[發明專利]一種研究鋼管砼拱徐變性能的自平衡恒定加載裝置

在審

• 申請號: 202010928044.6
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112113840A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 陳夢成;楊超;吳華英;謝力;黃宏;許開成;陳友泉;常競;李建;袁方;李樂;方葦;溫清清;李騏;張明陽
• 申請（專利權）人: 華東交通大學;杭蕭鋼構（江西）有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種研究鋼管砼拱徐變性能的自平衡恒定加載裝置，屬橋梁工程領域。為研究鋼管砼拱的徐變力學性能，需要對鋼管砼拱進行長期恒定荷載試驗，本發明是一種操作簡單，方便易行的自平衡恒定加載裝置，無需長期占用試驗室的大型反力架及千斤頂等設備，其工作原理是：由鋼索與螺桿式持荷裝置、工字鋼梁構成自平衡加載體系施加試驗荷載，通過螺桿式持荷裝置的螺母緊固施加試驗荷載值，隨后再定期地由擰緊加載螺母補償因砼徐變松動需要補充的荷載值，由此達到模擬鋼管砼拱結構承受長期恒定荷載之目的；本發明裝置同時配置以拉力傳感器、全站式激光儀、弦式應變計等，可采集數據進行鋼管砼拱的徐變力學行為進行分析研究。

技術領域

本發明涉及橋梁結構工程領域,具體來說,就是一種研究鋼管砼拱徐變性能的自平衡恒定加載裝置

背景技術

鋼管砼拱由鋼管內澆筑砼而成，是一種鋼與砼組合構件，荷載作用由鋼管和砼材料二者共同承擔，因鋼管對砼的約束，砼抗壓強度有很大提高，因砼對鋼管的約束，鋼管的局部屈曲強度有很大提高，因此這種組合構件有極好的力學性能，被廣泛應用于建筑結構中。但在長期壓力荷載作用下，鋼管中的砼會有徐變收縮效應，使得鋼管構件的力學性能發生顯著變化，故需要研究鋼管砼拱在長期荷載作用下的徐變性能，以解決建筑結構設計的準確計算問題。

鋼管砼拱的實驗研究很少，針對鋼管砼拱在長期荷載作用下管內砼徐變引起鋼管砼拱的力學性能變化實驗研究更是少有，通常結構實驗方法是采用反力架加載方式，研究建筑結構徐變問題需要長時期的穩定加載,因此需要長期占用實驗室的反力架和加載壓力機或千斤頂，實驗室難于承受加載設備被一項實驗長期占用。為解決此問題，本發明采用一種自平衡加載體系的方法，可避免使用反力架和壓力機或千斤頂等設備，該方法是利用高強度螺栓的緊固力施加荷載作用，針對鋼管內砼徐變后引起的荷載松動降低，僅需再度微調緊固螺母即可完成補償荷載的功能，操作簡單方便，可批量進行實驗,極大地節省人力、物力、財力、時間。

發明內容

本發明所要解決的問題是提供一套與鋼管砼拱試件形成內力自鎖的自平衡恒定加載裝置，設計剛度足夠大的聯系鋼梁與鋼管拱試件通過螺栓桿連接在一起，利用高強度螺栓的緊固作用對試件鋼管砼拱和鋼梁施加一對相向的自平衡力系，達到加載之目的，針對鋼管砼拱內砼徐變引起的荷載松動，僅需適當再度擰緊螺母即可達到補償荷載保持荷載恒定不變的目的。

為使試件鋼管砼拱安裝方便，在與聯系鋼梁的連接處設計螺栓連接的拱座，拱座與聯系鋼梁焊接，見圖1所示。

在施加螺母緊固時，螺栓桿除了得到很大的拉力外，還伴有剪切力作用，必須考慮避免剪切力影響鋼管砼拱試件的受力狀況，因此，另外加設一套串聯的鋼索體系，將螺栓桿產生的拉力通過鋼索體系加載到鋼管砼拱上，鋼索只能傳遞軸向力作用，不能傳遞剪切力作用。

為化解施加螺母時的剪切力，應當使螺栓緊密貼靠聯系鋼梁，由聯系鋼梁提供反向力平衡該剪切力的作用。

在鋼索當中設置拉力傳感器，免除剪切力的影響，直接測量出純粹的軸向拉力值。

在4根螺栓桿上分別粘貼應變片可測出各螺栓桿的拉力，由此監控各螺栓桿同步施加螺母緊固力；在試件鋼管砼拱上對稱地粘貼反射片，輔助全站式激光儀測量各控制點的位移變形情況；在靠近拱腳處對稱地設置弦式應變計，測量鋼管砼拱的應力。最后可得到實驗的荷載值、試件的變形及應力值，據此繪制出徐變量-時間曲線、荷載-壓縮量曲線和鋼管砼拱的應力-應變曲線。

本項目的實施具有非常顯著的優勢，操作簡單方便，可在一個標準試驗期內完成多組系列構件的徐變性能試驗研究，能節省大量的人力、物力、財力、時間。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案,下面對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單介紹，顯然，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。