[發明專利]一種鋼梁整體穩定承載力試驗的加載裝置

有效

• 申請號: 201510344326.0
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN105092222B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 熊剛;楊波;周淑容;聶詩東;徐國友;胡鷹;陳永慶;游澤政;孟凡濤;張筠
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 重慶大學專利中心50201
• 代理人: 王翔

技術領域

本發明涉及鋼結構技術領域，特別涉及一種跨中單點加載作用下鋼梁整體穩定承載力試驗的加載裝置。

背景技術

鋼結構具有良好、豐富的建筑藝術表現力，受到建筑師們的普遍青睞；鋼結構所使用的鋼材具有強度高、塑性韌性好、抗震性能優的特點，可以減小構件截面，降低結構重量；鋼結構更便于實現工業化生產，材料又可回收利用，被認為是一種環保、節能的結構體系。國內外一系列大型鋼結構工程的應用，推動了鋼結構學科的快速發展。

鋼梁作為鋼結構體系中一種重要的結構構件，在橫向荷載作用下，其極限承載力往往由整體穩定控制，鋼梁的整體穩定承載力的試驗研究成為結構工程中最具活力的研究方向之一。

對于如圖1所示跨中有一個集中荷載作用的簡支梁，其整體失穩后的變形如圖1中的虛線所示。圖2為荷載作用點處梁截面的變形示意圖，圖2(b)中虛線部分為失穩前的截面，從圖2可以，梁整體失穩后，截面將發生側向位移并伴隨扭轉，所施加的荷載要隨截面側向移動，但方向仍然保持垂直。換言之，試驗用的加載裝置不允許對試驗梁的側向位移及扭轉產生約束，這使得此類試驗變得十分困難。

傳統的鋼梁整體穩定試驗有千斤頂加載和吊掛加載兩種方案。

千斤頂加載方案具有以下缺點：①壓緊后的千斤頂具有較大的側向剛度，對鋼梁的側向彎曲具有較強的約束；②千斤頂上的球鉸轉動剛度較大，對鋼梁的扭轉產生約束。以上缺點導致試驗結果不準確。

吊掛加載方案具有以下缺點：①僅適用于荷載較小的鋼梁試驗，當鋼梁的穩定極限荷載較大時很難解決吊掛重物的問題；②梁整體失穩時，吊掛重物會突然掉落，對施加荷載的人員造成安全隱患。

發明內容

本發明的目的是解決鋼梁整體穩定試驗研究中加載裝置存在的問題，提供一種能安全、可靠、能適應鋼梁側向位移和扭轉變形的加載裝置。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種鋼梁整體穩定承載力試驗的加載裝置，其特征在于：包括四連桿機構、過渡裝置、拉力千斤頂、加載框、力傳感器、加載球鉸、試驗鋼梁。

所述四連桿機構包括錨固于地面上的地梁、斜桿和三角形剛體：

所述地梁通過地錨栓固定于地面，其長度方向與所述試驗鋼梁垂直，上表面焊接有4個連接耳板，耳板與所述地梁長度方向平行；所述三角形剛體為鋼板焊接組合而成的空心剛體，位于兩側的鋼板上分別有三個孔洞，頂部兩個用于連接斜桿，底部孔洞用于連接過渡裝置；所述斜桿為鋼連桿，下端通過銷釘分別鉸接于所述地梁上部的耳板，上端通過銷釘鉸接于所述三角形剛體側板上部圓孔。

所述過渡裝置包含一槽型金屬件和兩個滾子軸承，槽型金屬件頂部焊接一螺桿，用于連接所述拉力千斤頂，槽型金屬件的兩個側板開圓孔，所述滾子軸承安裝于槽型金屬件的側板圓孔內。

所述拉力千斤頂用于施加豎向荷載，下部與所述過渡裝置連接，上部與所述加載框下橫梁上的耳板連接。

所述加載框為金屬制成的矩形框，包括上下橫梁與左右立柱，，下橫梁上焊接耳板，用于連接所述拉力千斤頂。

所述試驗鋼梁穿過加載框的中部。

所述力傳感器位于所述加載框上橫梁與所述加載球鉸之間，通過連接螺桿與所述加載框上橫梁連接，用于測量施加到所述試驗鋼梁上的荷載。

所述加載球鉸由放置于所述試驗鋼梁上表面的凹球面和固定于所述加載框上橫梁，位于所述力傳感器下方的凸球面組成：

所述凹球面為下表面水平，上表面具有球窩的金屬圓塊；所述凸球面是連接于鋼板上具有球頭的金屬短柱，通過連接螺桿與所述加載框上橫梁連接。

進一步，除加載點采用本發明的裝置加載外，所述試驗鋼梁的兩端被固定在支座上。定義鋼梁的長度方向為z軸，與之垂直的水平方向為x軸，垂直于xoy面的軸為y軸。位于鋼梁的兩端的支座應符合夾支條件，即兩端支座能約束鋼梁繞z軸扭轉和沿x、y軸方向的移動，但不能約束鋼梁沿x、y軸的轉動及沿z軸的移動。

進一步，所述三角形剛體由兩側側板與連接鋼板焊接而成的空心剛體，兩側板之間的距離略大于過渡裝置寬度。

進一步，所述斜桿與所述地梁耳板、三角形剛體之間的連接采用銷軸連接，間隙配合。

進一步，所述拉力千斤頂通過過渡裝置與所述四連桿機構中的三角形剛體上的。

進一步，所述拉力千斤頂上端是通過銷軸與所述加載框下橫梁上的耳板連接。

進一步，所述加載球鉸的凸球面直徑略小于凹球面直徑，之間涂油膏以減小兩者之間的摩擦力。