一种新型测剪力装置及测量方法
【专利摘要】本发明涉及一种新型测剪力装置及测量方法，属于土木工程结构试验【技术领域】。该装置包括上连接板和下连接板；上连接板和下连接板之间通过多片可变形钢板或多根可变形钢柱连接；在任一可变形钢板上或任一可变形钢柱上安装一组剪力应变片。采用可变形钢板结构时，剪力应变片有4个，在竖直方向间隔分布并对称粘贴于可变形钢板的两侧，可以测量固定位置可变形钢板表面的单向应变。采用可变形钢柱结构时，剪力应变片有4个或8个，在竖直方向间隔分布并对称粘贴于可变形钢柱的两个相对面或四个面上，测量可变形钢柱表面的单向应变或双向应变。该测剪力装置具有较大吨位的测量能力，精度高，鲁棒性强，并具有双向测量能力。
【专利说明】一种新型测剪力装置及测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种新型测剪力装置及测量方法，属于土木工程结构试验【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 当今土木工程结构的试验体量越来越大，普通的测量装置量程已经无法满足结构 试验的需要。结构试验中，常常需要考虑构件同时承受压力与剪力的性能，而现有的测量设 备难以满足这一需求，因此开发新型的大量程剪力测量装置非常有必要。
【发明内容】
[0003] 旨在一定程度上规避传统剪力测量装置的既有缺点，本发明提供了一种构造简 单、加工方便、承载力大新型测剪力装置，能够在大幅度提高结构试验的效率。
[0004] 本发明提供的测剪力装置包括如下方案：
[0005] 该装置包括上连接板和下连接板；上连接板和下连接板之间通过多片可变形钢板 或多根可变形钢柱连接；在任一可变形钢板上或任一可变形钢柱上安装一组剪力应变片。
[0006] 所述可变形钢板或可变形钢柱采用强度较高的钢，保证其在工作状态下不屈服， 例如Q345号以及Q345号以上的钢材。
[0007] 所述多片可变形钢板平行排列，在试验过程中传递轴向荷载与单向剪切荷载，同 时要求在试验过程中保持弹性。
[0008] 所述多根可变形钢柱采用矩形阵列形式或等间距的阵列形式，在试验过程中传递 轴向荷载与双向剪切荷载，同时要求在实验过程中保持弹性。
[0009] 采用可变形钢板结构时，所述一组剪力应变片有4个，在竖直方向间隔分布并对 称粘贴于可变形钢板的两侧，可以测量固定位置可变形钢板或钢柱表面的应变。
[0010] 采用可变形钢柱结构时，所述一组剪力应变片有4个，在竖直方向间隔分布并对 称粘贴于可变形钢柱的两个相对面上；或者一组剪力应变片有8个，在竖直方向间隔分布 并对称粘贴于可变形钢柱的四个面上。
[0011] 相对称的面上的4个所述应变片为一组，组成电桥结构，通过电桥测得应变变化 量。
[0012] 本发明提供的一种可变形钢板结构的测剪力装置的测量方法，具体为：可变形钢 板下部的两个对称剪力应变片测得的应变分别为εJPε2，上部的两个对称剪力应变片测 得的应变分别为￡3和ε4，且^与ε3同侧，ε2与ε4同侧，上部剪力应变片与下部剪力 应变片的距离为h，可变形钢板的厚度为b，则所测剪力按照下式计算：
[0013]
【权利要求】
1. 一种新型测剪力装置，包括上连接板（1011)和下连接板（1012)，其特征在于，上 连接板（1011)和下连接板（1012)之间通过多片可变形钢板（1021)或多根可变形钢柱 (1022)连接；在任一可变形钢板（1021)上或任一可变形钢柱（1022)上安装一组剪力应变 片。
2. 根据权利要求1所述的新型测剪力装置，其特征在于，所述可变形钢板（1021)或可 变形钢柱（1022)采用Q345号以上钢。
3. 根据权利要求1所述的新型测剪力装置，其特征在于，所述多片可变形钢板（1021) 采用平行排列。
4. 根据权利要求1所述的新型测剪力装置，其特征在于，所述多根可变形钢柱（1022) 采用矩形阵列形式或等间距的阵列形式。
5. 根据权利要求1所述的新型测剪力装置，其特征在于，采用可变形钢板（1021)结构 时，所述一组剪力应变片有4个，在竖直方向间隔分布并对称粘贴于可变形钢板（1021)的 两侧。
6. 根据权利要求1所述的新型测剪力装置，其特征在于，采用可变形钢柱（1022)结构 时，所述一组剪力应变片有4个，在竖直方向间隔分布并对称粘贴于可变形钢柱（1022)的 两个相对面上，用来测量单向剪力；或者一组剪力应变片有8个，在竖直方向间隔分布并对 称粘贴于可变形钢柱（1022)的四个面上，用来测量双向剪力。
7. 根据权利要求5或6所述的新型测剪力装置，其特征在于，相对称的面上的4个所述 应变片为一组，组成电桥结构，通过电桥测得应变变化量。
8. -种基于权利要求5所述测剪力装置的测量方法，其特征在于，可变形钢板（1021) 下部的两个对称剪力应变片测得的应变分别为^和e2，上部的两个对称剪力应变片测得 的应变分别为￡3和e4，且￡1与e3同侧，e2与e4同侧，上部剪力应变片与下部剪力应 变片的距离为h，可变形钢板（1021)的厚度为b，则所测剪力按照下式计算：
其中n为可变形钢板（1021)的数量，a为单个可变形钢板（1021)的宽度，E为可变形 钢板（1021)的弹性模量。
9. 一种基于权利要求6所述测剪力装置的测量方法，其特征在于，剪力应变片有4个， 在竖直方向间隔分布并对称粘贴于可变形钢柱（1022)的两个相对面上；下部的两个对称 剪力应变片测得的应变分别为^和e2，上部的两个对称剪力应变片测得的应变分别为 ￡3和e4，且￡1与e3同侧，e2与e4同侧，上部剪力应变片与下部剪力应变片的距离为 h，可变形钢柱（1022)的截面为正方形，边长为s。所测剪力按照下式计算：
其中n为可变形钢柱（1022)的数量，E为可变形钢柱（1022)的弹性模量； 剪力应变片为8个时，按上述方法测得两个方向的剪力值。
【文档编号】G01L1/04GK104483046SQ201410707116
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】潘鹏, 赵蒙怀, 冯鹏, 刘亮, 邓开来 申请人:清华大学, 北京市佛力系统公司