[發明專利]一種加載點約束型鋼梁整體穩定試驗的四點受彎裝置

有效

• 申請號: 202010516793.8
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111735687B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 徐燕;鄭寶鋒
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/20
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周蔚然

本發明公開了一種加載點約束型鋼梁整體穩定試驗的四點受彎裝置，包括球鉸支座、側向支承架、分配梁、液壓千斤頂和豎向反力架。被測鋼梁兩端支承于球鉸支座，球鉸支座僅為被測鋼梁提供豎向約束；側向支承架設置于加載點處，約束被測鋼梁和分配梁在加載點處的側向變形；分配梁通過球鉸支座、平面推力軸承、滾柱滾動塊與被測鋼梁連接，僅施加豎向荷載；豎向反力架為分配梁提供豎向荷載。本發明摒棄傳統裝置釋放加載點約束的策略，采用加載點約束型，實現加載與側向約束同點布置，精確表征鋼梁的側向無支承長度。其構造簡單、受力明確，解決了傳統鋼梁整體穩定試驗裝置無法避免的加載點多于約束等難題，對研究鋼梁整體穩定的性能具有重要價值。

技術領域

本發明屬于鋼結構試驗技術領域，具體涉及一種加載點約束型鋼梁整體穩定試驗的四點受彎裝置。

背景技術

鋼梁的整體穩定性能是鋼結構研究和設計中最重要的性能指標之一。該性能一般可采用試驗的方式獲得關鍵參數。傳統的鋼梁整體穩定試驗裝置（三點受彎或者四點受彎簡支梁），通常將“夾支”約束設置于支座處，在加載點通過千斤頂施加豎向荷載，并將被測鋼梁支座間的距離作為被測鋼梁的側向無支承長度。由于加載點的位置和力的作用方向不能隨著被測鋼梁的側向彎扭變形而發生變化，因此加載點處對被測鋼梁其實存在額外的約束，鋼梁的側向無支承長度與理論不符。現有試驗裝置著眼于釋放加載點多于約束的角度，在加載點處設置刀鉸、球鉸支座等方式，但都無法完美實現豎向加載的同時，被測鋼梁平面外轉動和平動自由發展的目標。此外，鋼梁支座普遍采用輥軸或者鋼棒等形式也將限制被測鋼梁端部平面外的轉動和截面翹曲。鋼梁的整體穩定性能對平面外轉動和翹曲約束等多于約束極為敏感，試驗裝置引入的多于約束往往造成試驗結果失真。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種加載點約束型鋼梁整體穩定試驗的四點受彎裝置，約束加載點處的平面外變形，使之接近于理想的“夾支”支座，同時釋放支座處的約束，形成一種穩定的試驗裝置，其構造簡單、約束清晰、受力明確、整體穩定。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種加載點約束型鋼梁整體穩定試驗的四點受彎裝置，包括球鉸支座、側向支承架、分配梁和豎向反力架。

進一步的，所述球鉸支座是指在被測鋼梁的支承點處下翼緣焊接鋼質半球，并將其支承于支承墩上，支承墩和半球表面均涂抹潤滑油。

進一步的，在混凝土地坪上擺放支承墩、側向支承架和豎向反力架，所述側向支承架位于被測鋼梁縱向的4分點處，豎向反力架位于被測鋼梁跨度的中點，將側向支承架的抗剪鍵伸入混凝土地坪的槽道內，將側向支承架和豎向反力架通過錨桿錨固于混凝土地坪。

進一步的，所述鋼質半球，其受壓承載力不應小于四點彎曲鋼梁的承載力且直徑不宜超過被測鋼梁下翼緣寬度的0.2倍。所述支承墩其尺寸應滿足穩定性要求，同時在被測鋼梁端部橫向扭轉10度時，被測鋼梁下翼緣不應與支承墩之間發生碰撞。

進一步的，所述分配梁為H形截面鋼梁，且承載力和剛度均不應小于被測鋼梁的2倍，分配梁的下翼緣焊接鋼質半球，其幾何尺寸與支座處鋼球尺寸相同。在分配梁底鋼質半球與被測鋼梁的上翼緣之間應設置平面推力軸承和滾柱滾動塊，平面推力軸承和滾柱滾動塊的承載力均不小于鋼梁的豎向承載力。分配梁的頂端與豎向反力架之間安裝液壓千斤頂。

進一步的，所述側向支承架為門架式結構，門架寬度和高度應與被測鋼梁及分配梁相協調，構件截面采用H形截面；側向支承架上，在被測鋼梁上、下翼緣，分配梁上翼緣高度處，均設置可調節頂推裝置。

進一步的，所述可調節頂推裝置由四根高強度螺栓桿、頂推端板和鋼棒焊接組成，螺栓桿的直徑不小于16 mm且配置雙螺母，頂推端板的厚度不小于為20 mm，鋼棒的直徑不小于20 mm，長度不小于50 mm。可調節頂推裝置采用螺栓與側向約束框架相連，通過對雙螺母進行施擰調節裝置位置。

進一步的，所述側向約束架，當被測鋼梁平面外轉動10度時，被測鋼梁的上下翼緣不應與側向支承架碰撞。