轴压试验球铰支座及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于测量装置，尤其是一种自由铰接状态模拟支座。
【背景技术】
[0002]为真实反映柱构件的稳定性能，在对柱构件进行轴压试验时，柱端部的约束条件应该为完全铰支。为模拟这种约束状态，试验中常常采用在柱的端部加设球铰的方法。现有的球铰在柱构件与实验设备拼装时易发生转动倾斜，安装困难，并且大型重型构件在安装过程中如发生倾斜会严重威胁实验人员和试验设备的安全。
[0003]除此以外，球铰在加载前发生倾斜也会使柱构件产生初始的偏心，影响试验数据的可靠性。
【发明内容】
[0004]发明目的:目的之一是提供一种轴压实验球铰支座，以克服现有技术存在的上述缺陷。进一步的目的是提供一种采用上述轴压试验球铰支座进行轴压试验的方法。
[0005]技术方案:一种轴压试验球铰支座，其特征在于，包括顶板、与所述顶板对应设置的底板，以及螺接于所述底板上的调节螺丝，所述顶板的底面具有一球面状凸起，所述底板具有一承台部，该承台部上设置有与所述球面状凸起适配的弧形凹槽；所述球面状凸起的高度大于弧形凹槽的深度。
[0006]在进一步的实施例中，所述底板的四角开设螺纹孔，所述调节螺丝螺接于其中。所述顶板上与球面状凸起相对的顶面上设置有圆水准泡，顶板的两个相邻边上设置有长水准泡。所述球面状凸起的曲率半径与所述弧形凹槽的曲率半径相等。所述球面状凸起与顶板的切面直径大于所述弧形凹槽的切面直径。所述螺纹孔的深度不小于调节螺丝螺纹部的长度。
[0007]采用上述轴压试验球铰支座进行轴压试验的方法，包括如下步骤:
步骤1、组装轴压球铰支座，具体为:
步骤la、将调节螺丝旋入底板的螺纹孔中，将顶板置于底板上，使球面状凸起与弧形凹槽配合；参照圆水准泡或长水准泡，旋转各调节螺丝以调平顶板；
步骤Ib、将柱构件安放于球铰支座上，进行对中；
步骤lc、参照步骤Ia在柱构件顶部设置另一球铰支座；
步骤2、开启实验机械，预夹紧柱构件及球铰支座；
步骤3、旋转调节螺丝，使其向底板方向收缩至预定位置；
步骤4、进行试验，试验完成后将柱构件底部球铰支座的调节螺丝旋出，使其顶紧顶板，荷载卸载，移走柱构件，拆除支座。
[0008]有益效果:在荷载加载前，通过调节螺丝抵触顶板，约束球铰，使顶板和底板不能相对转动，方便安装柱构件，且能够保证安全；完成安装进行加载时，旋转调节螺丝，使其向底板方向收缩，不影响球铰的正常工作。
【附图说明】
[0009]图1是本发明球铰支座的侧视图。
[0010]图2是本发明球铰支座的侧向剖视图。
[0011]图3是本发明球铰支座的工作原理图。
[0012]图4是本发明底板的俯视图。
[0013]图5是本发明顶板的俯视图。
【具体实施方式】
[0014]如图1和图2所示，本发明轴压试验球铰支座，包括顶板1、底板2和调节螺丝3。
[0015]所述顶板和底板对应设置，调节螺丝螺接于所述底板上。具体地，所述顶板的底面具有一球面状凸起11，所述底板具有一承台部20，该承台部上设置有与所述球面状凸起适配的弧形凹槽21 ;所述球面状凸起的高度大于弧形凹槽的深度。
[0016]调节螺丝伸出底板一定距离时，调节螺丝的一端与所述顶板抵触，顶板和底板不能相对转动，从而便于将柱构件放置于其上。当调节螺丝向底板运动时，顶板和底板之间可以相对转动。
[0017]在进一步的实施例中，在底板的四角开设螺纹孔22，螺纹孔分布于以弧形凹槽为中心的某个圆周上，所述调节螺丝螺接于其中，通过此种结构可使顶板和底板均匀受力。
[0018]所述顶板上与球面状凸起相对的顶面上设置有圆水准泡4，顶板的两个相邻边上设置有长水准泡5。在该实施例中，当球铰支座位于柱底时，通过观察圆水准泡进行调平；当球铰位于柱顶时，通过观察地面的长水准泡进行调平。
[0019]所述球面状凸起的曲率半径与所述弧形凹槽的曲率半径相等。所述球面状凸起与顶板的切面直径大于所述弧形凹槽的切面直径。在该实施例中，球面状凸起和弧形凹槽能够紧密接触，相对转动更加稳定性。
[0020]所述螺纹孔的深度不小于调节螺丝螺纹部的长度。在预加紧后，转动调节螺丝使其朝底板方向运动，调节螺丝缩进至底板中，不影响球铰的正常工作。
[0021]在某个工程案例中，顶板与底板均采用不锈耐酸铸钢ZG2Crl3制成。顶板尺寸为650mmX 650mm,厚度为30mm中部球状凸起的曲率半径R=218mm。以最大压力为500t进行设计，控制球铰压缩变形在0.7倍比例极限以内，求得球体与顶板切面的直径D=288mm。底板尺寸为650mmX650mm，厚度为25mm，中部有25mm的凸起。
[0022]凸起的中部存在曲率半径R=218mm的下凹，切面直径为250mm。在底板的四角开取四个贯穿的螺纹孔，孔径为30mm，用于安装调节螺丝。
[0023]调节螺丝在设计中假设承受构件发生倾覆时产生的弯矩，以5m高500mmX500mm截面的混凝土构件进行设计并进行一定的荷载放大后，设计采用M30螺丝。调节螺丝被装配到底板上的螺纹孔中。
[0024]采用上述轴压试验球铰支座进行轴压试验的方法主要包括如下步骤:
步骤1、组装轴压球铰支座，具体为:
步骤la、将调节螺丝旋入底板的螺纹孔中，将顶板置于底板上，使球面状凸起与弧形凹槽配合；参照圆水准泡或长水准泡，旋转各调节螺丝以调平顶板； 步骤lb、将柱构件安放于球铰支座上，进行对中；
步骤1C、参照步骤Ia在柱构件顶部设置另一球铰支座；
步骤2、开启实验机械，预夹紧柱构件及球铰支座；
步骤3、旋转调节螺丝，使其向底板方向收缩至预定位置；
步骤4、进行试验，试验完成后将柱构件底部球铰支座的调节螺丝旋出，使其顶紧顶板，荷载卸载，移走柱构件，拆除支座。
[0025]总之，申请人经研究后发现:现有球铰结构由于对柱的各个方向没有转动约束，因而在柱构件与实验设备拼装时宜发生转动倾斜，安装困难，并且大型重型构件安装过程中如发生倾斜会严重威胁实验人员和试验设备的安全。
[0026]本发明通过调节螺丝以及水准技术来保证球铰在加载前的水平和稳定，解决了现有实验中隐患。
[0027]以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1.一种轴压试验球铰支座，其特征在于，包括顶板(1)、与所述顶板对应设置的底板(2)，以及螺接于所述底板上的调节螺丝(3)，所述顶板的底面具有一球面状凸起(11)，所述底板具有一承台部(20)，该承台部上设置有与所述球面状凸起适配的弧形凹槽(21);所述球面状凸起的高度大于弧形凹槽的深度。2.如权利要求1所述的轴压试验球铰支座，其特征在于，所述底板的四角开设螺纹孔(22)，所述调节螺丝螺接于其中。3.如权利要求1所述的轴压试验球铰支座，其特征在于，所述顶板上与球面状凸起相对的顶面上设置有圆水准泡(4)，顶板的两个相邻边上设置有长水准泡(5)。4.如权利要求1所述的轴压试验球铰支座，其特征在于，所述球面状凸起的曲率半径与所述弧形凹槽的曲率半径相等。5.如权利要求1所述的轴压试验球铰支座，其特征在于，所述球面状凸起与顶板的切面直径大于所述弧形凹槽的切面直径。6.如权利要求2所述的轴压试验球铰支座，其特征在于，所述螺纹孔的深度不小于调节螺丝螺纹部的长度。7.采用权利要求1至6任一项所述轴压试验球铰支座进行轴压试验的方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1、组装轴压球铰支座，具体为: 步骤la、将调节螺丝旋入底板的螺纹孔中，将顶板置于底板上，使球面状凸起与弧形凹槽配合；参照圆水准泡或长水准泡，旋转各调节螺丝以调平顶板； 步骤Ib、将柱构件安放于球铰支座上，进行对中； 步骤lc、参照步骤Ia在柱构件顶部设置另一球铰支座； 步骤2、开启实验机械，预夹紧柱构件及球铰支座； 步骤3、旋转调节螺丝，使其向底板方向收缩至预定位置； 步骤4、进行试验，试验完成后将柱构件底部球铰支座的调节螺丝旋出，使其顶紧顶板，荷载卸载，移走柱构件，拆除支座。
【专利摘要】本发明公开了一种轴压试验球铰支座及其使用方法，其中所述轴压试验球铰支座包括顶板、与所述顶板对应设置的底板，以及螺接于所述底板上的调节螺丝，所述顶板的底面具有一球面状凸起，所述底板具有一承台部，该承台部上设置有与所述球面状凸起适配的弧形凹槽；所述球面状凸起的高度大于弧形凹槽的深度。在荷载加载前，通过调节螺丝抵触顶板，约束球铰，使顶板和底板不能相对转动，方便安装柱构件，且能够保证安全；完成安装进行加载时，旋转调节螺丝，使其向底板方向收缩，不影响球铰的正常工作。
【IPC分类】F16C11/06, G01M13/00
【公开号】CN105115706
【申请号】CN201510423264
【发明人】伍凯, 张贺, 曹平周, 徐方媛, 毛范燊
【申请人】河海大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月17日