一种用于圆形杆件受弯试验中的U型固定铰支座的制作方法

本发明涉及建筑工程设备技术领域，具体为一种用于圆形杆件受弯试验的固定铰支座。

背景技术：

随着社会的不断进步与发展，人们生活水平得到了很大的改善提高，而对应用于社会发展中的各个领域的设备也提出了更高的要求，不仅仅要经久耐用，而且要能够保证安全使用，这也就对相应的设备在实验室进行试验时，就提出了必须严谨、科学、规范。

在建筑工程领域，杆件是使用较为广泛的结构构件，结构试验中涉及到不同类型的杆件，其中受弯构件需要进行支座支撑才能完成结构试验任务。由于在实际工程中，圆形杆件试验任务越来越多，如果在结构试验中，针对圆形杆件的试验支座设计和使用不合适，会给试验带来严重的安全隐患，轻者试验失败，重者可能会带来人员伤亡事故。故试验装置中的试验支座是十分重要的。

现有的圆形杆件受弯试验中的固定铰支座大多采用平板式，采用此支座在加载过程中，圆形试件容易滚动，容易产生安全事故，同时由于圆形杆件弧顶与平板支座接触面积较小，在试验过程中容易首先破坏，试验效果达不到预期目的。

因此，针对圆形杆件受弯性能试验设计一种使用安全，试验可靠的支座是十分必要的。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种结构简单合理，且使用安全可靠的可广泛用于圆形杆件、环形杆件受弯试验中的U型固定铰支座。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于圆形杆件受弯试验中的U型固定铰支座，包括底座5，设置在底座5上的U型承压板2；U型承压板2的上部两侧设置有用于内穿杆件紧固高强螺栓1对杆件进行紧固的上螺栓孔；U型承压板2的下部两侧设置有下螺栓孔，下螺栓内设置有用于将挡板4与U型承压板2紧固的挡板紧固高强螺栓3；

所述的U型承压板2上部为U型弧状半圆；U型承压板2的底部为向下开口的V型弧，与底座5咬合；底座5的下方为平板，平板上设置有与U型承压板2底部开口的V型弧咬合的凸头；

所述的U型承压板2上部为U型弧状半圆，半径为圆形杆件的半径R，竖直段长为0.5R，在竖直段中部及竖直段与圆弧交接处开有内穿杆件紧固高强螺栓1的直径24mm的上螺栓孔；所述的V型弧的半径30mm，矢高15mm，接开口角度为109度的直线段；

所述的底座5上设置的凸头为半径为30mm的半圆，连接开口角度为20度的直线段，整个底座高120mm；

所述的一种用于圆形杆件受弯试验中的U型固定铰支座的使用方法，具体步骤如下：

（1）、根据圆形杆半径R，分别制作杆件紧固高强螺栓1、U型承压板2、挡板紧固高强螺栓3、挡板4和底座5；

（2）、根据U型固定铰支座的结构连接关系，分别将U型承压板2与底座5咬合活动固定；在U型承压板2的下部两侧通过挡板紧固高强螺栓3将挡板4固定，然后将杆件紧固高强螺栓1安装在U型承压板2的上部；

（3）、将把试验圆形杆件一端按支座位置放到U型固定支座上的U型承压板2上部的U型弧状半圆内，并拧紧杆件紧固高强螺栓1，防止试验过程中实验杆件松动；

（4）根据抗弯试验内容准备其余工作，即可开始试验。

积极有益效果：本发明通过5个组成部件的设计制作出U型固定铰支座，针对圆杆杆件的特殊性设计固定铰支座，满足抗弯试验要求，且使用程简单、经济、安全、方便，大大提高了试验的效率，且保证了试验过程中的人员安全性，大大提高了综合效益。

附图说明

图1为本发明中的结构正立面结构示意图；

图2为本发明中的结构侧立面结构示意图；

图3为图1中的A-A向剖面结构示意图；

图4为本发明中的杆件紧固高强螺栓结构示意图；

图5 为本发明中的U型承压板正立面结构示意图

图6 为本发明中的U型承压板侧立面结构示意图

图7 为本发明中的挡板紧固高强螺栓示意结构示意图；

图8 为本发明中的挡板示意结构示意图；

图9 为本发明中的底座侧立面结构示意图；

图中为：杆件紧固高强螺栓1、U型承压板2、挡板紧固高强螺栓3、挡板4、底座5。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，对本发明做进一步的说明：

如图1、图2所示，一种用于圆形杆件受弯试验中的U型固定铰支座，包括底座5，设置在底座5上的U型承压板2；U型承压板2的上部两侧设置有用于内穿杆件紧固高强螺栓1对杆件进行紧固的上螺栓孔；U型承压板2的下部两侧设置有下螺栓孔，下螺栓内设置有用于将挡板4与U型承压板2紧固的挡板紧固高强螺栓3；

如图3所示，所述的U型承压板2上部为U型弧状半圆；U型承压板2的底部为向下开口的V型弧，与底座5咬合；底座5的下方为平板，平板上设置有与U型承压板2底部开口的V型弧咬合的凸头，如图9所示；

如图5、图6所示，所述的U型承压板2上部为U型弧状半圆，半径为圆形杆件的半径R，竖直段长为0.5R，在竖直段中部及竖直段与圆弧交接处开有内穿杆件紧固高强螺栓1的直径24mm的上螺栓孔；所述的V型弧的半径30mm，矢高15mm，接开口角度为109度的直线段；

如图9所示，所述的底座5上设置的凸头为半径为30mm的半圆，连接开口角度为20度的直线段，整个底座高120mm；

所述的一种用于圆形杆件受弯试验中的U型固定铰支座的使用方法，具体步骤如下：

（1）、根据圆形杆半径R，分别制作杆件紧固高强螺栓1、U型承压板2、挡板紧固高强螺栓3、挡板4和底座5；

（2）、根据U型固定铰支座的结构连接关系，分别将U型承压板2与底座5咬合活动固定；在U型承压板2的下部两侧通过挡板紧固高强螺栓3将挡板4固定，然后将杆件紧固高强螺栓1安装在U型承压板2的上部；

（3）、将把试验圆形杆件一端按支座位置放到U型固定支座上的U型承压板2上部的U型弧状半圆内，并拧紧杆件紧固高强螺栓1，防止试验过程中实验杆件松动；

（4）根据抗弯试验内容准备其余工作，即可开始试验。

型固定铰支座相关计算过程

1、U型固定铰支座承载力N计算

如图1所示，根据U型固定铰支座设计特点，其承载力按承压板与底座接触面积计算：

设圆杆半径R=200mm

U型承压板与底座接触面长度B=2×R+120mm=520mm

承压板与底座接触面宽度取接触弧度弦长L=52mm

Q390钢材抗压强度设计值f=295N/mm²

承载力N=B×L×f=7976.8kN

按上述公式计算用于圆杆半径为R=200mm的U型固定铰支座承载力为7976.8kN。

2、杆件紧固高强螺栓1承载力验算

如图4所示，杆件紧固高强螺栓1为8.8级M24螺栓，长182mm，端部为半径为12mm圆弧，主要用于试验时固定圆形杆件，其最大承载力F计算为螺栓有效面积A_e=35.25mm²与其强度设计值f_t^b=400N/mm²乘积。

F=A_e×f_t^b=14.1kN

故单个杆件紧固高强螺栓1的承载力为14.1kN。

3、挡板4承载力验算，如图8所示，

挡板4主要防止试验过程中U型承压板与底板相互错动，并承担该力。挡板的承载力由四个挡板紧固高强螺栓3承担，即挡板承载力是4倍挡板紧固高强螺栓3的承载力；挡板4高80mm，长180mm，厚20mm，上面开12mm圆孔，用于穿板紧固高强螺栓3；

如图3所示，挡板紧固高强螺栓3为8.8级M12螺栓，挡板紧固高强螺栓3的直径12mm，长50mm，用于固定挡板4于U型承压板2上。

有效面积A_e=8.4mm²与其强度设计值f_t^b=400N/mm²乘积

F=4×A_e×f_t^b=13.3kN

故挡板4的承载力为13.3kN。

通过上述计算方法，可验算U型固定铰支座承载力、固定力及挡板承载力。

本发明通过5个组成部件的设计制作出U型固定铰支座，针对圆杆杆件的特殊性设计固定铰支座，满足抗弯试验要求，且使用程简单、经济、安全、方便，大大提高了试验的效率，且保证了试验过程中的人员安全性，大大提高了综合效益。

以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。