[發明專利]一種梁構件彎扭組合加載試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201410532785.7
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN104359754B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 陳嘯;唐荊;楊科;趙曉路;徐建中
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/26;G01N3/20
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明涉及一種試驗加載裝置，尤其是一種梁構件彎扭組合加載試驗裝置及方法。?

背景技術

在工程中，橋梁、混凝土梁、鋼管、送電桿塔、風電葉片等都可簡化為梁構件，在風載荷和地震等復雜受力作用下，不僅會受到軸向力和彎矩，還有扭矩的共同作用。因此，深入研究梁構件的彎扭組合加載情況對分析結構性能、破壞機理有重要作用。目前研究梁構件彎扭組合加載的試驗較少，主要是因為加載裝置難以實現，例如彎矩邊界條件不是理想簡支，扭矩施加時梁構件不是理想轉動，難以在同一載荷條件下同時獲得彎矩和扭矩等。而已有的加載裝置，有的局限于某種材料梁構件，有的加載范圍有限，有的造價高昂，因此這些裝置都難以在試驗或實際工程中普遍推廣。?

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種梁構件彎扭試驗加載裝置及方法，其彎矩邊界條件為理想簡支，扭矩施加時梁構件為理想轉動，可在同一加載條件下同時獲得彎矩和扭矩載荷，且整體結構簡單、制造成本低、試驗數據準確。?

本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是：?

一種梁構件彎扭試驗加載裝置，包括簡支-扭轉組合支座和組合加載部件，其特征在于，至少兩所述簡支-扭轉組合支座固定設置在基礎或地面上，用于支撐被加載測試的梁構件試樣和控制邊界條件，且所述簡支-扭轉組合支座之間具有一定的間距，所述梁構件試樣兩端分別設置至少一所述簡支-扭轉組合支座；在所述梁構件試樣的中部區域取一定長度作為彎扭測試段，在所?述彎扭測試段上固設所述組合加載部件；其中，?

--所述簡支-扭轉組合支座包括從下到上依次安裝在一起的固定基座、輥筒、扭轉支座和簡支支座，所述固定基座和扭轉支座之間設置若干個所述輥筒，在所述扭轉支座上安裝電子扭角儀，所述扭轉支座的下表面為弧面，所述簡支支座上方設置所述梁構件試樣的端部，且所述簡支支座和梁構件試樣的端部之間設置厚度可調整的構件墊板，所述扭轉支座的扭轉半徑通過所述梁構件試樣的截面扭轉中心；?

--組合加載部件包括加載臂、分配梁和加載截面增強體，所述組合加載部件用于施加彎曲和扭轉載荷，并測量載荷與撓度值：在所述彎扭測試段兩端加載表面分別套設加載截面增強體，并在所述彎扭測試段兩端分別安裝一設置在加載截面增強體上的水平反向的加載臂，所述水平反向的加載臂的自由端之間用分配梁固定連接，在所述分配梁上安裝有壓力傳感器，且所述分配梁的中部為壓力施加點，在所述彎扭測試段的中部安裝有位移傳感器。?

優選地，所述組合加載部件還包括加載連桿，所述加載連桿設置在所述加載截面增強體和加載臂之間，以利用加載連桿強化固定防止加載臂變形。?

優選地，在所述加載臂的自由端上安裝立柱，用分配梁固定連接所述立柱。?

利用所述固定基座、輥筒和扭轉支座可確定所述梁構件試件的扭轉邊界條件，并通過所述電子扭角儀測量所述梁構件試樣的扭轉角度值。為實現準確的扭轉加載，通過扭轉支座弧度設計和試件墊板厚度調整，確保支座扭轉半徑通過試件的截面扭轉中心。?

優選地，所述固定基座是一個無蓋箱體，側壁上有凹槽，用于安裝輥筒。?

優選地，所述輥筒由軸芯和外筒裝配組合而成，軸芯的兩端球面部分削平，安置在所述固定基座的側壁凹槽內，所述外筒可懸空自由轉動，所述外筒支撐扭轉支座，所述扭轉支座下表面呈弧面形狀，其曲率中心位于所述梁構件試樣的扭轉中心，外部焊接成形，內部空心有支撐梁。這樣的結構既可減輕重量，又能確保外部形狀。進一步地，所述扭轉支座的上表面中部安裝?簡支支座，用于確定試件的彎曲邊界條件。優選地，所述簡支支座為細長圓柱體，在扭轉支座上表面焊接三角鐵，用于防止圓柱體滾動。?

利用所述加載截面增強體對構件加載截面(加載臂處)做適當增強保護，以避免梁構件在加載截面產生破壞，確保試件的主要破壞產生在測試段。對于非矩形截面的梁構件(如三角形、圓形)，在增強處理后也為矩形截面。并且，試樣可以為空心體，也可以為實心體。?

本發明的梁構件彎扭試驗加載裝置，試驗時，在分配梁中部施加壓力，使試件產生彎曲；同時，分配梁將壓力平均分配并傳遞到兩個加載臂自由端，使試件測試段兩端相對反向扭轉。在測試段安裝位移傳感器儀，測量彎曲撓度值，并從壓力傳感器讀取壓力載荷值。這樣僅輸入一個壓力載荷，即可實現梁構件的彎扭組合加載。通過扭轉角度、彎曲撓度、壓力載荷，可得到梁構件在彎扭組合加載下的彎矩-撓度和扭矩-轉角曲線。?