一種鋼梁整體穩(wěn)定承載力試驗的加載裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種跨中單點加載作用下鋼梁整體穩(wěn)定承載力試驗的加載裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼結(jié)構(gòu)具有良好、豐富的建筑藝術(shù)表現(xiàn)力，受到建筑師們的普遍青睞；鋼結(jié)構(gòu)所使用的鋼材具有強度高、塑性韌性好、抗震性能優(yōu)的特點，可以減小構(gòu)件截面，降低結(jié)構(gòu)重量；鋼結(jié)構(gòu)更便于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，材料又可回收利用，被認為是一種環(huán)保、節(jié)能的結(jié)構(gòu)體系。國內(nèi)外一系列大型鋼結(jié)構(gòu)工程的應(yīng)用，推動了鋼結(jié)構(gòu)學科的快速發(fā)展。
[0003]鋼梁作為鋼結(jié)構(gòu)體系中一種重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在橫向荷載作用下，其極限承載力往往由整體穩(wěn)定控制，鋼梁的整體穩(wěn)定承載力的試驗研究成為結(jié)構(gòu)工程中最具活力的研究方向之一。
[0004]對于如圖1所示跨中有一個集中荷載作用的簡支梁，其整體失穩(wěn)后的變形如圖1中的虛線所示。圖2為荷載作用點處梁截面的變形示意圖，圖2(b)中虛線部分為失穩(wěn)前的截面，從圖2可以，梁整體失穩(wěn)后，截面將發(fā)生側(cè)向位移并伴隨扭轉(zhuǎn)，所施加的荷載要隨截面?zhèn)认蛞苿?，但方向仍然保持垂直。換言之，試驗用的加載裝置不允許對試驗梁的側(cè)向位移及扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生約束，這使得此類試驗變得十分困難。
[0005]傳統(tǒng)的鋼梁整體穩(wěn)定試驗有千斤頂加載和吊掛加載兩種方案。
[0006]千斤頂加載方案具有以下缺點:①壓緊后的千斤頂具有較大的側(cè)向剛度，對鋼梁的側(cè)向彎曲具有較強的約束；②千斤頂上的球鉸轉(zhuǎn)動剛度較大，對鋼梁的扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生約束。以上缺點導致試驗結(jié)果不準確。
[0007]吊掛加載方案具有以下缺點:①僅適用于荷載較小的鋼梁試驗，當鋼梁的穩(wěn)定極限荷載較大時很難解決吊掛重物的問題；②梁整體失穩(wěn)時，吊掛重物會突然掉落，對施加荷載的人員造成安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是解決鋼梁整體穩(wěn)定試驗研究中加載裝置存在的問題，提供一種能安全、可靠、能適應(yīng)鋼梁側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)變形的加載裝置。
[0009]為實現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種鋼梁整體穩(wěn)定承載力試驗的加載裝置，其特征在于:包括四連桿機構(gòu)、過渡裝置、拉力千斤頂、加載框、力傳感器、加載球鉸、試驗鋼梁。
[0010]所述四連桿機構(gòu)包括錨固于地面上的地梁、斜桿和三角形剛體:
[0011]所述地梁通過地錨栓固定于地面，其長度方向與所述試驗鋼梁垂直，上表面焊接有4個連接耳板，耳板與所述地梁長度方向平行；所述三角形剛體為鋼板焊接組合而成的空心剛體，位于兩側(cè)的鋼板上分別有三個孔洞，頂部兩個用于連接斜桿，底部孔洞用于連接過渡裝置；所述斜桿為鋼連桿，下端通過銷釘分別鉸接于所述地梁上部的耳板，上端通過銷釘鉸接于所述三角形剛體側(cè)板上部圓孔。
[0012]所述過渡裝置包含一槽型金屬件和兩個滾子軸承，槽型金屬件頂部焊接一螺桿，用于連接所述拉力千斤頂，槽型金屬件的兩個側(cè)板開圓孔，所述滾子軸承安裝于槽型金屬件的側(cè)板圓孔內(nèi)。
[0013]所述拉力千斤頂用于施加豎向荷載，下部與所述過渡裝置連接，上部與所述加載框下橫梁上的耳板連接。
[0014]所述加載框為金屬制成的矩形框，包括上下橫梁與左右立柱，，下橫梁上焊接耳板，用于連接所述拉力千斤頂。
[0015]所述試驗鋼梁穿過加載框的中部。
[0016]所述力傳感器位于所述加載框上橫梁與所述加載球鉸之間，通過連接螺桿與所述加載框上橫梁連接，用于測量施加到所述試驗鋼梁上的荷載。
[0017]所述加載球鉸由放置于所述試驗鋼梁上表面的凹球面和固定于所述加載框上橫梁，位于所述力傳感器下方的凸球面組成:
[0018]所述凹球面為下表面水平，上表面具有球窩的金屬圓塊；所述凸球面是連接于鋼板上具有球頭的金屬短柱，通過連接螺桿與所述加載框上橫梁連接。
[0019]進一步，除加載點采用本發(fā)明的裝置加載外，所述試驗鋼梁的兩端被固定在支座上。定義鋼梁的長度方向為z軸，與之垂直的水平方向為X軸，垂直于xoy面的軸為y軸。位于鋼梁的兩端的支座應(yīng)符合夾支條件，即兩端支座能約束鋼梁繞z軸扭轉(zhuǎn)和沿X、y軸方向的移動，但不能約束鋼梁沿X、Y軸的轉(zhuǎn)動及沿z軸的移動。
[0020]進一步，所述三角形剛體由兩側(cè)側(cè)板與連接鋼板焊接而成的空心剛體，兩側(cè)板之間的距離略大于過渡裝置寬度。
[0021]進一步，所述斜桿與所述地梁耳板、三角形剛體之間的連接采用銷軸連接，間隙配入口 ο
[0022]進一步，所述拉力千斤頂通過過渡裝置與所述四連桿機構(gòu)中的三角形剛體上的。
[0023]進一步，所述拉力千斤頂上端是通過銷軸與所述加載框下橫梁上的耳板連接。
[0024]進一步，所述加載球鉸的凸球面直徑略小于凹球面直徑，之間涂油膏以減小兩者之間的摩擦力。
[0025]進一步，安裝時，所述加載球鉸的凹球面放置與所述試驗鋼梁上表面的中點，其軸線與凸球面、力傳感器、拉力千斤頂?shù)妮S線重合。
[0026]本加載裝置發(fā)明的有益效果是:
[0027]1.所述試驗鋼梁側(cè)向位移時，所述四連桿結(jié)構(gòu)發(fā)生側(cè)向變形，拉力千斤頂跟隨所述四連桿機構(gòu)發(fā)生水平位移，并保持豎直，釋放加載裝置對鋼梁側(cè)向位移的約束；
[0028]2.所述試驗鋼梁發(fā)生扭轉(zhuǎn)時，所述加載球鉸的凹球面與凸球面之間發(fā)生轉(zhuǎn)動，釋放加載裝置對所述試驗鋼梁扭轉(zhuǎn)的約束；
[0029]3.調(diào)整所述加載球鉸凹球面及凸球面的直徑，該裝置可用于不同規(guī)格鋼梁整體穩(wěn)定性能的試驗，特別是承載力較大的鋼梁；
[0030]4.本套加載裝置能適應(yīng)不同截面形式、規(guī)格的試驗鋼梁，且可以重復利用，減小試驗成本。
【附圖說明】
[0031]圖1是鋼梁整體失穩(wěn)后的變形示意圖
[0032]圖2荷載作用點處梁截面的變形示意圖
[0033]圖3是鋼梁失穩(wěn)前加載裝置示意圖；
[0034]圖4是鋼梁變形后加載裝置示意圖；
[0035]圖5是球鉸轉(zhuǎn)動示意圖
[0036]圖6是加載裝置透視圖
[0037]圖中:四連桿結(jié)構(gòu)10、地梁11、斜桿12、三角形剛體13、過渡裝置20、拉力千斤頂30、加載框40、力傳感器50、加載球鉸60、試驗鋼梁70、連接螺桿80。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明上述主題范圍僅限于下述實施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0039]參見圖3?圖6，一種鋼梁整體穩(wěn)定承載力試驗的加載裝置，其特征在于:包括四連桿機構(gòu)10、過渡裝置20、拉力千斤頂30、加載框40、力傳感器50、加載球鉸60、試驗鋼梁70 ο
[0040]所述四連桿機構(gòu)10包括錨固于地面上的地梁11、斜桿12和三角形剛體13:
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