一種柱的充氣式加載定位結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及結(jié)構(gòu)試驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種土木工程中受壓柱試驗(yàn)的加載定位結(jié)構(gòu)，特別適用于荷載和環(huán)境耦合作用下受壓柱的二次加載。加載定位結(jié)構(gòu)包括由”工”型下底板、”工”型上底板、單邊缺口的氣囊、充氣管、放氣管、止回閥、充氣筒、豎向?qū)U、豎向?qū)缀拖尬粔K組成的垂直升降系統(tǒng)，以及定位輔助框與水平移動(dòng)和固定系統(tǒng)。裝置能夠一次性快速準(zhǔn)確且穩(wěn)定對(duì)準(zhǔn)任意預(yù)設(shè)加載位置，加載定位結(jié)構(gòu)不僅可以自由水平移動(dòng)，而且還可自由垂直升降，能滿足不同大小和不同結(jié)構(gòu)的受壓柱的加載需求，保證受壓柱在定位過(guò)程中始終保持垂直穩(wěn)定。
【專利說(shuō)明】一種柱的充氣式加載定位結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種土木工程中受壓柱試驗(yàn)的加載定位結(jié)構(gòu)，特別適用于荷載和環(huán)境耦合作用下受壓柱的二次加載。
【背景技術(shù)】
[0002]土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中，經(jīng)常要對(duì)鋼柱、鋼筋混凝土柱和鋼管混凝土柱進(jìn)行靜力受壓加載試驗(yàn)。為了準(zhǔn)確模擬試件端部約束條件和保證加載位置的準(zhǔn)確性，常常采用刀絞或球絞支座，由于刀絞或球絞支座是線或點(diǎn)接觸，因此其具有不穩(wěn)定性(如圖1所示)，在試驗(yàn)就位時(shí)，必須由人把柱子扶住才能保證柱子垂直不傾倒。在柱的加載試驗(yàn)中，加載位置通常是一條線或一個(gè)點(diǎn)，受壓柱尺度大，重量大，往往重達(dá)數(shù)噸，無(wú)論是中心加載還是偏心加載，如何保持受壓柱的垂直穩(wěn)定以及如何快速對(duì)準(zhǔn)預(yù)設(shè)的加載位置一直都是結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的難題。
[0003]目前，普遍采用的方法是人工扶正和對(duì)準(zhǔn)，由操作人員將受壓柱抬到試驗(yàn)臺(tái)或萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)操作平臺(tái)上，然后一邊扶正一邊調(diào)整千斤頂，在對(duì)準(zhǔn)的同時(shí)將荷載加到受壓柱上。這種方法需要眾多的勞動(dòng)力，一般4-5人，而且對(duì)準(zhǔn)難度特別大，經(jīng)常需要多次才能對(duì)準(zhǔn)。此外，由于受壓柱尺度大，重量大，又是高空作業(yè)，稍不留神受壓柱即會(huì)發(fā)生傾倒，輕者造成試驗(yàn)失敗，重則危及試驗(yàn)設(shè)備和人員的安全。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法快速對(duì)準(zhǔn)預(yù)設(shè)加載位置，需要眾多勞動(dòng)力，移動(dòng)難度大、容易傾倒等缺陷，本實(shí)用新型所要解決的問(wèn)題是提供一種能夠一次性、快速準(zhǔn)確且穩(wěn)定對(duì)準(zhǔn)任意預(yù)設(shè)加載位置(一條線或一個(gè)點(diǎn))的加載定位結(jié)構(gòu)，所述的加載定位結(jié)構(gòu)不僅可以自由水平移動(dòng)，而且還可自由垂直升降，能滿足不同大小和不同結(jié)構(gòu)的受壓柱的加載需求，特別重要的是，可以保證受壓柱在定位過(guò)程中始終保持垂直穩(wěn)定，避免了受壓柱在定位過(guò)程中發(fā)生傾倒。所述的受壓柱是指擬進(jìn)行受壓試驗(yàn)的柱子。
[0005]對(duì)于柱的加載試驗(yàn)，現(xiàn)有技術(shù)普遍采用的定位方法是人工扶正和對(duì)準(zhǔn)，由操作人員將受壓柱抬到試驗(yàn)臺(tái)或萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)操作平臺(tái)上，然后一邊扶正一邊調(diào)整千斤頂，在對(duì)準(zhǔn)的同時(shí)將荷載加到受壓柱上。這種方法一般需要眾多的勞動(dòng)力，而且對(duì)準(zhǔn)難度特別大。本實(shí)用新型的加載定位結(jié)構(gòu)是采用中空結(jié)構(gòu)將受壓柱從底部托起，讓受壓柱懸空，通過(guò)兩塊水平滑動(dòng)支撐板保證受壓柱的垂直穩(wěn)定性，由于其處于懸空狀態(tài)，因此，無(wú)論是水平運(yùn)動(dòng)還是垂直升降，受壓柱均保持垂直穩(wěn)定不傾倒。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種柱的充氣式加載定位結(jié)構(gòu)，所述的加載定位結(jié)構(gòu)包括垂直升降系統(tǒng)、定位輔助框、水平移動(dòng)和固定系統(tǒng)(參見(jiàn)圖3、4、5、6)，其中:
[0008]所述的定位輔助框?yàn)橹锌战Y(jié)構(gòu)，能夠在水平和豎直方向任意移動(dòng)，用于支撐受壓柱并保證在加載定位過(guò)程中受壓柱始終保持垂直穩(wěn)定；[0009]所述的水平移動(dòng)系統(tǒng)和固定系統(tǒng)用于使受壓柱在水平方向任意移動(dòng)和用于使定位后的定位輔助框和其上的受壓柱保持靜止；
[0010]所述的垂直升降系統(tǒng)用于使受壓柱在豎直方向任意移動(dòng)并保持任意高度，所述垂直升降系統(tǒng)包括”工”型下底板、”工”型上底板、單邊缺口的氣囊、充氣管、放氣管、止回閥、充氣筒、豎向?qū)U、豎向?qū)缀拖尬粔K；所述氣囊(參見(jiàn)圖6)布置在”工”型下底板和”工”型上底板之間并與上”工”型下底板緊密連接，所述氣囊的四周為皺褶形狀，充氣時(shí)伸長(zhǎng)，放氣時(shí)收縮，所述充氣管的一端連接氣囊另一端連接充氣筒，所述放氣管的一端連接氣囊另一端自由，所述止回閥布置在充氣管和放氣管上，所述豎向?qū)U布置在”工”型下底板頂面的四個(gè)角部，所述豎向?qū)讓?duì)應(yīng)導(dǎo)桿的位置布置在”工”型上底板上。
[0011]所述豎向?qū)U和豎向?qū)椎墓δ茉谟谪Q向?qū)U和”工”型下底板連接，豎向?qū)缀汀惫ぁ毙蜕系装暹B接，豎向?qū)状┤胨膫€(gè)豎向?qū)U后，”工”型上底板在垂直升級(jí)運(yùn)動(dòng)時(shí)能整體保持水平且不發(fā)生偏移?！惫ぁ毙拖碌装?、”工”型上底板的功能一是在于方便固定豎向?qū)U、導(dǎo)套和滾珠；二是在受壓柱就位前和就位后能方便的從受壓柱底部移進(jìn)和移出。單邊缺口氣囊(參見(jiàn)圖6)的功能一是在于實(shí)現(xiàn)”工”型上底板的升降；二是設(shè)置單邊缺口后在受壓柱就位前和就位后能方便的從受壓柱底部移進(jìn)和移出。止回閥的功能一是在于保證氣體只沿一個(gè)方向流動(dòng)，提高充氣和放氣的效率；二是關(guān)閉止回閥，氣體不再流動(dòng)，從而能保證連接與氣囊的”工”型上底板保持靜止。氣囊四周為皺褶形狀的功能在于實(shí)現(xiàn)氣囊高度伸縮的需要。將帶有豎向?qū)椎摹惫ぁ毙蜕系装逄自趲в胸Q向?qū)U的”工”型下底板上，關(guān)閉放氣管上的止回閥，充氣筒充氣，氣囊上升帶動(dòng)”工”型上底板沿豎向?qū)U垂直向上移動(dòng)，關(guān)閉止回閥，氣囊不再充氣，”工”型上底板停止運(yùn)動(dòng)保持一定高度，緩慢旋松放氣管上的止回閥，氣囊中的氣體放出氣囊降低，氣囊降低帶動(dòng)其上的”工”型上底板沿豎向?qū)U垂直向下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)”工”型上底板的垂直上下升降。
[0012]將受壓柱放在所述的定位輔助框上，所述的定位輔助框高度大于刀鉸支座的高度，水平移動(dòng)所述的定位輔助框使其上的受壓柱到達(dá)預(yù)設(shè)的加載位置，降低所述的垂直升降系統(tǒng)使受壓柱準(zhǔn)確落在預(yù)設(shè)的加載位置并與其接觸，使受壓柱的自重由預(yù)設(shè)的加載位置承擔(dān)，對(duì)受壓柱施加荷載使受壓柱在兩端刀鉸支座的作用下保持穩(wěn)定后，繼續(xù)降低所述的垂直升降系統(tǒng)，使其與受壓柱脫離，然后將所述的定位輔助框移出，施加荷載對(duì)柱進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。
[0013]所述的刀鉸支座由帶凹口的V型第一加載支座和帶凸頭的V型第二加載支座組成，所述帶凹口的V型第一加載支座選自帶有中心通孔的V型第一加載支座和不帶中心通孔的第一加載支座，將所述的第二加載支座的V型凸頭放入第一加載支座的V型凹口后，兩個(gè)支座的疊加高度之和為刀鉸支座的高度。根據(jù)加載試驗(yàn)的需要，選用帶有中心通孔或不帶中心通孔的第一加載支座，當(dāng)對(duì)荷載和環(huán)境耦合作用下受壓柱進(jìn)行二次加載時(shí)，選用帶中心通孔的第一加載支座和第二加載支座組合組成的刀絞支座，其它加載情況選用不帶中心通孔的第一加載支座和第二加載支座組合組成的刀絞支座。所述的刀鉸支座的V型尖端即為第二加載支座的V型尖端。
[0014]作為優(yōu)選，本實(shí)用新型充氣式加載定位結(jié)構(gòu)的水平移動(dòng)和固定系統(tǒng)包括”工”型下底板和均勻分布在”工”型下底板四個(gè)角部的滾珠，所述滾珠鑲嵌在”工”型下底板上且可沿任意方向移動(dòng)，所述滾珠具有鎖定功能。滾珠的功能在于實(shí)現(xiàn)裝置水平方向任意移動(dòng)。[0015]作為優(yōu)選，本實(shí)用新型充氣式加載定位結(jié)構(gòu)的充氣筒為腳踏式或手動(dòng)式或電動(dòng)式。
[0016]作為優(yōu)選，本實(shí)用新型充氣式加載定位結(jié)構(gòu)所述的限位塊為圓形筒體套設(shè)在的四個(gè)導(dǎo)桿上，或所述限位塊為長(zhǎng)方體塊布設(shè)在”工”型下底板11的四個(gè)角部，所述限位塊38的高度不小于氣囊31放完氣體后的高度。所述限位塊的功能在于限制”工”型上底板12的最低下降高度。
[0017]作為優(yōu)選，本實(shí)用新型充氣式加載定位結(jié)構(gòu)的定位輔助框包括“工”型上底板、水平滑動(dòng)支撐板和水平“丄”滑槽，所述水平“丄”滑槽設(shè)在”工”型上底板的兩平行端，所述水平“丄”滑槽的兩端開(kāi)有圓形孔，所述水平滑動(dòng)支撐板兩端設(shè)有“丄”連接頭(參見(jiàn)圖7)?！皝A”連接頭從水平滑槽的兩端的圓形孔中穿入，通過(guò)在滑槽內(nèi)水平滑動(dòng)來(lái)調(diào)整兩水平滑動(dòng)支撐板之間的距離以滿足承托不同截面尺寸的柱子，所述水平滑槽的兩端圓形孔的功能在于“丄”連接頭能穿入水平“丄”滑槽，水平“丄”滑槽的功能在于“丄”連接頭在保證水平滑動(dòng)支撐板僅在“丄”滑槽水平運(yùn)動(dòng)而不上下運(yùn)動(dòng)，所述兩塊水平滑動(dòng)支撐板與”工”型上底板的12的兩平行段圍成中空矩形框，所述兩塊水平滑動(dòng)支撐板之間的凈距小于柱子底邊擱置方向的長(zhǎng)度，所述兩塊水平滑動(dòng)支撐板用于擱置試驗(yàn)柱確保柱子垂直穩(wěn)定不傾倒。
[0018]作為優(yōu)選，本實(shí)用新型充氣式加載定位結(jié)構(gòu)所述的氣囊可用氣動(dòng)元件替換，所述的氣動(dòng)元件在”工”型下底板上成對(duì)均勻?qū)ΨQ布置(參見(jiàn)圖10)。成對(duì)布置的功能在于保證氣動(dòng)元件上升下降時(shí)的推動(dòng)力對(duì)稱均勻。
[0019]更優(yōu)選的，本實(shí)用新型充氣式加載定位結(jié)構(gòu)所述的成對(duì)均勻?qū)ΨQ布置的氣動(dòng)元件采用并聯(lián)形式連接。并聯(lián)連接的功能在于保證各個(gè)氣動(dòng)元件氣缸的進(jìn)氣和出氣相同，進(jìn)而保證氣動(dòng)元件的活塞桿能同步上升和下降。
[0020]更優(yōu)選的，本實(shí)用新型充氣式加載定位結(jié)構(gòu)所述的成對(duì)均勻?qū)ΨQ布置的氣動(dòng)元件為單動(dòng)氣缸，充氣時(shí)活塞桿上升、放氣時(shí)活塞桿下降。
[0021]更優(yōu)選的，本實(shí)用新型充氣式加載定位結(jié)構(gòu)所述的成對(duì)均勻?qū)ΨQ布置的氣動(dòng)元件為雙動(dòng)氣缸，給充氣管充氣時(shí)活塞桿上升、給放氣管充氣時(shí)活塞桿下降。當(dāng)采用這種氣動(dòng)元件時(shí)，在充氣管和放氣管連接氣筒的位置設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)換閥(參見(jiàn)圖11)，其功能在于根據(jù)需要對(duì)充氣管和放氣管的充氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化，用一個(gè)充氣筒即可實(shí)現(xiàn)對(duì)充氣管和放氣管的充氣，節(jié)省了一個(gè)充氣筒。
[0022]本實(shí)用新型加載定位結(jié)構(gòu)的原理示意圖參見(jiàn)圖2，其原理是:在受壓柱的底端設(shè)置兩塊水平滑動(dòng)支撐板，受壓柱擱置在水平滑動(dòng)支撐板上，由水平滑動(dòng)支撐板將受壓柱整體托起。水平滑動(dòng)支撐板設(shè)置在受壓柱的下底面兩端，因此保證了受壓柱的垂直穩(wěn)定，水平滑動(dòng)支撐板之間的距離可任意調(diào)整以滿足支撐不同大小受壓柱的需要，水平滑動(dòng)支撐板的高度可以任意升降以滿足不同高度刀鉸支座的需要，水平滑動(dòng)支撐板可水平任意移動(dòng)以滿足快速對(duì)準(zhǔn)任意加載位置的需要，即本實(shí)用新型的加載定位結(jié)構(gòu)可托起受壓柱到達(dá)三維空間的任意位置，因此輕松實(shí)現(xiàn)了對(duì)受壓柱加載的快速準(zhǔn)確定位，且不需要人扶。試驗(yàn)時(shí)，只需調(diào)整水平滑動(dòng)支撐板之間的距離，將受壓柱擱置于水平滑動(dòng)支撐板之上，通過(guò)垂直升降系統(tǒng)調(diào)整水平滑動(dòng)支撐板的高度，使支撐于其上的受壓柱的下底面高于刀鉸支座一定距離(一般可以是5-20毫米)，以保證水平滑動(dòng)支撐板可水平無(wú)障礙移動(dòng)，通過(guò)水平移動(dòng)和固定系統(tǒng)在水平面內(nèi)緩慢移動(dòng)水平滑動(dòng)支撐板使支撐于其上的受壓柱的擬加載位置在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)刀鉸支座的V型尖端，然后降低升降系統(tǒng)使支撐于水平滑動(dòng)支撐板上的受壓柱的下底面與刀鉸支座接觸，受壓柱的自重由刀鉸支座承擔(dān)，如此，便實(shí)現(xiàn)了對(duì)受壓柱加載試驗(yàn)的準(zhǔn)確定位。
[0023]基于本實(shí)用新型的加載定位結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型還提供一種柱的加載定位方法，包括如下步驟:
[0024](I)確定柱的加載位置，即偏心距，所述偏心距為荷載作用位置至柱軸線的距離；
[0025](2)將擬進(jìn)行受壓試驗(yàn)的柱子放在定位輔助框上；
[0026](3)關(guān)閉放氣管33上的止回閥，充氣筒35充氣，氣囊31上升帶動(dòng)”工”型上底板12沿豎向?qū)U垂直向上移動(dòng)，當(dāng)置于其上的柱子懸空高度大于刀絞支座的高度時(shí)(即大于帶凹口的V型第一加載支座和帶V型凸頭的第二加載支座疊加高度之和)，關(guān)閉充氣管32上的止回閥33，氣囊31不再充氣，”工”型上底板12停止運(yùn)動(dòng)保持一定高度；
[0027](4)將一刀絞支座放到柱子的頂面，使刀鉸支座V型剖口的尖端在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)擬加載位置；
[0028](5)水平移動(dòng)所述的定位輔助框至試驗(yàn)系統(tǒng)的施力位置處；
[0029](6)將另一刀絞支座放到柱子的下底面加載處，同樣使刀鉸支座V型剖口的尖端在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)擬加載位置；
[0030](7)通過(guò)步驟(2) — (6)實(shí)現(xiàn)對(duì)柱子加載位置的對(duì)準(zhǔn)后，旋松放氣管33上的止回閥，氣囊31中的氣體放出氣囊31降低，氣囊31降低帶動(dòng)其上的”工”型上底板沿豎向?qū)U36垂直向下移動(dòng)，當(dāng)支撐于水平滑動(dòng)支撐板13上的柱子的下底面與刀鉸支座接觸時(shí)，柱子的自重由刀鉸支座承擔(dān)，關(guān)閉放氣管33上的止回閥34 ；
[0031](8)對(duì)受壓柱施加荷載使受壓柱在兩端刀鉸支座的作用下保持穩(wěn)定后，再次緩慢旋松放氣管33上的止回閥34降低”工”型上底板12，使其與受壓柱脫離；
[0032](9)滑動(dòng)水平滑動(dòng)支撐板至滑槽兩端的圓形孔，取下一個(gè)水平滑動(dòng)支撐板，所述的定位輔助框便可從柱子底部移出。
[0033]本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在:
[0034]1、本實(shí)用新型的加載定位結(jié)構(gòu)不僅可以水平移動(dòng)，而且還可自由升降，停止在任意高度，不僅成功解決了受壓加載試驗(yàn)中受壓柱的垂直穩(wěn)定和快速對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題，而且還解決了不同大小和不同結(jié)構(gòu)受壓柱的加載定位需要。
[0035]2、本實(shí)用新型的加載定位結(jié)構(gòu)中支撐受壓柱的水平滑動(dòng)支撐板通過(guò)在滑槽內(nèi)水平滑動(dòng)來(lái)調(diào)整兩水平滑動(dòng)支撐板之間的距離以滿足承托不同截面尺寸的柱子，成功解決了不同尺寸和不同形狀受壓柱的加載定位需要。
[0036]3、本實(shí)用新型的加載定位結(jié)構(gòu)自身重量輕、體積小，且加載定位結(jié)構(gòu)中支撐受壓柱的水平滑動(dòng)支撐板通過(guò)“丄”連接頭從水平滑槽兩端的圓形孔中穿入，在受壓柱準(zhǔn)確定位后放氣降低”工”型上底板，再滑動(dòng)水平滑動(dòng)支撐板至滑槽兩端的圓形孔即可輕松將水平滑動(dòng)支撐板取下，進(jìn)而加載定位結(jié)構(gòu)便可從受壓柱底部方便移出，成功消除了定位裝置和升降平臺(tái)對(duì)試驗(yàn)的影響。
[0037]4、本實(shí)用新型的加載定位結(jié)構(gòu)通過(guò)鎖定滾珠使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)，保證定位裝置水平方向不發(fā)生移動(dòng)，確保了受壓柱在加載穩(wěn)定之前由于荷載作用而輕微滑動(dòng)。
[0038]5、本實(shí)用新型的加載裝置將受壓柱托起后定位，可快速準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)對(duì)受壓柱的定位加載，且可任意對(duì)準(zhǔn)改變的加載位置，更有利于對(duì)受壓柱的受力研究，改變加載位置速度快，容易實(shí)現(xiàn)，通過(guò)加載定位結(jié)構(gòu)后受壓柱的定位不再需要人扶，解決了受壓柱由于尺度大，重量大，又是高空作業(yè)，稍不留神受壓柱即會(huì)發(fā)生傾倒，輕者造成試驗(yàn)失敗，重則危及試驗(yàn)設(shè)備和人員安全的問(wèn)題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0039]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中柱的加載定位結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖2為本實(shí)用新型的加載定位結(jié)構(gòu)的實(shí)用新型原理示意圖。
[0041]圖3為本實(shí)用新型的加載定位結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖4為本實(shí)用新型的加載定位結(jié)構(gòu)的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖5為本實(shí)用新型的加載定位結(jié)構(gòu)的頂面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖6為本實(shí)用新型氣囊的平面布置示意圖。
[0045]圖7為本實(shí)用新型水平滑動(dòng)支撐板與”工”型上底板的滑動(dòng)連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046]圖8為本實(shí)用新型的加載定位結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一次加載的實(shí)施示意圖。
[0047]圖9為本實(shí)用新型的加載定位結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)二次加載的實(shí)施示意圖。
[0048]圖10為本實(shí)用新型氣動(dòng)元件的平面布置示意圖。
[0049]圖11為本實(shí)用新型轉(zhuǎn)換閥的平面布置示意圖。
[0050]圖中:
[0051]11是”工”型下底板、12是”工”型上底板、13是水平滑動(dòng)支撐板、14是水平“丄”滑槽、15是“丄”連接頭、16是圓形孔；
[0052]31是單邊缺口的氣囊、32是充氣管、33是放氣管、34是止回閥、35是充氣筒、36是豎向?qū)U、37是豎向?qū)缀?8是限位塊、39是氣動(dòng)元件、40是轉(zhuǎn)化閥；
[0053]21是滾珠；
[0054]51是柱、52是預(yù)留孔、53是拉力筋、54是墊板、55是錨固螺栓、56是帶凹口的V型第一加載支座、561是帶有中心通孔的V型第一加載支座、562是不帶中心通孔的V型第一加載支座、57是帶V型凸頭的第二加載支座，567是刀鉸支座、58是試驗(yàn)機(jī)或反力架、59是千斤頂，510是柱的軸線，511是荷載作用位置，512是偏心距。
[0055]61是第一加載支座的中心通孔，62為刀鉸支座的V型尖端。
【具體實(shí)施方式】
[0056]本實(shí)用新型提供一種柱的充氣式加載定位結(jié)構(gòu)，所述的加載定位結(jié)構(gòu)包括垂直升降系統(tǒng)、定位輔助框、水平移動(dòng)和固定系統(tǒng)(參見(jiàn)圖3、4、5)，其中:
[0057]所述的定位輔助框?yàn)橹锌战Y(jié)構(gòu)，能夠在水平和豎直方向任意移動(dòng)，用于支撐受壓柱并保證在加載定位過(guò)程中受壓柱始終保持垂直穩(wěn)定；
[0058]所述的水平移動(dòng)系統(tǒng)和固定系統(tǒng)用于使受壓柱在水平方向任意移動(dòng)和用于使定位后的定位輔助框和其上的受壓柱保持靜止；
[0059]所述的垂直升降系統(tǒng)用于使受壓柱在豎直方向任意移動(dòng)并保持任意高度，所述垂直升降系統(tǒng)包括”工”型下底板11、”工”型上底板12、單邊缺口的氣囊31、充氣管32、放氣管33、止回閥34、充氣筒35、豎向?qū)U36、豎向?qū)?7和限位塊38 ;所述氣囊31布置在”工”型下底板11和”工”型上底板12之間并與上”工”型下底板緊密連接，所述氣囊的四周為皺褶形狀，充氣時(shí)伸長(zhǎng)，放氣時(shí)收縮，所述充氣管的一端連接氣囊31另一端連接充氣筒35，所述放氣管32的一端連接氣囊31另一端自由，所述止回閥34布置在充氣管32和放氣管33上，所述豎向?qū)U36布置在”工”型下底板11頂面的四個(gè)角部，所述豎向?qū)?7對(duì)應(yīng)導(dǎo)桿36的位置布置在”工”型上底板12上。
[0060]其中:
[0061]所述水平移動(dòng)和固定系統(tǒng)包括”工”型下底板11和均勻分布在”工”型下底板11四個(gè)角部的滾珠21，所述滾珠21鑲嵌在”工”型下底板11上且可沿任意方向移動(dòng)，所述滾珠21具有鎖定功能。
[0062]所述充氣筒35為腳踏式或手動(dòng)式或電動(dòng)式。
[0063]所述限位塊38為圓形筒體套設(shè)在的四個(gè)導(dǎo)桿36上，或所述限位塊38為長(zhǎng)方體塊布設(shè)在” 工”型下底板11的四個(gè)角部，所述限位塊38的高度不小于氣囊31放完氣體后的高度。
[0064]所述定位輔助框包括“工”型上底板12、水平滑動(dòng)支撐板13和水平“丄”滑槽14，所述水平“丄”滑槽設(shè)在”工”型上底板的兩平行端，所述水平“丄”滑槽的兩端開(kāi)有圓形孔16，所述水平滑動(dòng)支撐板兩端設(shè)有“丄”連接頭15。
[0065]所述的氣囊31為氣動(dòng)元件39，所述的氣動(dòng)元件39在”工”型下底板11上成對(duì)均勻?qū)ΨQ布置。
[0066]所述的成對(duì)均勻?qū)ΨQ布置的氣動(dòng)元件39采用并聯(lián)形式連接。
[0067]所述的成對(duì)均勻?qū)ΨQ布置的氣動(dòng)元件為單動(dòng)氣缸。
[0068]所述的成對(duì)均勻?qū)ΨQ布置的氣動(dòng)元件為雙動(dòng)氣缸。
[0069]下面具體說(shuō)明利用本實(shí)用新型的加載定位結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)柱的加載試驗(yàn)。
[0070]實(shí)施例1:一次加載試驗(yàn)(參見(jiàn)圖8)
[0071](I)一組4個(gè)鋼筋混凝土柱51，其截面尺寸為200 X 200mm，高度為2200mm，偏心距512 (荷載作用位置至受壓柱軸線的距離)分別為O mm、20 mm、40mm、100 mm,C30混凝土,柱的主筋為4 I 20，箍筋為60150，保護(hù)層15 _，對(duì)柱51進(jìn)行承載力試驗(yàn)，柱的加載位置即為偏心距ο?即分別為:0 mm (軸線處)、20 mm、40mm、100 mm。
[0072](2)將擬進(jìn)行受壓試驗(yàn)的偏心距為100 mm的柱子51放在定位輔助框上；
[0073](3)關(guān)閉放氣管33上的止回閥，充氣筒35充氣，氣囊31上升帶動(dòng)”工”型上底板12沿豎向?qū)U36垂直向上移動(dòng)，當(dāng)置于其上的柱子懸空高度大于刀絞支座的高度時(shí)(即大于帶凹口的V型第一加載支座和帶V型凸頭的第二加載支座疊加高度之和)，關(guān)閉止回閥34，氣囊31不再充氣，”工”型上底板12停止運(yùn)動(dòng)保持一定高度；
[0074](4)將一刀絞支座567放到柱子的頂面，使刀鉸支座V型剖口的尖端62在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)步驟(1)確定柱上端的加載位置，本例是將柱的偏心距畫(huà)在柱的表面，并在所述刀鉸支座的V型尖端側(cè)面畫(huà)垂線，V型尖端62側(cè)面的垂線和柱的偏心距重合；
[0075](5)水平移動(dòng)所述的定位輔助框至試驗(yàn)系統(tǒng)的施力位置處，本例采用長(zhǎng)柱試驗(yàn)機(jī)58進(jìn)行加載，即通過(guò)加載定位結(jié)構(gòu)將柱移動(dòng)到試驗(yàn)機(jī)千斤頂59的下方，使千斤頂?shù)闹行暮偷诙虞d支座57的中心對(duì)準(zhǔn)；
[0076](6)將另一個(gè)刀鉸支座567放到柱的下底面加載處，同樣使所述刀鉸支座的V型尖端62在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)步驟(I)確定的柱下端的加載位置后，緩慢旋松放氣管33上的止回閥34，降低垂直升降系統(tǒng)，使柱的下底面與所述刀鉸支座567接觸；本例將柱的偏心距畫(huà)在柱的表面，并在所述刀鉸支座的V型尖端62側(cè)面畫(huà)垂線，V型尖端側(cè)面的垂線和柱的
偏心距重合；
[0077](7)通過(guò)步驟(2) — (6)實(shí)現(xiàn)對(duì)柱子加載位置的對(duì)準(zhǔn)后，緩慢旋松放氣管33上的止回閥34，氣囊31中的氣體放出，氣囊31降低，氣囊31降低帶動(dòng)其上的”工”型上底板12沿豎向?qū)U36垂直向下移動(dòng)，當(dāng)支撐于水平滑動(dòng)支撐板13上的柱子51的下底面與刀鉸支座567接觸時(shí)，柱子51的自重由刀鉸支座567承擔(dān)，關(guān)閉放氣管33上的止回閥34 ；
[0078](8)緩慢推動(dòng)千斤頂59,讓千斤頂59在反力架58的作用下對(duì)兩端刀鉸支座567施加荷載，柱51在兩端刀鉸支座567的作用下逐漸保持穩(wěn)定后，再次緩慢旋松放氣管33上的止回閥34降低”工”型上底板12，使其與受壓柱51脫離；
[0079](9)滑動(dòng)水平滑動(dòng)支撐板13至滑槽兩端的圓形孔16，取下一個(gè)水平滑動(dòng)支撐板13，所述的定位輔助框便可從柱子51底部移出。
[0080](10)推動(dòng)千斤頂59，按照《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB50152— 92》對(duì)柱51進(jìn)行承載力試驗(yàn)；
[0081](11)重復(fù)步驟(2) —(10),對(duì)不同偏心距柱(偏心距分別為O mm、20 mm、40mm)的
承載力進(jìn)行試驗(yàn)。
[0082]實(shí)施例2: 二次加載試驗(yàn)(參見(jiàn)圖9 )
[0083](I)對(duì)荷載和環(huán)境耦合作用下的柱51進(jìn)行剩余承載力試驗(yàn):鋼筋混凝土柱51的截面尺寸為120X 120mm，高750mm，柱51的主筋為4 Φ 10，箍筋為# 6050-100，保護(hù)層15mm，翼緣突出柱的長(zhǎng)度為120 mm，偏心距512為100 mm，預(yù)留孔52直徑為32 mm，柱51的計(jì)算極限承載力為64kN，拉力筋53為直徑25mm的不銹精軋螺紋，墊板54直徑100mm，厚120臟，材質(zhì)為鋼材，錨固螺栓55的直徑為55mm,在對(duì)柱進(jìn)行剩余承載力試驗(yàn)前，已對(duì)通過(guò)拉力筋對(duì)柱施加了 300 kN的使用荷載，并將柱51在人工環(huán)境模擬箱放置365天模擬結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)；
[0084](2)將一個(gè)帶有中心通孔的V型第一加載支座561套在柱51底面的錨固螺栓55之外，在本具體實(shí)施例中，所述的帶有中心通孔的V型第一加載支座561與墊板54接觸的一端嵌有4塊磁鐵，磁鐵的強(qiáng)度足夠吸住帶孔加載支座561的自重，將所述的帶有中心通孔的V型第一加載支座561套在錨固螺栓55之外，所述的第一加載支座561便吸在墊板54上，調(diào)整所述第一加載支座561的位置,使所述第一加載支座V型尖端62在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)擬加載位置511，在具體實(shí)施時(shí)，本例將柱51的加載位置511即偏心距512畫(huà)在柱的表面，并在所述的第一加載支座的V型尖端62側(cè)面畫(huà)垂線，V型尖端62側(cè)面的垂線和柱的偏心距512重合；
[0085](3)將擬進(jìn)行受壓試驗(yàn)的柱放在定位輔助框上；
[0086](4)關(guān)閉放氣管33上的止回閥，充氣筒35充氣，氣囊31上升帶動(dòng)”工”型上底板12沿豎向?qū)U36垂直向上移動(dòng)，當(dāng)置于其上的柱子51懸空高度大于刀絞支座567的高度時(shí)(即大于帶凹口的V型第一加載支座561和帶V型凸頭的第二加載支座57疊加高度之和)，關(guān)閉止回閥34，氣囊31不再充氣，”工”型上底板12停止運(yùn)動(dòng)保持一定高度；
[0087](5)將另一個(gè)帶有中心通孔的V型第一加載561支座套在柱51頂面的錨固螺栓55之外，使刀鉸支座的V型尖端62在垂直方向準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)擬加載位置511，在具體實(shí)施時(shí)，本例將柱51的加載位置511即偏心距512畫(huà)在柱51的表面,并在所述的第一加載支座的V型尖端62側(cè)面畫(huà)垂線，V型尖端62側(cè)面的垂線和柱的偏心距重512合后，再將一個(gè)帶凸頭的V型第二加載支座57放入所述第一加載支座561的V型凹口，為防止帶凹口的V型第一加載支座561在定位操作時(shí)的滑動(dòng)，同樣在所述的第一加載支座561與墊板54接觸的一端嵌有4塊磁鐵；
[0088](6)水平移動(dòng)加載定位框至試驗(yàn)系統(tǒng)的施力位置處，本例采用反力架58和千斤頂59加載，即通過(guò)加載定位結(jié)構(gòu)將柱51移動(dòng)到千斤頂59的下方，使千斤頂59的中心和加載支座57的中心對(duì)準(zhǔn)；
[0089](7)將另一個(gè)帶凸頭的V型第二加載支座57放到柱51的下底面，使所述第二加載支座的V型凸頭尖端62對(duì)準(zhǔn)第一加載支座561的V型凹口尖端；
[0090](8)通過(guò)步驟(2) — (7)，此時(shí)，已完全實(shí)現(xiàn)了柱的加載位置對(duì)準(zhǔn)，緩慢旋松放氣管33上的止回閥34，氣囊31中的氣體放出，氣囊31降低，氣囊31降低帶動(dòng)其上的”工”型上底板12沿豎向?qū)U36垂直向下移動(dòng)，當(dāng)吸附于支撐在水平滑動(dòng)支撐板13上柱51下底面的第一加載支座561與第二加載支座57接觸時(shí),柱51的自重便由第一加載支座561和第二加載支座57形成的刀鉸支座567承擔(dān)，關(guān)閉放氣管33上的止回閥34，如此，便實(shí)現(xiàn)了對(duì)柱加載的準(zhǔn)確就位；
[0091](9)緩慢推動(dòng)千斤頂59,讓千斤頂59在反力架58的作用下對(duì)兩端刀鉸支座567施加荷載，柱51在兩端刀鉸支座567的作用下逐漸保持穩(wěn)定后，再次通過(guò)緩慢旋松放氣管33上的止回閥34降低”工”型上底板12，使其與受壓柱51脫離；
[0092](10)滑動(dòng)水平滑動(dòng)支撐板13至滑槽兩端的圓形孔16，取下一個(gè)水平滑動(dòng)支撐板13，所述的定位輔助框便可從柱子51底部移出；
[0093](11)推動(dòng)千斤頂59，按照《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB50152— 92》對(duì)柱51進(jìn)行剩余承載力試驗(yàn)。
[0094]上述實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種柱的充氣式加載定位結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的加載定位結(jié)構(gòu)包括垂直升降系統(tǒng)、定位輔助框、水平移動(dòng)和固定系統(tǒng)，其中: 所述的定位輔助框?yàn)橹锌战Y(jié)構(gòu)，能夠在水平和豎直方向任意移動(dòng)，用于支撐受壓柱并保證在加載定位過(guò)程中受壓柱始終保持垂直穩(wěn)定； 所述的水平移動(dòng)系統(tǒng)和固定系統(tǒng)用于使受壓柱在水平方向任意移動(dòng)和用于使定位后的定位輔助框和其上的受壓柱保持靜止； 所述的垂直升降系統(tǒng)用于使受壓柱在豎直方向任意移動(dòng)并保持任意高度，所述垂直升降系統(tǒng)包括”工”型下底板(11)、”工”型上底板(12)、單邊缺口的氣囊(31)、充氣管(32)、放氣管(33)、止回閥(34)、充氣筒(35)、豎向?qū)U(36)、豎向?qū)?37)和限位塊(38);所述氣囊(31)布置在”工”型下底板(11)和”工”型上底板(12)之間并與上”工”型下底板緊密連接，所述氣囊的四周為皺褶形狀，充氣時(shí)伸長(zhǎng)，放氣時(shí)收縮，所述充氣管的一端連接氣囊(31)另一端連接充氣筒(35)，所述放氣管(32)的一端連接氣囊(31)另一端自由，所述止回閥(34)布置在充氣管(32)和放氣管(33)上，所述豎向?qū)U(36)布置在”工”型下底板(11)頂面的四個(gè)角部，所述豎向?qū)?37)對(duì)應(yīng)導(dǎo)桿(36)的位置布置在”工”型上底板(12)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱的充氣式加載定位結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述水平移動(dòng)和固定系統(tǒng)包括”工”型下底板(11)和均勻分布在”工”型下底板(11)四個(gè)角部的滾珠(21)，所述滾珠(21)鑲嵌在”工”型下底板(11)上且可沿任意方向移動(dòng)，所述滾珠(21)具有鎖定功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柱的充氣式加載定位結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述充氣筒(35)為腳踏式或手動(dòng)式或電動(dòng)式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柱的充氣式加載定位結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述限位塊(38)為圓形筒體套設(shè)在的四個(gè)導(dǎo)桿(36)上或者所述限位塊(38)為長(zhǎng)方體塊布設(shè)在”工”型下底板(11)的四個(gè)角部，所述限位塊(38)的高度不小于氣囊(31)放完氣體后的高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柱的充氣式加載定位結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述定位輔助框包括“工”型上底板(12)、水平滑動(dòng)支撐板(13)和水平“丄”滑槽(14)，所述水平“丄”滑槽設(shè)在”工”型上底板的兩平行端，所述水平“丄”滑槽的兩端開(kāi)有圓形孔(16)，所述水平滑動(dòng)支撐板兩端設(shè)有“丄”連接頭(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柱的充氣式加載定位結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的氣囊(31)為氣動(dòng)元件(39)，所述的氣動(dòng)元件(39)在”工”型下底板(11)上成對(duì)均勻?qū)ΨQ布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柱的充氣式加載定位結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的成對(duì)均勻?qū)ΨQ布置的氣動(dòng)元件(39)采用并聯(lián)形式連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柱的充氣式加載定位結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的成對(duì)均勻?qū)ΨQ布置的氣動(dòng)元件為單動(dòng)氣缸。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柱的充氣式加載定位結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的成對(duì)均勻?qū)ΨQ布置的氣動(dòng)兀件為雙動(dòng)氣缸。
【文檔編號(hào)】G01N3/08GK203745307SQ201420005506
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月1日
【發(fā)明者】李強(qiáng), 童晶, 蔣學(xué) 申請(qǐng)人:浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院