專利名稱：便攜式自動控制梁柱節(jié)點雙向荷載共同作用性能測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種便攜式自動控制梁柱節(jié)點雙向荷載共同作用性能測試裝置，屬于混凝土建筑領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
土木工程領(lǐng)域中，研究梁柱節(jié)點的滯回性能非常重要。在含有梁柱節(jié)點的結(jié)構(gòu)中，節(jié)點往往是薄弱環(huán)節(jié)，其滯回性能的好壞對整個結(jié)構(gòu)抗震性能有很大影響，準確測量節(jié)點的滯回性能對評價梁柱節(jié)點的延性、變形能力以及耗能能力具有重要意義。目前在研究梁柱節(jié)點的滯回性能主要采用擬靜力試驗，柱端通過千斤頂施加軸向壓力，在梁端采用液壓千斤頂施加低周往復豎向荷載，豎向荷載反力和水平荷載反力分別通過豎向荷載反力架和水平荷載反力架得到，在豎向和水平向分別達到自平衡，未能在兩個方向同時達到自平衡。通過液壓千斤頂施加的往復荷載的加載頻率和連續(xù)性得不到有效控制，另一方面通過千斤頂施加豎向力，由于隨著節(jié)點在豎向荷載的作用下發(fā)生側(cè)移，千斤頂可能由于回油使施加的豎向力不能保持恒定，而產(chǎn)生較大試驗誤差。在加載過程中，節(jié)點梁端的滑移對試驗精度也產(chǎn)生較大的影響，應采取有效措施防止梁端發(fā)生滑移。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種便攜式自動控制梁柱節(jié)點雙向荷載共同作用性能測試裝置，該裝置可以在澆筑現(xiàn)場進行測試，只要進行局部拆卸和組裝，操作方便。為了實現(xiàn)上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案:一種便攜式自動控制梁柱節(jié)點雙向荷載共同作用性能測試裝置，包括外部框架固定裝置、試件固定裝置、試件加載裝置以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中:外部框架固定裝置包括梯形水平反力架、工字型鋼梁承臺、工字型橫梁、工字型立柱以及預應力鋼索，所述的梯形水平反力架與工字型鋼梁承臺固定連接，所述的梯形水平反力架的下端與工字型鋼梁承臺的一端固定連接，梯形水平反力架的上端與工字型橫梁的一端固定連接，在工字型橫梁的另一端和工字型鋼梁承臺的另一端固定連接所述的工字型立柱；所述的預應力鋼索設置在梯形水平反力架內(nèi)；試件加載裝置包括:水平作動器、兩臺豎向作動器、液壓油源、水平荷載傳感器以及豎向荷載傳感器，所述的水平作動器的一端通過大球鉸與梯形水平反力架連接，水平作動器的另一端通過另一大球鉸與鋼夾板連接，在水平作動器與鋼夾板之間設置所述的水平荷載傳感器，所述的兩臺豎向作動器通過小球鉸與工字型橫梁連接，在豎向作動器的下端連接所述的豎向荷載傳感器；試件固定裝置包括兩個鋼夾板、錨固螺栓桿、柱固定底座以及柱底鉸支座，所述的鋼夾板通過所述的錨固螺栓桿與所述的水平作動器連接，所述的柱固定底座通過柱底鉸支座與工字型鋼梁承臺固定連接；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括控制器、多通道應變采集儀以及電腦，所述控制器的輸入端和多通道應變采集儀的輸出端分別與電腦連接，所述控制器的輸出端與所述的水平作動器和兩個豎向作動器連接。所述的水平作動器和豎向作動器內(nèi)置位移傳感器。在試件的頂面放置帶滾軸的鋼板。本實用新型試驗裝置包括梯形水平反力架、預應力鋼索、工字型鋼梁承臺、工字型橫梁、工字型立柱、三角形鋼架、梁上下端連接鉸、梁連接拉桿、柱底鉸支座、球鉸、液壓油源、控制器、水平作動器、豎向作動器、固定作動器、水平荷載傳感器、豎向荷載傳感器、位移傳感器、多通道應變采集儀、電腦、油管、安裝帶滾軸的鋼板、鋼夾板、頂部錨固螺栓桿、底部錨固螺栓桿、地錨螺栓和四芯導線。所述的梯形水平反力架與工字型鋼梁承臺之間采用高強螺栓連接，所述的工字型橫梁、工字型立柱與梯形水平反力架、鋼梁承臺之間采用高強螺栓連接，所述的梯形水平反力架通過預應力鋼索施加預應力。所述的試件加載裝置包括:水平作動器、兩臺豎向作動器、液壓油源、水平荷載傳感器、豎向荷載傳感器、位移傳感器，球鉸。所述的水平作動器通過高強螺栓和球鉸與梯形水平反力架連接，所述的水平荷載傳感器通過高強螺栓與水平作動器連接，并通過高強螺栓和球鉸與鋼夾板連接，所述的兩臺豎向作動器通過高強螺栓和球鉸與工字型橫梁連接，所述的豎向荷載傳感器通過高強螺栓與豎向作動器連接。所述的試件固定裝置由兩套鋼夾板、螺栓桿、底部錨固螺栓桿、梁上連接鉸、梁下端連接鉸、拉壓傳感器、柱固定支座、柱固定鉸支座組成。所述的控制器、電腦和多通道應變采集儀通過數(shù)據(jù)線連接為一體。便攜式自動控制梁柱節(jié)點雙向荷載共同作用性能測試裝置的測定方法，步驟如下:第一步:將梯形水平反力架用地錨螺栓與地面連接固定，再將工字型鋼梁承臺分別通過高強螺栓和地錨螺栓與梯形水平反力架和地面連接固定；然后將工字型橫梁、工字型立柱與梯形水平反力架、工字型鋼梁承臺之間采用高強螺栓連接，并通過預應力鋼索對梯形水平反力架施加預應力；第二步:將水平作動器通過高強螺栓和球鉸與梯形水平反力架連接，水平荷載傳感器通過高強螺栓與水平作動器連接，并通過高強螺栓和球鉸與鋼夾板連接，然后將兩臺豎向作動器通過高強螺栓和球鉸與工字型橫梁連接，并將豎向荷載傳感器通過高強螺栓與豎向作動器、安裝帶滾軸的鋼板連接，把水平作動器和兩臺豎向作動器分別通過作動器專用油管與液壓油源連接，并將液壓油源、控制器、多通道應變采集儀、電腦通過數(shù)據(jù)線連接；第三步:將節(jié)點試件通過柱固定支座、柱底鉸支座固定到工字型鋼梁承臺上，通過支座兩側(cè)的螺栓施加力，防止試件側(cè)移，梁的兩端通過鋼夾板、螺栓桿件梁連接桿以及鉸支座固定，梁的高度通過調(diào)節(jié)夾板上下兩端的螺栓調(diào)節(jié)至水平位置、并通過電腦和控制器調(diào)節(jié)水平作動器的行程到合適位置后，夾住兩側(cè)鋼夾板，穿插頂部錨固螺栓桿并用螺栓擰緊；將帶滾軸的鋼板放到柱端的頂部。將水平荷載傳感器、豎向荷載傳感器、拉壓傳感器通過四芯導線連接到多通道應變采集儀上；第四步:當需要測試時，通過電腦和控制器控制豎向作動器施加豎向荷載至預定值，然后按照水平荷載加載制度控制水平作動器施加水平往復荷載，直至試件破壞，并通過電腦和多通道應變采集儀采集試驗過程中的水平力P 和位移S⑴；第五步:根據(jù)試驗過程中所記錄的水平力Pm水平力作用點處的水平位移SW ,畫出構(gòu)件的滯回曲線。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:1、本實用新型測試裝置豎向荷載和水平荷載均采用作動器進行加載，可靈活調(diào)節(jié)作動器的行程，在加載過程中通過電腦實現(xiàn)高精度控制，同時在試件底部設置支座，可有效防止測試過程中試件發(fā)生移動,測試精度高。2、本實用新型裝置可以在澆筑現(xiàn)場進行測試，只要進行局部拆卸和組裝，操作方便。

圖1是本實用新型測試裝置的整體裝置圖。圖2是本實用新型測試裝置的加載裝置圖。圖3是本實用新型測試裝置的液壓油源和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)圖。圖4是本實用新型測試裝置的試件錨固布置圖。其中:1_梯形水平反力架；2-底梁；3_工字型橫梁；4_工字型立柱；5_高強螺栓；6-預應力鋼索；7_鋼夾板；8_錨固螺栓桿；9_梁上端連接鉸；10_拉壓傳感器11-梁連接拉桿；12_梁下端連接鉸；13_柱固定底座；14_柱底鉸支座；15_水平作動器；16_豎向作動器；17_液壓油源；18_控制器；19_水平荷載傳感器；20_豎向荷載傳感器；21_大球鉸；22_小球鉸；23_油管；24_四芯導線；25_多通道應變采集儀；26_電腦；27_四芯導線；28-帶滾軸的鋼板；29_地錨螺栓。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型做詳細說明:如圖1所示，一種便攜式自動控制梁柱節(jié)點雙向荷載共同作用性能測試裝置，包括梯形水平反力架1、工字型鋼梁承臺2、工字型橫梁3、工字型立柱4和預應力鋼索6組成的加載架裝置；由八個鋼夾板7、錨固螺栓桿8、梁上端連接鉸9、拉壓傳感器10、梁連接桿
11、梁下端連接鉸12、柱固定底座13、和柱底鉸支座14組成的試件固定裝置；水平作動器15、兩臺豎向作動器16、液壓油源17、水平荷載傳感器19、豎向荷載傳感器20和組成的加載裝置；控制器18、多通道應變采集儀25和電腦26組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。采用本實用新型便攜式自動控制梁柱節(jié)點雙向荷載共同作用性能測試裝置來測定梁柱節(jié)點雙向荷載下的共同作用性能，測試方法如下:第一步:將梯形水平反力架用地錨螺栓與地面連接固定，再將工字型鋼梁承臺分別通過高強螺栓和地錨螺栓與梯形水平反力架和地面連接固定；然后將工字型橫梁、工字型立柱與梯形水平反力架、工字型鋼梁承臺之間采用高強螺栓連接，并通過預應力鋼索對梯形水平反力架施加預應力。第二步:將水平作動器通過高強螺栓和球鉸與梯形水平反力架連接，水平荷載傳感器通過高強螺栓與水平作動器連接，并通過高強螺栓和球鉸與鋼夾板連接，然后將兩臺豎向作動器通過高強螺栓和球鉸與工字型橫梁連接，并將豎向荷載傳感器通過高強螺栓與豎向作動器、安裝帶滾軸的鋼板連接，把水平作動器和兩臺豎向作動器分別通過作動器專用油管與液壓油源連接，并將液壓油源、控制器、多通道應變采集儀、電腦通過數(shù)據(jù)線連接。第三步:將節(jié)點試件通過柱固定支座、柱底鉸支座固定到工字型鋼梁承臺上，通過支座兩側(cè)的螺栓施加力，防止試件側(cè)移，梁的兩端通過鋼夾板、螺栓桿件梁連接桿以及鉸支座固定，梁的高度通過調(diào)節(jié)夾板上下兩端的螺栓調(diào)節(jié)至水平位置、并通過電腦和控制器調(diào)節(jié)水平作動器的行程到合適位置后，夾住兩側(cè)鋼夾板，穿插頂部錨固螺栓桿并用螺栓擰緊；將帶滾軸的鋼板放到柱端的頂部。將水平荷載傳感器、豎向荷載傳感器、拉壓傳感器通過四芯導線連接到多通道應變采集儀上。第四步:當需要測試時，通過電腦和控制器控制豎向作動器施加豎向荷載至預定值，然后按照水平荷載加載制度控制水平作動器施加水平往復荷載，直至試件破壞，并通過電腦和多通道應變采集儀采集試驗過程中的水平力m和位移m ；[0038]第五步:根據(jù)試驗過程中所記錄的水平力Pif)水平力作用點處的水平位移鞏S(t),畫出構(gòu)件的滯回曲線。
權(quán)利要求1.一種便攜式自動控制梁柱節(jié)點雙向荷載共同作用性能測試裝置，包括外部框架固定裝置、試件固定裝置、試件加載裝置以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中: 外部框架固定裝置包括梯形水平反力架(I)、工字型鋼梁承臺(2)、工字型橫梁(3)、工字型立柱(4)以及預應力鋼索(6)，所述的梯形水平反力架(I)與工字型鋼梁承臺(2)固定連接，所述的梯形水平反力架(I)的下端與工字型鋼梁承臺(2)的一端固定連接，梯形水平反力架(I)的上端與工字型橫梁(3)的一端固定連接，在工字型橫梁(3)的另一端和工字型鋼梁承臺(2)的另一端固定連接所述的工字型立柱(4);所述的預應力鋼索(6)設置在梯形水平反力架(O內(nèi)； 試件加載裝置包括水平作動器(15)、兩臺豎向作動器(16)、液壓油源(17)、水平荷載傳感器(19)以及豎向荷載傳感器(20)，所述的水平作動器(15)的一端通過大球鉸(21)與梯形水平反力架(I)連接，水平作動器(15)的另一端通過另一大球鉸(21)與鋼夾板(7)連接，在水平作動器(15)與鋼夾板(7)之間設置所述的水平荷載傳感器(19)，所述的兩臺豎向作動器(16)通過小球鉸(22)與工字型橫梁(3)連接，在豎向作動器(16)的下端連接所述的豎向荷載傳感器(20)； 試件固定裝置包括兩個鋼夾板(7)、錨固螺栓桿(8)、柱固定底座(13)以及柱底鉸支座(14)，所述的鋼夾板(7)通過所述的錨固螺栓桿(8)與所述的水平作動器連接，所述的柱固定底座(13)通過柱底鉸支座(14)與工字型鋼梁承臺(2)固定連接； 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括控制器(18)、多通道應變采集儀(25)以及電腦(26)，所述控制器(18)的輸入端和多通道應變采集儀(25)的輸出端分別與電腦(26)連接，所述控制器(18)的輸出端與所述的水平作動器(15)和兩個豎向作動器(16)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式自動控制梁柱節(jié)點雙向荷載共同作用性能測試裝置，其特征在于:所述的水平作動器(15)和豎向作動器(16)內(nèi)置位移傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式自動控制梁柱節(jié)點雙向荷載共同作用性能測試裝置，其特征在于:在試件的頂面放置帶滾軸的鋼板(28)。
專利摘要本實用新型公開了一種便攜式自動控制梁柱節(jié)點雙向荷載共同作用性能測試裝置，包括外部框架固定裝置、試件固定裝置、試件加載裝置以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中外部框架固定裝置包括梯形水平反力架、工字型鋼梁承臺、工字型橫梁、工字型立柱以及預應力鋼索；試件加載裝置包括水平作動器、兩臺豎向作動器、液壓油源、水平荷載傳感器以及豎向荷載傳感器；試件固定裝置包括兩個鋼夾板、錨固螺栓桿、柱固定底座以及柱底鉸支座；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括控制器、多通道應變采集儀以及電腦。本實用新型裝置結(jié)構(gòu)簡單，拆卸方便，所需材料少，適用于科研和施工現(xiàn)場對節(jié)點試件滯回性能的測試。
文檔編號G01M99/00GK203037476SQ201220726308
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者沈德建, 李明, 殷粉芳, 申嘉鑫, 陳瑩, 田甜 申請人:河海大學, 南京博德工程技術(shù)有限公司