[發明專利]鋼-混凝土組合柱的抗震抗扭試驗加載裝置及制作方法

無效

• 申請號: 201310338017.3
• 申請日: 2013-08-06
• 公開（公告）號: CN103398908A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 王宇航;樊健生;聶建國
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N3/26
• 分類號: G01N3/26;G01N3/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鋼-混凝土組合柱的抗震抗扭試驗加載裝置，屬于結構工程技術領域，特別涉及結構工程試驗技術領域。

背景技術

鋼-混凝土組合柱在工程實踐中具有廣泛的應用，其主要類型包括圖la所示的鋼管混凝土柱和圖1b所示的鋼骨混凝土柱。鋼-混凝土組合柱的抗扭性能是抗震設計中需要十分關心的一個問題，實際橋梁結構在縱橋向的水平地震作用下，墩柱內除了軸力和彎矩外，還存在扭矩的作用，因而使得橋梁的墩柱處于軸力-彎矩-扭矩復合受力狀態。在復合受力狀態下，墩柱更容易發生破壞，其破壞機制較為復雜，并且破壞模式不易預測。在歷次大地震后的震害調查中可以發現，墩梁固結的曲線橋、斜橋等空間橋梁結構形式在地震作用下產生了較為嚴重的破壞。因此，需要對鋼-混凝土組合柱在軸力-彎矩-扭矩復合受力往復荷載作用下的力學性能進行深入研究，開展鋼-混凝土組合柱的抗震抗扭試驗，從而推動鋼-混凝土組合柱在高速公路高架橋和城市立交橋中的應用。

對鋼-混凝土組合柱開展抗震抗扭試驗是研究組合柱抗扭機理的重要手段，可為實際工程中組合柱的抗震抗扭設計提供重要的科學依據。然而，傳統的抗扭試驗加載裝置和試驗方法存在以下不足:(1)加載行程不足，由于鋼-混凝土組合柱的抗扭延性較好，承載力極限狀態時扭轉角較大，因此無法獲得試件的承載力極限狀態；(2)荷載模式單一，只能對試件單獨施加靜力扭矩、彎矩，無法施加帶有往復特征的軸力、彎矩和扭矩復合荷載；(3)穩定加載行程小，在扭轉角較大時，加載點處的位移與試件扭轉角呈非線性關系，導致加載后期難以對荷載增量進行控制；(4)通用性差，針對不同形式的試件需要單獨設計裝置，難以對組合柱的抗震抗扭性能進行大量參數分析。鑒于以上原因，目前鋼-混凝土組合柱的抗震抗扭試驗研究開展難度大，缺乏大量充分可靠的試驗數據為工程設計提供科學依據。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋼-混凝土組合柱的抗震抗扭試驗加載裝置及其制作方法。本發明的核心思想是通過兩個水平放置的電液伺服作動器對試件施加任意比例的彎矩和扭矩荷載；采用傳統經濟的推力千斤頂并設置減摩板實現施加軸向壓力的目的，在實現大噸位軸向壓力加載的同時保證了頂梁的自由扭轉；主要部件之間采用螺栓連接，可實現試件的局部快速替換，有利于開展大量參數的試驗研究；該裝置通用性強，可用于各類鋼-混凝土組合柱的抗震抗扭試驗等，應用前景廣闊。

本發明的技術方案如下：

一種鋼-混凝土組合柱的抗震抗扭試驗加載裝置，其特征在于，該裝置包括加載框架、頂梁、底座、試件、推力千斤頂、兩電液伺服作動器和減摩板，所述加載框架、頂梁和底座均由鋼板焊接而成；所述加載框架通過滾動軸承與推力千斤頂連接，滾動軸承固接在加載框架上，加載框架的每個柱腳設有螺栓孔，通過地錨螺栓與地面固接；所述試件的頂部和底部各設置一塊帶有螺栓孔的鋼板，分別與頂梁底部和底座頂部相應的螺栓孔固接；所述減摩板水平放置于頂梁頂部中心位置；所述電液伺服作動器沿水平向放置并與頂梁通過螺栓固接。

所述試件為鋼管混凝土柱和鋼骨混凝土柱中任一種組合柱。所述底座頂面設置有4個L型擋塊。所述底座側面設置有加勁肋板。所述減摩板為聚四氟乙烯板。

根據上述的抗震抗扭試驗加載裝置的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

用鋼板焊接成加載框架、頂梁和底座；

加載框架的每個柱腳開有與地面錨孔相匹配的螺栓孔，通過地錨螺栓與地面進行固接；

安裝底座，底座的底部開有螺栓孔，通過地錨螺栓將底座和地面進行固接；

安裝試件，試件的底部鋼板開有與底座的頂部鋼板相匹配的螺栓孔，通過螺栓將試件與底座進行固接；

安裝頂梁，頂梁的底部開有與試件的頂部鋼板相匹配的螺栓孔，通過螺栓將頂梁與試件進行固接；

將滾動軸承固接在加載框架上，推力千斤頂與加載框架通過滾動軸承進行連接；

將減摩板水平放置于頂梁頂部中心位置；

將電液伺服作動器沿水平向放置，并與頂梁通過螺栓進行固接。

本發明相對于現有技術具有以下有益效果：

(1)通過兩個水平放置的電液伺服作動器對試件施加任意比例的彎矩和扭矩荷載；(2)采用傳統經濟的推力千斤頂并設置減摩板實現施加軸向壓力的目的，在實現大噸位軸向壓力加載的同時保證了頂梁的自由扭轉；(3)采用裝配式結構，可實現試件的局部快速替換，有利于開展大量參數的試驗研究；(4)該裝置通用性強，可用于各類鋼-混凝土組合柱的抗震抗扭試驗等，應用前景廣闊。

附圖說明