一种用于SCS单元试件拉压试验的加载装置的制作方法

本发明涉及一种用于SCS(Steel-Concrete-Steel Composite Shear Wall，双层钢板内填混凝土组合剪力墙)单元试件拉压试验的加载装置。

背景技术：

双钢板混凝土组合结构已成为世界范围内核电厂房结构发展的主要方向。而研究SCS结构单元的破坏准则是进行结构设计的必要前提，目前的试验装置只能进行纯剪和小轴压比的压剪试验，荷载组合很不全面，特别是缺少大压剪组合的试验数据。得到的结论仅仅提供了单一荷载、或简单荷载组合作用下的SCS组合构件承载力计算公式，对于核电SCS结构这种无独立构件的整体结构，无法满足设计实践的要求。这种状态极大地限制了SCS结构的推广应用。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出一种用于SCS单元试件拉压试验的加载装置。

本发明提供一种用于SCS单元试件拉压试验的加载装置，其包括：分别设置于SCS单元试件两侧的用于施加拉力的两个水平作动器、一个设置于SCS单元试件顶部的用于施加压力的竖向作动器、设置于水平作动器和SCS单元试件之间的水平荷载传递机构、设置于竖向作动器和SCS单元试件之间以及SCS单元试件底部的竖向荷载传递机构，其中，水平荷载传递机构和竖向荷载传递机构将荷载以不同的组合方式均匀分布到试件测试区，从而实现模拟复杂情况下的SCS单元试件受力状态。

优选地，每个水平荷载传递机构包括：中部与SCS单元试件且两端分别与两个水平作动器相连的结构架，该结构架为三级钢梁结构，每一级钢梁通过若干钢板和/或梯形腹板焊接成的传力构件，且三级钢梁结构之间、水平荷载传递机构与水平作动器之间均通过高强螺栓连接，将作动器产生的荷载均分为四份。

优选地，所述竖向荷载传递机构包括：位于SCS单元试件顶部的两级分配梁以及位于SCS单元试件底部的一级分配梁与基础平台。

优选地，所述两级分配梁之间以及分配梁与基础平台之间均设有梯形截面刚性垫块，将作动器和基础平台反力均分为两份。

优选地，所述分配梁与SCS单元试件之间设有四根滚轴，将分二级分配梁传来的荷载均分为四份。

优选地，所述水平荷载传递机构通过支撑梁设置于基础平台上，该支撑梁为六根工字梁结构。

优选地，所述SCS单元试件包括：位于中心的测试区以及设置于测试区外部的压力传递机构和拉力传递机构，其中：测试区包括两块钢板以及设置于其间的钢筋及混凝土，混凝土内根据钢板厚度间隔设置栓钉作为试件的基本骨架。

优选地，所述压力传递机构和拉力传递机构呈十字形布置，其中：压力传递机构由双钢板混凝土材料组成，并设置了沿着施加力方向的分隔槽，同时在竖向区段内埋设了十字钢板以保证破坏不在加载区发生；拉力传递机构由加厚的钢板组成，也设置了沿着施加力方向的分隔槽，两端留有圆形孔洞，便于与两侧的一号梁连接。上述构造能够保证荷载传递到SCS单元试件测试区的均匀性。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的用于SCS单元试件拉压试验的加载装置，多级荷载分流，保证SCS试件单元均匀受力：足够长的水平荷载传递机构和竖向荷载传递机构将荷载逐级传递，配合SCS试件单元设置的分隔槽，实现了试件单元的均匀受力。试验受力情况与实际工程结构相符，能够准确探究SCS结构单元的力学特性。

2、本发明提供的用于SCS单元试件拉压试验的加载装置，独立的加载路径，可模拟SCS试件单元复杂的受力情况：SCS试件单元的水平加载和竖向加载路径相互独立，可模拟不同拉压比的荷载组合，操作简单有效，尤其可以弥补目前国内外研究中对SCS单元试件大压剪受力情况下试验数据不足的情况。

3、本发明提供的用于SCS单元试件拉压试验的加载装置，独特的SCS单元试件设计，确保破坏发生在测试区：试件的压力传递机构中埋设了十字钢板以避免传递机构钢板发生屈曲，同时对于拉力传递机构的钢板进行了加厚和加强处理从而避免传递机构的钢板先于测试区屈服。以上构造能够保证破坏发生在测试区，实验数据准确有效。

附图说明

图1为本发明装置整体示意图；

图2为本发明装置水平荷载传递机构示意图；

图3为本发明装置水平荷载传递机构侧视图；

图4为本发明装置竖向荷载传递机构示意图；

图5为本发明装置的SCS单元试件示意图；

图中：1水平作动器、2竖向作动器、3水平荷载传递机构、4竖向荷载传递机构、5装置基础平台、6支撑梁、7转换梁、8SCS单元试件、9一号梁、10二号梁、11三号梁、12变截面工字梁、13梯形腹板、14销轴、15第一级分配梁、16第二级分配梁17刚性垫块、18加载柱、19焊接滚轴、20测试区、21加厚钢板、22分隔槽、23十字钢板、24连接孔洞、25转换件。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，用于SCS单元试件拉压试验的加载装置包括：两个水平作动器1、一个竖向作动器2、水平荷载传递机构3、竖向荷载传递机构4、装置基础平台5、支撑梁6、转换梁7和SCS单元试件8，其中：水平作动器1通过水平荷载传递机构3、竖向作动器2通过竖向荷载传递机构4分别将荷载逐级传递给SCS单元试件8，水平拉力和竖向压力的荷载传递路径相互独立以模拟出不同拉压比情况下SCS单元试件8的受力特性，支撑梁6为六根工字钢梁，安置于装置基础平台5和转换梁7上。

如图2-5所示，一号梁9、二号梁10、三号梁11和支撑梁6之间，以及一号梁的9的各变截面工字梁12之间均设有可移动销轴14，便于位移协调，三种型号的梁对称布置在水平作动器1两侧。加载过程中，水平作动器1通过水平荷载传递机构3带动一号梁9运动，从而荷载又经转换件25传递到SCS单元试件8的加厚钢板21，进一步将荷载均匀传递到测试区20。

如图3所示，一号梁9由四根中间大两端小的变截面工字梁12组成，中间设有腹板加强。二号梁10是在两个工字梁上分别增加四块梯形腹板13所形成。三号梁11是由多块钢板焊接成的工字形结构传力构件，梁与梁的接触处均采用高强螺栓连接。

如图4和图5所示，所述的竖向作动器2产生的压力经第一级分配梁15和第二级分配梁16将荷载均分为四份，第一级分配梁15为截面为矩形的长方体，中间设有腹板加强。第二级分配梁16由两个截面为梯形的棱柱体组成，棱柱体中间也设有腹板加强。刚性垫块17和焊接滚轴19用以连接分配梁和试件的加载柱18，并分配荷载。

如图5所示，所述的SCS单元试件8呈十字形结构，横竖相交部分为测试区20，其他部分为荷载传递机构。竖向的压力传递机构的钢板与混凝土之间采用但不限于对穿钢筋和焊接栓钉连接或使用型钢连接件等其他方式连接，并设有分隔槽22，从而在两端各形成四个加载柱18，接受来自第二级分配梁16的荷载，同时在竖向区段内埋设了十字钢板23以保证破坏不在加载区发生。

所述的分隔槽22在实际施工过程中可采用木板隔断，从而实现便于施工且不影响试件的受力的优点。

所述的拉力传递机构两侧各有八块加厚钢板21，用以传递均匀拉力；钢板两端留有连接孔洞24，通过销轴贯穿与两侧的一号梁9连接。

与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：

1、本实施例提供的用于SCS单元试件拉压试验的加载装置，多级荷载分流，保证SCS试件单元均匀受力：足够长的水平荷载传递机构和竖向荷载传递机构将荷载逐级传递，配合SCS试件单元设置的分隔槽，实现了试件单元的均匀受力。试验受力情况与实际工程结构相符，能够准确探究SCS结构单元的力学特性。

2、本实施例提供的用于SCS单元试件拉压试验的加载装置，独立的加载路径，可模拟SCS试件单元复杂的受力情况：SCS试件单元的水平加载和竖向加载路径相互独立，可模拟不同拉压比的荷载组合，操作简单有效，尤其可以弥补目前国内外研究中对SCS单元试件大压剪受力情况下试验数据不足的情况。

3、本实施例提供的用于SCS单元试件拉压试验的加载装置，独特的SCS单元试件设计，确保破坏发生在测试区：试件的压力传递机构中埋设了十字钢板以避免传递机构钢板发生屈曲，同时对于拉力传递机构的钢板进行了加厚和加强处理从而避免传递机构的钢板先于测试区屈服。以上构造能够保证破坏发生在测试区，实验数据准确有效。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。