本發(fā)明涉及一種試件自由度約束裝置及其施工方法。

背景技術(shù)：

在試驗構(gòu)件的加載中，在約束試驗構(gòu)件的平動與轉(zhuǎn)動自由度的同時，盡量減小試驗構(gòu)件與約束裝置之間的摩擦力，從而使試驗構(gòu)件加載過程中的邊界條件接近實際邊界條件，需設(shè)計合理的約束裝置。通常采用鋼板或角鋼來約束平動與轉(zhuǎn)動自由度，并涂抹黃油來減小摩擦力。這種方法雖然能夠約束平動與轉(zhuǎn)動自由度，但由于黃油易涂抹不均，且其自身存在一定的粘滯性能，能夠減少部分摩擦力，卻無法完全消除摩擦力。而且試驗構(gòu)件在往復(fù)荷載作用下，黃油易移位，從而導(dǎo)致摩擦力值無法控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種試件自由度約束裝置及其施工方法，不僅結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，而且高效便捷。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種試件自由度約束裝置，包括偶數(shù)個的約束單體，所述約束單體包含混凝土構(gòu)件，所述混凝土構(gòu)件的中部具有凹槽，所述凹槽底部設(shè)置有平鋼板，沿所述平鋼板的長度方向間隔設(shè)置若干支撐鋼板，每個所述支撐鋼板的頂部均設(shè)置有下弧形襯套，若干所述下弧形襯套上架設(shè)有一根圓鋼桿，所述圓鋼桿上沿其長度方向間隔套設(shè)有若干軸承，所述下弧形襯套上扣合有上弧形襯套并經(jīng)螺栓固定后將圓鋼桿壓緊。

優(yōu)選的，兩個所述約束單體上下相對扣合后形成套管狀，并用螺桿螺母組件固定兩個所述約束單體的兩端，形成一組約束單體組件。

優(yōu)選的，兩個所述約束單體上下相對扣合后形成套管狀，并用螺桿螺母組件固定兩個所述約束單體的兩端，形成一組約束單體組件，兩組所述約束單體組件并排設(shè)置。

優(yōu)選的，所述平鋼板經(jīng)膨脹螺絲與混凝土構(gòu)件的凹槽固定連接。

優(yōu)選的，所述支撐鋼板呈三角形。

優(yōu)選的，所述支撐鋼板焊接在平鋼板上，所述下弧形襯套焊接在支撐鋼板上。

優(yōu)選的，所述下弧形襯套與軸承交替設(shè)置。

一種試件自由度約束裝置的施工方法，包括上述任意一項所述的試件自由度約束裝置，包含以下步驟：

（1）預(yù)制混凝土構(gòu)件，所述混凝土構(gòu)件的中部具有凹槽，在所述混凝土構(gòu)件的兩端預(yù)留螺桿孔；

（2）將平鋼板固定在步驟（1）中預(yù)制的混凝土構(gòu)件的凹槽底部，沿所述平鋼板的長度方向間隔設(shè)置若干支撐鋼板，在每個所述支撐鋼板的頂部設(shè)置下弧形襯套；

（3）在圓鋼桿的長度方向上間隔套設(shè)若干軸承，將套設(shè)有軸承的圓鋼桿架設(shè)于若干所述下弧形襯套上，并在每個所述下弧形襯套上扣合上弧形襯套，最后用螺栓固定每對上弧形襯套與下弧形襯套，所述混凝土構(gòu)件、平鋼板、支撐鋼板、下弧形襯套、圓鋼桿、軸承以及上弧形襯套形成一個約束單體；

（4）將兩個步驟（3）得到的約束單體上下相對扣合、形成套管狀，通過螺桿螺母組件將上下相對扣合的兩個所述約束單體固定連接形成一組約束單體組件，從而得到用以約束試件的平動自由度的約束裝置；

（5）將兩個步驟（3）得到的約束單體上下相對扣合、形成套管狀，通過螺桿螺母組件將上下放置的兩個所述約束單體固定連接形成一組約束單體組件，接著將至少兩組約束單體組件并排放置，從而得到用以約束試件的轉(zhuǎn)動自由度的約束裝置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理，通過將軸承套設(shè)在圓鋼桿上，并固定在混凝土構(gòu)件上形成約束單體，并用螺桿螺母組件將兩個約束單體上下組合形成一組約束單體組件，從而得到用以約束試件的平動自由度的約束裝置；接著將至少兩組約束單體組件并排放置，從而得到用以約束試件的轉(zhuǎn)動自由度的約束裝置；采用軸承和圓鋼桿可完全消除試件與約束裝置之間的摩擦力，從而使試件加載過程中的邊界條件接近實際邊界條件，保證實驗精度，具有廣闊的應(yīng)用前景。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例混凝土構(gòu)件的主視示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例混凝土構(gòu)件的側(cè)視示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例混凝土構(gòu)件的俯視示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例混凝土構(gòu)件、平鋼板、支撐鋼板以及下弧形襯套結(jié)構(gòu)的主視示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例混凝土構(gòu)件、平鋼板、支撐鋼板以及下弧形襯套結(jié)構(gòu)的側(cè)視示意圖。

圖6為本發(fā)明實施例混凝土構(gòu)件、平鋼板、支撐鋼板以及下弧形襯套結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。

圖7為本發(fā)明實施例約束單體的主視示意圖。

圖8為本發(fā)明實施例約束單體內(nèi)部的側(cè)視示意圖。

圖9為本發(fā)明實施例約束單體的俯視示意圖。

圖10為本發(fā)明實施例約束試件的平動自由度的第一使用狀態(tài)示意圖。

圖11為本發(fā)明實施例約束試件的平動自由度的第二使用狀態(tài)示意圖。

圖12為本發(fā)明實施例約束試件的轉(zhuǎn)動自由度的第一使用狀態(tài)示意圖。

圖13為本發(fā)明實施例約束試件的轉(zhuǎn)動自由度的第二使用狀態(tài)示意圖。

圖中：1-約束單體，101-混凝土構(gòu)件，102-平鋼板，103-支撐鋼板，104-下弧形襯套，105-圓鋼桿，106-軸承，107-上弧形襯套，108-螺栓，109-螺桿螺母組件，110-膨脹螺絲，111-螺桿孔，2-試件。

具體實施方式

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。

如圖1~13所示，一種試件自由度約束裝置，包括偶數(shù)個的約束單體1，所述約束單體1包含混凝土構(gòu)件101，所述混凝土構(gòu)件101的中部具有凹槽，所述凹槽底部設(shè)置有平鋼板102，沿所述平鋼板102的長度方向間隔設(shè)置若干支撐鋼板103，每個所述支撐鋼板103的頂部均設(shè)置有下弧形襯套104，若干所述下弧形襯套104上架設(shè)有一根圓鋼桿105，所述圓鋼桿105上沿其長度方向間隔套設(shè)有若干軸承106，所述下弧形襯套104上扣合有上弧形襯套107并經(jīng)螺栓108固定后將圓鋼桿105壓緊。

在本發(fā)明實施例中，兩個所述約束單體1上下相對扣合后形成套管狀，并用螺桿螺母組件109固定兩個所述約束單體1的兩端，形成一組約束單體組件，從而得到用以約束試件2的平動自由度的約束裝置。

在本發(fā)明實施例中，兩個所述約束單體1上下相對扣合后形成套管狀，并用螺桿螺母組件109固定兩個所述約束單體1的兩端，形成一組約束單體組件，兩組所述約束單體組件并排設(shè)置，從而得到用以約束試件2的轉(zhuǎn)動自由度的約束裝置。

在本發(fā)明實施例中，所述平鋼板102經(jīng)膨脹螺絲110與混凝土構(gòu)件101的凹槽固定連接。

在本發(fā)明實施例中，所述支撐鋼板103呈三角形。

在本發(fā)明實施例中，所述支撐鋼板103焊接在平鋼板102上，所述下弧形襯套104焊接在支撐鋼板103上。

在本發(fā)明實施例中，所述下弧形襯套104與軸承106交替設(shè)置。

在本發(fā)明實施例中，一種試件自由度約束裝置的施工方法，包括上述任意一項所述的試件自由度約束裝置，包含以下步驟：

（1）預(yù)制混凝土構(gòu)件101，所述混凝土構(gòu)件101的中部具有凹槽，在所述混凝土構(gòu)件101的兩端預(yù)留螺桿孔111；

（2）將平鋼板102固定在步驟（1）中預(yù)制的混凝土構(gòu)件101的凹槽底部，沿所述平鋼板102的長度方向間隔設(shè)置若干支撐鋼板103，在每個所述支撐鋼板103的頂部設(shè)置下弧形襯套104；

（3）在圓鋼桿105的長度方向上間隔套設(shè)若干軸承106，將套設(shè)有軸承106的圓鋼桿105架設(shè)于若干所述下弧形襯套104上，并在每個所述下弧形襯套104上扣合上弧形襯套107，最后用螺栓108固定每對上弧形襯套107與下弧形襯套104，所述混凝土構(gòu)件101、平鋼板102、支撐鋼板103、下弧形襯套104、圓鋼桿105、軸承106以及上弧形襯套107形成一個約束單體1；

（4）將兩個步驟（3）得到的約束單體1上下相對扣合、形成套管狀，通過螺桿螺母組件109將上下相對扣合的兩個所述約束單體1固定連接形成一組約束單體組件，從而得到用以約束試件2的平動自由度的約束裝置，實驗時，將試件2置于兩個約束單體1圍成的空腔之間，試件2的上、下側(cè)面同時與一組約束單體組件中位于上側(cè)的軸承106、位于下側(cè)的軸承106相接觸；

（5）將兩個步驟（3）得到的約束單體1上下相對扣合、形成套管狀，通過螺桿螺母組件109將上下放置的兩個所述約束單體1固定連接形成一組約束單體組件，接著將至少兩組約束單體組件并排放置，從而得到用以約束試件2的轉(zhuǎn)動自由度的約束裝置，實驗時，將試件2置于兩組約束單體組件圍成的空腔之間，試件2兩端的上、下側(cè)面同時與兩組約束單體組件中位于上側(cè)的軸承106、位于下側(cè)的軸承106相接觸。

本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可以得出其他各種形式的試件自由度約束裝置及其施工方法。凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。