一种装配式钢结构横梁强度检测装置及检测方法与流程

本发明涉及钢梁强度检测技术领域，具体涉及一种装配式钢结构横梁强度检测装置及检测方法。

背景技术：

目前装配式钢结构建筑体系在建筑上的应用越来越广泛，为了确保钢结构横梁的使用安全，需要对其强度进行检测，其中对强度的检测主要包括钢梁抗弯强度和抗剪强度的检测，由于对钢梁抗弯和抗剪强度的检测使用的模式不一样，经常需要准备抗弯检测设备和抗剪检测设备，使得钢梁检测程序繁琐，操作麻烦。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种装配式钢结构横梁强度检测装置及检测方法，它具有操作简便，可靠性强和检测适应性强的特点，满足了市场上对装配式钢结构横梁强度检测的需求，同时采用的钢梁强度检测方法具有理论可靠，准确度高特点，利用该装置测得的抗弯强度和抗剪强度指标可靠，对不同结构和不同受力工况具有良好的一致性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：它包含左立柱1-1、右立柱1-2、安装梁2-1、加载装置组件3-1、支撑组件5-1、左支撑组件5-11、左推动油缸6-1、右推动油缸6-2、左支撑板7-1、右支撑板7-2、应变计8-1、第一应变花8-2、第二应变花8-3和控制柜9-1，所述的安装梁2-1左侧连接左立柱1-1，安装梁2-1右侧连接右立柱1-2，所述的加载装置组件3-1包含加载装置3-11、力传感器3-12和衬垫3-13，所述的加载装置3-11设置在安装梁2-1下方，所述的力传感器3-12设置在加载装置3-11前端，所述的衬垫3-13设置在力传感器3-12前端，所述的支撑组件5-1设置在加载装置组件3-1下方，所述的支撑组件5-1包含左支撑组件5-11、右支撑组件5-12、支撑平台5-13和千斤顶5-14，所述的支撑平台5-13为u形凹槽状，所述的左支撑组件5-11设置在支撑平台5-13左侧面上，所述的右支撑组件5-12设置在支撑平台5-13右侧面上，所述的千斤顶5-14设置在支撑平台5-13下方，所述的左支撑板7-1设置在左立柱1-1右侧面上，所述的左推动油缸6-1设置在左支撑板7-1上，所述的右支撑板7-2设置在右立柱1-2左侧面上，所述的右推动油缸6-2设置在右支撑板7-2上，所述的控制柜9-1设置在右立柱1-2右侧，加载装置组件3-1、左推动油缸6-1、右推动油缸6-2和千斤顶5-14与控制柜9-1电性连接。

进一步的，所述的左支撑组件5-11包含左支柱5-111、左支座5-112和左推板5-113，所述的左支柱5-111上方设有左支座5-112，所述的左推板5-113设置在左支柱5-111左侧面上，所述的右支撑组件5-12的结构与左支撑组件5-11相同。

进一步的，所述的控制柜9-1包含控制器9-11和触摸屏9-12。

进一步的，所述的左支撑板7-1焊接在左立柱1-1右侧面上，所述的右支撑板7-2焊接在右立柱1-2左侧面上。

进一步的，所述的左推动油缸6-1前端连接在左推板5-113上，所述的右推动油缸6-2前端连接在右推板5-123上。

本发明所述的一种装配式钢结构横梁强度的检测方法，它包含以下步骤：

1)装配式钢结构横梁的抗弯性能检测；

2)装配式钢结构横梁的抗剪性能检测；

所述的步骤1)，首先通过控制柜9-1上的触摸屏9-12选定横梁抗弯性能检测模式，系统根据选定模式并根据钢梁尺寸，将支撑组件调整至合适位置，然后将钢梁4-1放置于支撑体上方，在钢梁4-1的翼缘下表面a位置，且沿钢梁轴向方向粘贴一片应变计8-1，在钢梁的翼缘和腹板的交界处b位置粘贴三轴应变花8-2，在钢梁4-1的中性层上c位置粘贴直角应变花8-3，所述的应变计8-1、三轴应变花8-2和直角应变花8-3的粘贴位置位于加载装置组件3-1中轴线上。

所述的应变计8-1、三轴应变花8-2和直角应变花8-3的信号输出端于控制柜9-1内的控制器9-11电性连接。通过分析应变计8-1、三轴应变花8-2和直角应变花8-3的受力情况，根据第三强度理论计算在其位置上所允许施加的最大荷载分别为pamax、pbmax和pcmax,则该检测中的最大施加荷载取pmax＝min(pamax,pbmax,pcmax)，该检测分5级加载，取每级荷载为：其中p0为初荷载，初荷载为最大施加荷载的10％，逐级加载，记录每点对应的应变值。

所述的应变计8-1的位置位于钢梁翼缘下表面，根据材料力学理论，该点有最大的正应力，根据应变计8-1测得该点的实际应变值εa,然后根据虎克定理，计算出该点的应力值：σa＝eεa,式中e为钢梁的弹性模量。

由于三轴应变花8-2位于钢梁翼缘和腹板的交界处，根据材料力学理论，该点的正应力和剪应力均较大，为主应力未知的平面应力状态，通过在该点粘贴的三轴应变花8-2测出该点的主应力，其主应力计算公式为：式中ε0、ε45和ε90为三轴应变花在三个不同角度测得的实际应变值，μ为钢梁的泊松比。

所述的直角应变花8-3位于钢梁中性线层上，该点无正应力，剪切力最大，因此在45°和-45°方向上通过直角应变花测得的主应力大小，其主应力计算公式为：式中ε1和ε2分别为直角应变花在两个不同角度测得的实际应变值。

所述的步骤2)，调整支撑组件位置，将钢梁放置在支撑组件上，使加载装置正对两支撑组件之间的空间，然后加载装置缓慢加压，直至将钢梁剪断，读取最大的加载载荷qmax，根据剪应力公式式中s为钢梁的横截面积。

本发明的工作原理：本发明根据装配式钢结构横梁强度检测需要分别检测钢梁的抗弯性能和抗剪性能的特性，设置有可上下移动的支撑平台、可横向移动的支撑组件和带力传感器的加载装置，当检测钢梁的抗弯性能时，在待测钢梁上三处不同位置设置电应变计，然后加载装置的逐级加压，加压过程中应变计的应变数值显示在触摸屏上，通过应变计的应变数值计算得到钢梁不同点处的正应力值，即可得到钢梁的抗弯性能，当检测钢梁的抗剪性能时，调整支撑组件位置，使加载装置正对两支撑组件之间的空间，然后加载装置缓慢加压，直至将钢梁剪断，通过此过程求得钢梁的抗剪性能。

采用上述技术方案后，本发明有益效果为：本发明在检测钢结构横梁强度时，通过微电脑控制程序实现抗弯和抗剪检测模式的切换，具有操作简便，可靠性强和检测适应性强的特点，同时本发明的检测方法具有理论可靠，准确度高特点，利用该装置测得的抗弯强度和抗剪强度指标可靠，对不同结构和不同受力工况具有良好的一致性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明具体实施例二的结构示意图。

图3是图1的a-a处的左视图。

图4是本发明具体实施例一中应变计8-1、三轴应变花8-2和直角应变花8-3在钢梁4-1的布置图。

附图标记说明：左立柱1-1、右立柱1-2、安装梁2-1、加载装置组件3-1、加载装置3-11、力传感器3-12、衬垫3-13、钢梁4-1、支撑组件5-1、左支撑组件5-11、左支柱5-111、左支座5-112、左推板5-113、右支撑组件5-12、右支柱5-121、右支座5-122、右推板5-123、支撑平台5-13、千斤顶5-14、左推动油缸6-1、右推动油缸6-2、左支撑板7-1、右支撑板7-2、应变计8-1、三轴应变花8-2、直角应变花8-3、控制柜9-1、控制器9-11、触摸屏9-12。

具体实施方式

实施例一

参看图1、图3-图4所示，本发明具体实施方式采用的技术方案是：它包含左立柱1-1、右立柱1-2、安装梁2-1、加载装置组件3-1、支撑组件5-1、左支撑组件5-11、左推动油缸6-1、右推动油缸6-2、左支撑板7-1、右支撑板7-2、应变计8-1、第一应变花8-2、第二应变花8-3和控制柜9-1，所述的安装梁2-1左侧连接左立柱1-1，安装梁2-1右侧连接右立柱1-2，所述的加载装置组件3-1包含加载装置3-11、力传感器3-12和衬垫3-13，所述的加载装置3-11设置在安装梁2-1下方，所述的力传感器3-12设置在加载装置3-11前端，所述的衬垫3-13设置在力传感器3-12前端，衬垫3-13为保护钢梁不在加压过程中损伤，所述的支撑组件5-1设置在加载装置组件3-1下方，所述的支撑组件5-1包含左支撑组件5-11、右支撑组件5-12、支撑平台5-13和千斤顶5-14，所述的支撑平台5-13为u形凹槽状，所述的左支撑组件5-11设置在支撑平台5-13左侧面上，所述的右支撑组件5-12设置在支撑平台5-13右侧面上，所述的千斤顶5-14设置在支撑平台5-13下方，千斤顶5-14用于调整支撑组件的高度，当切换工作模式时，千斤顶5-14先下降，将钢梁4-1取出，然后调整左支撑组件5-11和右支撑组件5-12的位置，所述的左支撑板7-1设置在左立柱1-1右侧面上，所述的左推动油缸6-1设置在左支撑板7-1上，所述的右支撑板7-2设置在右立柱1-2左侧面上，所述的右推动油缸6-2设置在右支撑板7-2上，所述的控制柜设置在右立柱1-2右侧，加载装置组件3-1、左推动油缸6-1、右推动油缸6-2和千斤顶5-14与控制柜9-1电性连接。

所述的左支撑组件5-11包含左支柱5-111、左支座5-112和左推板5-113，所述的左支柱5-111上方设有左支座5-112，所述的左推板5-113设置在左支柱5-111左侧面上，所述的右支撑组件5-12的结构与左支撑组件5-11相同。

所述的控制柜9-1包含控制器9-11和触摸屏9-12，所述的控制器9-11设置在控制柜9-1内。

所述的左支撑板7-1焊接在左立柱1-1右侧面上，所述的右支撑板7-2焊接在右立柱1-2左侧面上。

所述的左推动油缸6-1前端连接在左推板5-113上，所述的右推动油缸6-2前端连接在右推板5-123上。

本发明所述的一种装配式钢结构横梁强度的检测方法，它包含以下步骤：

1)装配式钢结构横梁的抗弯性能检测；

所述的步骤1)，首先通过控制柜9-1上的触摸屏9-12选定横梁抗弯性能检测模式，系统根据选定模式并根据钢梁尺寸，将支撑组件调整至合适位置，然后将钢梁4-1放置于支撑体上方，在钢梁4-1的翼缘下表面a位置，且沿钢梁轴向方向粘贴一片应变计8-1，在钢梁的翼缘和腹板的交界处b位置粘贴三轴应变花8-2，在钢梁4-1的中性层上c位置粘贴直角应变花8-3，所述的应变计8-1、三轴应变花8-2和直角应变花8-3的粘贴位置位于加载装置组件3-1中轴线上。

所述的应变计8-1、三轴应变花8-2和直角应变花8-3的信号输出端于控制柜9-1内的控制器9-11电性连接。通过分析应变计8-1、三轴应变花8-2和直角应变花8-3的受力情况，根据第三强度理论计算在其位置上所允许施加的最大荷载分别为pamax、pbmax和pcmax,则该检测中的最大施加荷载取pmax＝min(pamax,pbmax,pcmax)，该检测分5级加载，取每级荷载为：其中p0为初荷载，初荷载为最大施加荷载的10％，逐级加载，记录每点对应的应变值。

所述的应变计8-1的位置位于钢梁翼缘下表面，根据材料力学理论，该点有最大的正应力，根据应变计8-1测得该点的实际应变值εa,然后根据虎克定理，计算出该点的应力值：σa＝eεa,式中e为钢梁的弹性模量。

由于三轴应变花8-2位于钢梁翼缘和腹板的交界处，根据材料力学理论，该点的正应力和剪应力均较大，为主应力未知的平面应力状态，通过在该点粘贴的三轴应变花8-2测出该点的主应力，其主应力计算公式为：式中ε0、ε45和ε90为三轴应变花在三个不同角度测得的实际应变值，μ为钢梁的泊松比。

所述的直角应变花8-3位于钢梁中性线层上，该点无正应力，剪切力最大，因此在45°和-45°方向上通过直角应变花测得的主应力大小，其主应力计算公式为：式中ε1和ε2分别为直角应变花在两个不同角度测得的实际应变值。

工作原理：通过设置有可上下移动的支撑平台、可横向移动的支撑组件和带力传感器的加载装置，当检测钢梁的抗弯性能时，在待测钢梁上三处不同位置设置电应变计，然后加载装置的逐级加压，加压过程中应变计的应变数值显示在触摸屏上，通过应变计的应变数值计算得到钢梁不同点处的正应力值，即可得到钢梁的抗弯性能。

实施例二

参看图2-图3，本发明具体实施方式采用的技术方案以实施例一对比，除不含应变计8-1、三轴应变花8-2和直角应变花8-3外，其它结构与实施例一相同。

本发明所述的一种装配式钢结构横梁强度的检测方法，它包含以下步骤：

1)装配式钢结构横梁的抗剪性能检测；

所述的步骤1)，调整支撑组件位置，将钢梁放置在支撑组件上，使加载装置正对两支撑组件之间的空间，然后加载装置缓慢加压，直至将钢梁剪断，读取最大的加载载荷qmax，根据剪应力公式式中s为钢梁的横截面积。

工作原理：通过调整支撑组件位置，使加载装置正对两支撑组件之间的空间，然后加载装置缓慢加压，直至将钢梁剪断，通过此过程求得钢梁的抗剪性能。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。