不僅能測試出豎向位移，還可將拱結構所特有的水平位移測試出來，試驗精度可達到1％mm。其中加載力和應變兩個測試功能綜合到一個測試儀器之中。

所述反力架橫梁為加載提供條件，加載量的大小決定反力架橫梁的剛度，可根據實際情況選用不同截面的反力架橫梁。

加載用的所述豎直螺桿，可通過垂直紙面槽道設計，達到橫向移動目的，同時該移動裝置還可沿反力架橫梁移動，達到移動加載的效果，并可以通過調整豎直螺桿橫向位置，滿足拱結構橫向不同位置加載需求，以考慮試驗偏載的效應。通過扳手擰緊壓力傳感器上下兩個螺母來控制加載力的大小，力的大小通過壓力傳感器傳遞信號至儀器中，直接顯示出來。所述的壓力傳感器的應力測試點可以根據需要粘貼電阻式應變片，采用應變測試儀器測試該點的應變增量。

所述位移測試儀和位移測試儀一般采用百分表或千分表，通過專門設計托架，提高了試驗精度，減少了試驗誤差。所述鋼拱座可以在下橫梁上移動，本實用新型不僅滿足單拱模型需求，還可以通過調整鋼拱座滿足不同跨徑和矢高的模型試驗；還可以滿足多跨連拱受力試驗。

本實用新型通過反力架橫梁和豎直螺桿共同作用，產生壓力在拱結構上，該壓力大小通過壓力傳感器準確測試出來。

進一步地，所述的拱結構試驗裝置可以為單拱結構試驗裝置，所述拱的數量優選為一個，此時，所述反力架橫梁下設有三個豎直螺桿。

進一步地，所述的拱結構試驗裝置可以為連拱結構試驗裝置，所述拱的數量優選為三個，此時，所述反力架橫梁下設有九個豎直螺桿。

本實用新型的工作過程為：

1、首先根據需要，進行拱模型制作，宜采用鋼結構模型；

2、根據試驗要求，在需要測試應變的地方粘貼應變片，并進行干燥保護處理；

3、根據拱模型的幾何尺寸，調節鋼拱座的位置和反力架橫梁的高度，將模型能夠的安裝（螺栓連接）在加載臺座上；