一种空翼缘钢梁稳定试验中施加集中荷载的保向力装置的制作方法

本发明涉及钢结构技术领域，特别是涉及空翼缘钢梁稳定试验时集中荷载保向力装置。

背景技术：

钢梁作为钢结构最基本的受力构件，其稳定问题是不容忽视的。在实际结构中，钢梁往往会承受次梁传来的集中荷载，由此，对钢梁在集中荷载作用下的稳定性能研究是非常重要的。

在集中荷载作用下的空翼缘钢梁稳定试验中，要求加载点位置和竖向集中荷载方向始终不变，而传统的试验装置很难保证这两点；如果加载装置随着空翼缘钢梁的侧向弯扭变形而发生偏移，可能会阻碍梁的失稳变形，导致试验所测数据不够准确。由于以上原因，国内外关于空翼缘钢梁稳定的试验较少。目前在已有的少数普通钢梁稳定试验中，主要采用千斤顶和重物加载两种方法。传统千斤顶加载存在的显著缺点是：①一旦钢梁发生侧向弯扭变形，千斤顶随着钢梁的侧向移动和扭转将脱离加载点而无法继续加载。②千斤顶施加集中荷载时作用点通常是一个面，并不能实现集中荷载作用于一点的实际状态，造成试验结果与实际受力状态不符。重物加载的方法能有效克服千斤顶加载的缺点，并在试验前后始终保持力的方向不变；但重物加载要求稳定承载力不能太大，而一般钢梁的稳定承载力达到数十吨。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种在空翼缘钢梁稳定试验过程中施加理想集中荷载的装置，保证集中荷载方向和加载点位置在试验前后始终保持不变；克服传统千斤顶加载和重物加载的缺点。

本发明所采用的技术方案是：一种空翼缘钢梁稳定试验中施加集中荷载的保向力装置，包括两端分别通过一根钢丝绳连接的加载梁和反力梁；

加载梁，朝向反力梁的一端还连接有球面配合支架，试验件固定在球面配合支架上；

每一个钢丝绳，位于反力梁的自由端处还设有一个中空柱塞同步液压千斤顶；与加载梁和中空柱塞同步液压千斤顶的自由端分别通过一对锚具凹槽支架和球形锚具连接，每一对锚具凹槽支架和球形锚具通过球面配合结构连接。

进一步地，球面配合支架包括具有向下突起球面连接部的加载球面支架，和具有与向下突起球面连接部配合的球面凹槽配合的球面凹槽支架；其中加载球面支架固定在加载梁的底部，球面凹槽支架的底部固定连接试验件。

进一步地，加载梁和反力梁均由两块背对背设置的半工字型梁连接而成，加载梁和反力梁的两块半工字型梁之间设有钢丝绳通道，钢丝绳穿过该钢丝绳通道。

进一步地，加载梁和反力梁的两块半工字型梁顶部以及底部通过若干间隔并且平行设置的连接板固定。

进一步地，加载球面支架和球面凹槽支架由45号钢制成。

进一步地，每一对锚具凹槽支架和球形锚具由45号钢制成。

进一步地，钢丝绳上连接中空柱塞同步液压千斤顶一端预留活动行程h，保证中空柱塞同步液压千斤顶在反力梁与地面之间往复运行时具有足够的空间内运行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）能够保证集中荷载方向在空翼缘钢梁稳定试验前后始终不变，不会随着试件的侧向弯扭变形而变化，确保试验所测数据的准确性。

（2）保证加载点的位置不变。

（3）由于通过千斤顶施加荷载，可克服传统重物加载的不足。

（4）制作方便、操作简单、可重复利用。

附图说明

图1为一种空翼缘钢梁稳定试验中施加集中荷载的保向力装置的一个实施例的主视图；

图2为图1的实施例的加载梁组装示意图；

图3为图1的实施例的加载球面与球面凹槽位置图；

图4为图1的实施例的加载梁、钢丝绳、加载球面、球面凹槽组装示意图；

图5为图1的实施例的反力梁、中空柱塞同步液压千斤顶、钢丝绳组装示意图；

其中：1-加载梁，2-反力梁，3-中空柱塞同步液压千斤顶，4-加载球面支架，41-向下突起球面连接部；5-球面凹槽支架，51-球面凹槽；6-钢丝绳，7-锚具凹槽支架，8-半球形锚具，9-半工字型梁，10-试验件，11-连接板，12-钢丝绳通道，13-球面配合支架。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

与普通钢梁相比，空翼缘钢梁的自由扭转刚度和翘曲刚度要更大，因此对试验装置的要求更高。本发明的目的是提供一种在空翼缘钢梁稳定试验过程中施加理想集中荷载的装置，保证集中荷载方向和加载点位置在试验前后始终保持不变；克服传统千斤顶加载和重物加载的缺点。

如图1所示，一种空翼缘钢梁稳定试验中施加集中荷载的保向力装置，包括两端分别通过一根钢丝绳6连接的加载梁1和反力梁2；加载梁1，朝向反力梁2的一端还连接有球面配合支架13，试验件10固定在球面配合支架13上；每一个钢丝绳6，位于反力梁2的自由端处还设有一个中空柱塞同步液压千斤顶3；与加载梁1和中空柱塞同步液压千斤顶3的自由端分别通过一对锚具凹槽支架7和半球形锚具8连接，每一对锚具凹槽支架7和半球形锚具8通过球面配合结构连接。

如图1和图3所示，球面配合支架13包括具有向下突起球面连接部41的加载球面支架4，和具有与向下突起球面连接部41配合的球面凹槽51配合的球面凹槽支架5；其中加载球面支架4固定在加载梁1的底部，球面凹槽支架5的底部固定连接试验件10。

球面凹槽支架5可靠连接于试验试件表面，加载球面支架4与加载梁1可靠连接后置于球面凹槽支架5的球面凹槽内；加载梁1通过钢丝绳6与中空柱塞同步液压千斤顶相连，反力梁2两端要求距离地面一定高度以保证中空柱塞同步液压千斤顶有足够的上下空间运行工作，千斤顶一端可靠接触于反力梁底面；其中钢丝绳与各部分接触位置均做球面接触处理。这样整套装置的作用原理为：加载梁与试验试件表面为球形点接触，克服了传统千斤顶加载的面接触；加载梁通过球面接触与钢丝绳相连，钢丝绳穿过反力梁与千斤顶相连；试验时千斤顶向上顶反力梁以此对钢丝绳施加向下的拉力，从而实现集中荷载的加载条件，当试验试件侧向扭转发生平面外失稳时，球面凹槽会跟着旋转转过一个角度，但加载球面始终保持方向不变，从而实现竖向保向力的加载要求。

在上述实施例中，加载梁1和反力梁2均由两块背对背设置的半工字型梁9连接而成，加载梁1和反力梁2的两块半工字型梁9之间设有钢丝绳通道12，钢丝绳6穿过该钢丝绳通道12。

在上述实施例中，加载梁1和反力梁2的两块半工字型梁9顶部以及底部通过若干间隔并且平行设置的连接板11固定。

如图2、图4和图5所示，反力梁2的组成与加载梁1类似。加载球面支架4与球面凹槽支架5的放置情况如图3所示，加载球面支架4的向下突起球面连接部41放于球面凹槽51内，加载球面支架4可靠连接于加载梁1下面，球面凹槽支架5可靠放置于试验空翼缘钢梁上，这样当试验空翼缘钢梁发生侧扭变形时，本装置可以发生转动从而保证力的方向不变。加载梁与钢丝绳之间的处理情况如图4所示，钢丝绳6与半球形锚具8可靠连接，半球形锚具8放置于球形锚具凹槽7内。具体试验时，将5可靠放置于试验空翼缘钢梁加载处，反力梁可靠固定于地面一定高度处，通过千斤顶施加竖向拉力；当试验试件发生侧扭变形时，由于各部分之间的接触为球面接触，不会限制转动，因此能保证试验前后力的方向不变。

在上述实施例中，加载球面支架4和球面凹槽支架5由45号钢制成。每一对锚具凹槽支架7和半球形锚具8由45号钢制成，成本较低，并且性能较好。

此外，见图5所示，钢丝绳6上连接中空柱塞同步液压千斤顶3一端预留活动行程h，保证中空柱塞同步液压千斤顶3在反力梁2与地面之间往复运行时具有足够的空间内运行。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。