本發(fā)明涉及一種用于SCS(Steel-Concrete-Steel Composite Shear Wall，雙層鋼板內(nèi)填混凝土組合剪力墻)單元試件拉壓試驗(yàn)的加載裝置。

背景技術(shù)：

雙鋼板混凝土組合結(jié)構(gòu)已成為世界范圍內(nèi)核電廠房結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要方向。而研究SCS結(jié)構(gòu)單元的破壞準(zhǔn)則是進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的必要前提，目前的試驗(yàn)裝置只能進(jìn)行純剪和小軸壓比的壓剪試驗(yàn)，荷載組合很不全面，特別是缺少大壓剪組合的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。得到的結(jié)論僅僅提供了單一荷載、或簡單荷載組合作用下的SCS組合構(gòu)件承載力計(jì)算公式，對于核電SCS結(jié)構(gòu)這種無獨(dú)立構(gòu)件的整體結(jié)構(gòu)，無法滿足設(shè)計(jì)實(shí)踐的要求。這種狀態(tài)極大地限制了SCS結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種用于SCS單元試件拉壓試驗(yàn)的加載裝置。

本發(fā)明提供一種用于SCS單元試件拉壓試驗(yàn)的加載裝置，其包括：分別設(shè)置于SCS單元試件兩側(cè)的用于施加拉力的兩個(gè)水平作動(dòng)器、一個(gè)設(shè)置于SCS單元試件頂部的用于施加壓力的豎向作動(dòng)器、設(shè)置于水平作動(dòng)器和SCS單元試件之間的水平荷載傳遞機(jī)構(gòu)、設(shè)置于豎向作動(dòng)器和SCS單元試件之間以及SCS單元試件底部的豎向荷載傳遞機(jī)構(gòu)，其中，水平荷載傳遞機(jī)構(gòu)和豎向荷載傳遞機(jī)構(gòu)將荷載以不同的組合方式均勻分布到試件測試區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)模擬復(fù)雜情況下的SCS單元試件受力狀態(tài)。

優(yōu)選地，每個(gè)水平荷載傳遞機(jī)構(gòu)包括：中部與SCS單元試件且兩端分別與兩個(gè)水平作動(dòng)器相連的結(jié)構(gòu)架，該結(jié)構(gòu)架為三級鋼梁結(jié)構(gòu)，每一級鋼梁通過若干鋼板和/或梯形腹板焊接成的傳力構(gòu)件，且三級鋼梁結(jié)構(gòu)之間、水平荷載傳遞機(jī)構(gòu)與水平作動(dòng)器之間均通過高強(qiáng)螺栓連接，將作動(dòng)器產(chǎn)生的荷載均分為四份。

優(yōu)選地，所述豎向荷載傳遞機(jī)構(gòu)包括：位于SCS單元試件頂部的兩級分配梁以及位于SCS單元試件底部的一級分配梁與基礎(chǔ)平臺(tái)。

優(yōu)選地，所述兩級分配梁之間以及分配梁與基礎(chǔ)平臺(tái)之間均設(shè)有梯形截面剛性墊塊，將作動(dòng)器和基礎(chǔ)平臺(tái)反力均分為兩份。

優(yōu)選地，所述分配梁與SCS單元試件之間設(shè)有四根滾軸，將分二級分配梁傳來的荷載均分為四份。

優(yōu)選地，所述水平荷載傳遞機(jī)構(gòu)通過支撐梁設(shè)置于基礎(chǔ)平臺(tái)上，該支撐梁為六根工字梁結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述SCS單元試件包括：位于中心的測試區(qū)以及設(shè)置于測試區(qū)外部的壓力傳遞機(jī)構(gòu)和拉力傳遞機(jī)構(gòu)，其中：測試區(qū)包括兩塊鋼板以及設(shè)置于其間的鋼筋及混凝土，混凝土內(nèi)根據(jù)鋼板厚度間隔設(shè)置栓釘作為試件的基本骨架。

優(yōu)選地，所述壓力傳遞機(jī)構(gòu)和拉力傳遞機(jī)構(gòu)呈十字形布置，其中：壓力傳遞機(jī)構(gòu)由雙鋼板混凝土材料組成，并設(shè)置了沿著施加力方向的分隔槽，同時(shí)在豎向區(qū)段內(nèi)埋設(shè)了十字鋼板以保證破壞不在加載區(qū)發(fā)生；拉力傳遞機(jī)構(gòu)由加厚的鋼板組成，也設(shè)置了沿著施加力方向的分隔槽，兩端留有圓形孔洞，便于與兩側(cè)的一號梁連接。上述構(gòu)造能夠保證荷載傳遞到SCS單元試件測試區(qū)的均勻性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提供的用于SCS單元試件拉壓試驗(yàn)的加載裝置，多級荷載分流，保證SCS試件單元均勻受力：足夠長的水平荷載傳遞機(jī)構(gòu)和豎向荷載傳遞機(jī)構(gòu)將荷載逐級傳遞，配合SCS試件單元設(shè)置的分隔槽，實(shí)現(xiàn)了試件單元的均勻受力。試驗(yàn)受力情況與實(shí)際工程結(jié)構(gòu)相符，能夠準(zhǔn)確探究SCS結(jié)構(gòu)單元的力學(xué)特性。

2、本發(fā)明提供的用于SCS單元試件拉壓試驗(yàn)的加載裝置，獨(dú)立的加載路徑，可模擬SCS試件單元復(fù)雜的受力情況：SCS試件單元的水平加載和豎向加載路徑相互獨(dú)立，可模擬不同拉壓比的荷載組合，操作簡單有效，尤其可以彌補(bǔ)目前國內(nèi)外研究中對SCS單元試件大壓剪受力情況下試驗(yàn)數(shù)據(jù)不足的情況。

3、本發(fā)明提供的用于SCS單元試件拉壓試驗(yàn)的加載裝置，獨(dú)特的SCS單元試件設(shè)計(jì)，確保破壞發(fā)生在測試區(qū)：試件的壓力傳遞機(jī)構(gòu)中埋設(shè)了十字鋼板以避免傳遞機(jī)構(gòu)鋼板發(fā)生屈曲，同時(shí)對于拉力傳遞機(jī)構(gòu)的鋼板進(jìn)行了加厚和加強(qiáng)處理從而避免傳遞機(jī)構(gòu)的鋼板先于測試區(qū)屈服。以上構(gòu)造能夠保證破壞發(fā)生在測試區(qū)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確有效。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置整體示意圖；

圖2為本發(fā)明裝置水平荷載傳遞機(jī)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明裝置水平荷載傳遞機(jī)構(gòu)側(cè)視圖；

圖4為本發(fā)明裝置豎向荷載傳遞機(jī)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明裝置的SCS單元試件示意圖；

圖中：1水平作動(dòng)器、2豎向作動(dòng)器、3水平荷載傳遞機(jī)構(gòu)、4豎向荷載傳遞機(jī)構(gòu)、5裝置基礎(chǔ)平臺(tái)、6支撐梁、7轉(zhuǎn)換梁、8SCS單元試件、9一號梁、10二號梁、11三號梁、12變截面工字梁、13梯形腹板、14銷軸、15第一級分配梁、16第二級分配梁17剛性墊塊、18加載柱、19焊接滾軸、20測試區(qū)、21加厚鋼板、22分隔槽、23十字鋼板、24連接孔洞、25轉(zhuǎn)換件。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1所示，用于SCS單元試件拉壓試驗(yàn)的加載裝置包括：兩個(gè)水平作動(dòng)器1、一個(gè)豎向作動(dòng)器2、水平荷載傳遞機(jī)構(gòu)3、豎向荷載傳遞機(jī)構(gòu)4、裝置基礎(chǔ)平臺(tái)5、支撐梁6、轉(zhuǎn)換梁7和SCS單元試件8，其中：水平作動(dòng)器1通過水平荷載傳遞機(jī)構(gòu)3、豎向作動(dòng)器2通過豎向荷載傳遞機(jī)構(gòu)4分別將荷載逐級傳遞給SCS單元試件8，水平拉力和豎向壓力的荷載傳遞路徑相互獨(dú)立以模擬出不同拉壓比情況下SCS單元試件8的受力特性，支撐梁6為六根工字鋼梁，安置于裝置基礎(chǔ)平臺(tái)5和轉(zhuǎn)換梁7上。

如圖2-5所示，一號梁9、二號梁10、三號梁11和支撐梁6之間，以及一號梁的9的各變截面工字梁12之間均設(shè)有可移動(dòng)銷軸14，便于位移協(xié)調(diào)，三種型號的梁對稱布置在水平作動(dòng)器1兩側(cè)。加載過程中，水平作動(dòng)器1通過水平荷載傳遞機(jī)構(gòu)3帶動(dòng)一號梁9運(yùn)動(dòng)，從而荷載又經(jīng)轉(zhuǎn)換件25傳遞到SCS單元試件8的加厚鋼板21，進(jìn)一步將荷載均勻傳遞到測試區(qū)20。

如圖3所示，一號梁9由四根中間大兩端小的變截面工字梁12組成，中間設(shè)有腹板加強(qiáng)。二號梁10是在兩個(gè)工字梁上分別增加四塊梯形腹板13所形成。三號梁11是由多塊鋼板焊接成的工字形結(jié)構(gòu)傳力構(gòu)件，梁與梁的接觸處均采用高強(qiáng)螺栓連接。

如圖4和圖5所示，所述的豎向作動(dòng)器2產(chǎn)生的壓力經(jīng)第一級分配梁15和第二級分配梁16將荷載均分為四份，第一級分配梁15為截面為矩形的長方體，中間設(shè)有腹板加強(qiáng)。第二級分配梁16由兩個(gè)截面為梯形的棱柱體組成，棱柱體中間也設(shè)有腹板加強(qiáng)。剛性墊塊17和焊接滾軸19用以連接分配梁和試件的加載柱18，并分配荷載。

如圖5所示，所述的SCS單元試件8呈十字形結(jié)構(gòu)，橫豎相交部分為測試區(qū)20，其他部分為荷載傳遞機(jī)構(gòu)。豎向的壓力傳遞機(jī)構(gòu)的鋼板與混凝土之間采用但不限于對穿鋼筋和焊接栓釘連接或使用型鋼連接件等其他方式連接，并設(shè)有分隔槽22，從而在兩端各形成四個(gè)加載柱18，接受來自第二級分配梁16的荷載，同時(shí)在豎向區(qū)段內(nèi)埋設(shè)了十字鋼板23以保證破壞不在加載區(qū)發(fā)生。

所述的分隔槽22在實(shí)際施工過程中可采用木板隔斷，從而實(shí)現(xiàn)便于施工且不影響試件的受力的優(yōu)點(diǎn)。

所述的拉力傳遞機(jī)構(gòu)兩側(cè)各有八塊加厚鋼板21，用以傳遞均勻拉力；鋼板兩端留有連接孔洞24，通過銷軸貫穿與兩側(cè)的一號梁9連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例具有以下有益效果：

1、本實(shí)施例提供的用于SCS單元試件拉壓試驗(yàn)的加載裝置，多級荷載分流，保證SCS試件單元均勻受力：足夠長的水平荷載傳遞機(jī)構(gòu)和豎向荷載傳遞機(jī)構(gòu)將荷載逐級傳遞，配合SCS試件單元設(shè)置的分隔槽，實(shí)現(xiàn)了試件單元的均勻受力。試驗(yàn)受力情況與實(shí)際工程結(jié)構(gòu)相符，能夠準(zhǔn)確探究SCS結(jié)構(gòu)單元的力學(xué)特性。

2、本實(shí)施例提供的用于SCS單元試件拉壓試驗(yàn)的加載裝置，獨(dú)立的加載路徑，可模擬SCS試件單元復(fù)雜的受力情況：SCS試件單元的水平加載和豎向加載路徑相互獨(dú)立，可模擬不同拉壓比的荷載組合，操作簡單有效，尤其可以彌補(bǔ)目前國內(nèi)外研究中對SCS單元試件大壓剪受力情況下試驗(yàn)數(shù)據(jù)不足的情況。

3、本實(shí)施例提供的用于SCS單元試件拉壓試驗(yàn)的加載裝置，獨(dú)特的SCS單元試件設(shè)計(jì)，確保破壞發(fā)生在測試區(qū)：試件的壓力傳遞機(jī)構(gòu)中埋設(shè)了十字鋼板以避免傳遞機(jī)構(gòu)鋼板發(fā)生屈曲，同時(shí)對于拉力傳遞機(jī)構(gòu)的鋼板進(jìn)行了加厚和加強(qiáng)處理從而避免傳遞機(jī)構(gòu)的鋼板先于測試區(qū)屈服。以上構(gòu)造能夠保證破壞發(fā)生在測試區(qū)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確有效。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實(shí)施例公開的系統(tǒng)而言，由于與實(shí)施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對每個(gè)特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。