[發明專利]一種鋼梁約束扭轉試驗裝置

有效

• 申請號: 201710437050.X
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107179251B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 張文福;趙文艷;過軼青;耿方方
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G01N3/26
• 分類號: G01N3/26;G01M13/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 鄧麗

本發明公開了一種鋼梁約束扭轉試驗裝置包括加載架、扭轉圓筒、中空柱塞同步液壓千斤頂、夾支座和鋼絲繩，所述的加載架的兩端分別設有夾支座，夾支座固定在臺座上，所述的加載架上設有中空柱塞同步液壓千斤頂，加載架內設有扭轉圓筒，扭轉圓筒內設有固定試驗梁的夾具，其中試驗梁穿過扭轉圓筒并由試驗梁的夾具對其進行固定，試驗梁的兩端均有夾支座進行固定。本發明結構簡單、設計合理，在本發明中鋼絲繩拉力方向始終與扭轉圓筒相切，且左右兩側的鋼絲繩拉力大小相等方向相反，從而能夠保證試驗梁僅承受扭矩作用。

技術領域

本發明涉及一種鋼梁約束扭轉試驗裝置，屬于鋼結構技術領域。

背景技術

扭轉作為五種基本受力狀態之一，在鋼梁的設計中，特別是橋梁設計中是需要重點考慮的。當作用在梁上的剪力未通過剪力中心時，梁將繞剪力中心發生扭轉。扭轉變形可分為自由扭轉和約束扭轉，兩者的應力狀態差異很大。當扭轉發生時除圓形截面的構件截面保持平面外，其他截面形式由于截面上的各纖維沿縱向產生位移而使表面凹凸不平，截面不再保持為平面，產生翹曲變形。如果各纖維沿縱向的位移不受約束，則為自由扭轉，僅產生自由扭轉剪應力，且扭轉角的變化率為常數。當構件在發生扭轉變形時，一端或者兩端的翹曲變形受到約束條件的限制，則其他的截面的變形也將受到不同程度的約束作用，此時試件發生的則為約束扭轉變形。截面的翹曲變形受到約束后將產生縱向翹曲正應力，并伴隨產生翹曲剪應力；扭轉角的變化率也不再是常數。可以看出，梁的扭轉變形較為復雜，因此，對鋼梁在扭矩作用下的力學性能進行研究是非常重要的。

然而，目前鋼梁的受扭試驗，均采用在試驗梁兩端施加相反扭矩進行試驗，這屬于自由扭轉的范疇。對于約束扭轉，要求通過支承條件或外力作用方式使構件扭轉時各截面的翹曲變形受到約束。

當作用在梁上的剪力未通過剪力中心時，梁將繞剪力中心發生扭轉。扭轉變形可分為自由扭轉和約束扭轉，兩者的應力狀態差異很大，對梁進行扭轉試驗意義重大。然而，目前的扭轉試驗裝置均為自由扭轉裝置。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種鋼梁約束扭轉試驗裝置，可以使試驗梁各截面的翹曲變形受到不同程度的約束，使其發生約束扭轉變形，從而產生縱向翹曲正應力，并伴隨產生翹曲剪應力。

本發明所采用的技術方案是：一種鋼梁約束扭轉試驗裝置，包括加載架、扭轉圓筒、中空柱塞同步液壓千斤頂、夾支座和鋼絲繩，所述的加載架的兩端分別設有夾支座，夾支座固定在臺座上，所述的加載架上設有中空柱塞同步液壓千斤頂，加載架內設有扭轉圓筒，扭轉圓筒內設有固定試驗梁的夾具，其中試驗梁穿過扭轉圓筒并由試驗梁的夾具對其進行固定，試驗梁的兩端均有夾支座進行固定。

在本發明中：所述的加載架包括兩立柱和上、下反力梁，所述的兩立柱之間設有上、下反力梁，所述的扭轉圓筒固定在上、下反力梁之間的位置，其中所述的立柱由鋼管構成，所述的反力梁由兩塊鋼板一焊接而成供中空柱塞同步液壓千斤頂施加荷載。

在本發明中：所述的夾支座包括兩支柱和上、下支撐桿，兩支柱之間設有上、下支撐桿，所訴的上、下支撐桿均由兩根圓鋼管二、兩塊鋼板二和一根光滑的圓鋼焊接而成。

在本發明中：所述的扭轉圓筒包括兩個同心半徑不等的兩個圓筒即內筒和外筒，內筒和外筒之間通過加勁肋板焊接，所述的外筒的上、下筒面均焊接有固定鋼絲繩的圓鋼管一，所述的外筒的前、后筒口均設有圓環；所述的內筒中設有固定試驗梁的夾具，所述固定試驗梁的夾具由六根高強度螺栓桿與板件組成。

在本發明中：所述的鋼絲繩繞過外筒沿切線方向延伸，與一個固定鋼絲繩橫向位置的厚板形成放置中空柱塞同步液壓千斤頂的厚板底座，所述的中空柱塞同步液壓千斤頂放置在反力梁與厚板底座之間，所述的厚板底座上設有固定鋼絲繩的相應的缺口。

本發明的有益效果：

1、本發明結構簡單、設計合理，在本發明中鋼絲繩拉力方向始終與扭轉圓筒相切，且左右兩側的鋼絲繩拉力大小相等方向相反，從而能夠保證試驗梁僅承受扭矩作用；