[發(fā)明專利]一種可拆卸式新型桁架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)裝置

無效

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• 申請日: 2012-06-14
• 公開（公告）號: CN102706682A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓林海;侯超
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土木工程中的結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，特別涉及一種可拆卸式新型桁架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

桁架結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、剛度大、整體性能好、外表美觀、制作和安裝方便等優(yōu)良性能。近年來，各類桁架結(jié)構(gòu)在國內(nèi)外工程實(shí)踐中得到廣泛的應(yīng)用，如橋梁、展館、體育場、穹形結(jié)構(gòu)、機(jī)場航站樓、車站、高聳塔架等。一些大型場館如北京的國家體育館、國家大劇院、首都機(jī)場新航站樓；橋梁如四川忠縣長江大橋、南海紫洞大橋等，均采用了桁架結(jié)構(gòu)，并取得了良好的工程效果。

節(jié)點(diǎn)是桁架結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵部位，也是受力情況最為復(fù)雜的區(qū)域。節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能是桁架結(jié)構(gòu)安全的保障，因此，需要對桁架節(jié)點(diǎn)開展有針對性的力學(xué)試驗(yàn)，對節(jié)點(diǎn)性能進(jìn)行研究和評估。在傳統(tǒng)的單個節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)中，需要對節(jié)點(diǎn)的各個桿件施加相應(yīng)的荷載、位移邊界條件，并且往往需要實(shí)現(xiàn)對多個不同角度桿端的同步加載，以近似模擬節(jié)點(diǎn)的實(shí)際受力狀態(tài)。這給試驗(yàn)操作帶來極大的難度，甚至難以有效實(shí)現(xiàn)。隨著結(jié)構(gòu)加工工藝的完善以及焊接技術(shù)、設(shè)備上的進(jìn)步，桁架節(jié)點(diǎn)的形式（節(jié)點(diǎn)區(qū)桿件的數(shù)量、角度等）越來越多，相應(yīng)的，其荷載位移邊界條件也越來越復(fù)雜。如何實(shí)現(xiàn)對桁架節(jié)點(diǎn)復(fù)雜邊界的準(zhǔn)確模擬并方便的進(jìn)行加載，對節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)提出了新的要求。因此，實(shí)踐中迫切需求一種傳力明確、操作簡便、經(jīng)濟(jì)可靠、可以準(zhǔn)確模擬節(jié)點(diǎn)實(shí)際受力狀態(tài)的桁架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)裝置，來適應(yīng)科學(xué)研究和工程實(shí)踐的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出的一種可拆卸式桁架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)裝置，該裝置可有效解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的操作繁瑣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、準(zhǔn)確性和可靠性不夠高、經(jīng)濟(jì)性差等缺點(diǎn)。

為解決上述問題，本發(fā)明提出了如下的技術(shù)方案：

一種可拆卸式新型桁架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)裝置主體1和待測試的桁架節(jié)點(diǎn)2；所述的試驗(yàn)裝置主體1包括裝置主桿9和裝置支桿10；所述的待測試的桁架節(jié)點(diǎn)2包括節(jié)點(diǎn)弦桿3和節(jié)點(diǎn)腹桿5；

其中，所述的試驗(yàn)裝置主體1和待測試的桁架節(jié)點(diǎn)2，通過法蘭4和法蘭6連接：節(jié)點(diǎn)弦桿3和裝置主桿9由法蘭4通過螺栓連接，節(jié)點(diǎn)腹桿5和裝置支桿10由法蘭6通過螺栓連接；連接時，通過法蘭、螺栓定位，使得節(jié)點(diǎn)的桿件和裝置中相應(yīng)的桿件的軸線重合；法蘭和螺栓的具體規(guī)格應(yīng)根據(jù)桿件的最大抗拉強(qiáng)度確定，以保證連接能始終實(shí)現(xiàn)荷載的有效傳遞；

在節(jié)點(diǎn)弦桿3的端部布置弦桿荷載傳感器7，在節(jié)點(diǎn)腹桿5的端部布置腹桿荷載傳感器8，以實(shí)時測試節(jié)點(diǎn)各桿件的內(nèi)力。

在此基礎(chǔ)上，通過對試驗(yàn)裝置主體1施加簡單的單向荷載，如壓荷載，即可通過各連接桿件對待測試的桁架節(jié)點(diǎn)2施加多重邊界條件，模擬其在實(shí)際結(jié)構(gòu)中的受力狀態(tài)；同時可在節(jié)點(diǎn)弦桿3和節(jié)點(diǎn)腹桿5的相交點(diǎn)或附近，布置應(yīng)變計(jì)和位移計(jì)，以獲得節(jié)點(diǎn)的荷載-變形、荷載-應(yīng)變關(guān)系曲線等實(shí)時響應(yīng)數(shù)據(jù)。

試驗(yàn)裝置主體1的桁架形式可采用華倫式（Warren）桁架、普拉特（Pratt）桁架或芬克（Fink）桁架等其他常見形式；

試驗(yàn)裝置主體1的桁架類型可采用鋼桁架或鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)桁架；

所述節(jié)點(diǎn)弦桿3和節(jié)點(diǎn)腹桿5的橫截面為矩形、圓形、橢圓形、工字型、L型或槽型；

所述節(jié)點(diǎn)弦桿3和節(jié)點(diǎn)腹桿5采用的鋼材材料是普通鋼材、高強(qiáng)鋼材或不銹鋼，采用的混凝土材料是普通混凝土或高強(qiáng)混凝土；

所述待測試的桁架節(jié)點(diǎn)2可以為K形、T形、N形、KT形、Y形或X形；根據(jù)不同形式節(jié)點(diǎn)區(qū)的需求，通過調(diào)整桁架裝置的桿件來布置。

本發(fā)明的有益效果為：

（1）和目前常用的單個節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)裝置相比，該可拆卸式桁架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)裝置避免了多個千斤頂多角度的聯(lián)合作動、同步加載；通過該裝置，僅需要施加單向荷載，即可通過裝置桿件與待測試的桁架節(jié)點(diǎn)桿件之間的荷載傳遞，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜受力；因而操作簡便，大大降低了試驗(yàn)難度；

（2）該可拆卸式桁架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)裝置，可以使節(jié)點(diǎn)的邊界條件與其在真實(shí)結(jié)構(gòu)中的一致，能更準(zhǔn)確地模擬待測試的桁架節(jié)點(diǎn)在桁架中的實(shí)際受力狀態(tài)，提高了力學(xué)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性；

（3）該桁架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)裝置傳力明確，可以通過力學(xué)概念及相關(guān)軟件對節(jié)點(diǎn)桿件的荷載進(jìn)行分析；同時，可以通過荷載傳感器、應(yīng)變計(jì)、位移計(jì)的配合使用，獲得詳實(shí)的節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利于對試驗(yàn)結(jié)果的分析；

（4）該桁架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)裝置中，通過法蘭、螺栓與待測試的桁架節(jié)點(diǎn)連接，在節(jié)點(diǎn)破壞后，可將節(jié)點(diǎn)拆卸，連接新節(jié)點(diǎn)并進(jìn)行試驗(yàn)，達(dá)到重復(fù)使用的效果，經(jīng)濟(jì)性好；