一种节点疲劳试验加载装置及使用方法与流程

本发明涉及一种节点疲劳试验加载装置及使用方法,属于工程结构节点疲劳试验研究领域。

背景技术：

桁架结构由于具有造型美观、轻盈、各杆件之间传力路径明确、整体结构刚度大等优点，因而广泛运用在桥梁、建筑和海洋平台等工程结构领域。但是由于桁架结构的节点区域杆件纵横交错，受力复杂，因而节点成为桁架结构的薄弱环节，特别是长期承受车辆、风、波浪等活载反复作用的环境下，桁架结构的节点疲劳问题显得尤为突出。钢管混凝土桁式拱桥—丫髻沙大桥和石潭溪大桥分别在车辆荷载作用10年和16年后，均出现了钢管焊接节点疲劳开裂病害。

当前研究的节点型式包括平面节点—t型、k型、x型、y型、kt型等和空间节点—kk型、tt型等，并且对于同一节点型式，也具有不同几何参数，譬如杆件间夹角、管径比、壁厚比等，因而节点型式多样。针对不同型式、不同几何参数的节点，常规的节点疲劳试验加载装置和方法或是局限于节点型式和几何参数中的一种，或是需要采用较多的加载设备和加载装置进行多点加载才能完成节点疲劳试验，进而导致节点疲劳试验占用较大的试验场地，成本高、效率低。

因此，寻求一种既经济高效又不受节点型式和几何参数限制的节点疲劳试验加载装置与方法非常有必要。

技术实现要素：

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种节点疲劳试验加载装置及使用方法。

本发明解决技术问题所采用的方案是，一种节点疲劳试验加载装置，包括定位底座、钢结构连接件、防节点侧倾装置、试验台座，所述定位底座设置在试验台座上，所述钢结构连接件可拆卸的设置于试验台座上，所述钢结构连接件用于放置安装节点，所述防节点侧倾装置包括刚性反力架，刚性反力架上对称设置有横梁，横梁末端设置有滑轮，所述试验台座前部设置有反力墙。

进一步的，所述定位底座上设置有锚孔和螺孔，所述锚孔开设在定位底座四周，便于通过锚杆将定位底座固定在试验台座上，所述螺孔沿着纵向和横向等间距开设在定位底座中部，便于通过螺栓将定位底座与钢结构连接件相连接。

进一步的，所述钢结构连接件包括水平底板、设置于水平底板上的竖向耳板，水平底板上开设有以利螺栓穿过的螺孔，竖向耳板上开设有销孔，竖向耳板通过剪力销与节点相连接。

进一步的，所述刚性反力架上沿着竖向开设有间距相等的锚孔，横梁一端通过螺栓与刚性反力架相连接，另一端通过滑轮与节点接触，滑轮的滚动方向与节点加载方向一致。

进一步的，所述节点设置于两侧的滑轮之间，节点下部经节点耳板与钢结构连接件铰接，节点前端设置有节点法兰盘。

进一步的，还包括伺服加载作动器，所述反力墙上沿着竖向开设有间距相等的锚孔，伺服加载作动器的固定端和作动端通过螺栓分别锚固在反力墙和节点法兰盘上，进而在节点上施加单点往复轴向力疲劳加载。

一种节点疲劳试验加载装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）安装定位底座：根据试验台座上锚孔间距和尺寸，预留定位底座安装空间，并通过锚杆将定位底座与试验台座连接；

（2）安装钢结构连接件：待定位底座固定在试验台座后，根据节点的不同型式、不同几何参数，在定位底座上调节钢结构连接件位置，并通过螺栓将钢结构连接件固定于定位底座上；

（3）安装节点：待钢结构连接件固定于定位底座后，通过节点耳板与竖向耳板间的剪力销连接，将节点安装在定位底座上；

（4）安装防节点侧倾装置：待节点安装完毕后，在试验台座的预定位置安装刚性反力架，并在刚性反力架上调节配有滑轮的横梁至节点轴线位置，用螺栓将横梁锚固在刚性反力架上，同时调节滑轮至与节点接触但不发生相互作用的位置，并在滑轮上涂抹润滑剂；

（5）安装伺服加载作动器：根据节点高度，在反力墙上调节伺服加载作动器的位置，并将其固定端和作动端通过螺栓分别锚固在反力墙和节点法兰盘上，进而在节点上施加单点往复轴向力疲劳加载。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，能够减小面外弯矩对节点疲劳试验结果的影响，边界条件和施加荷载符合实际工程中以受轴向力为主、弯矩小的节点受力模式，能真实反映节点的疲劳破坏状态，通过调节钢结构连接件位置，可适配于不同型式、不同几何参数的节点，仅使用一套加载装置就能完成所有节点疲劳试验，通过单点加载的方法，实现以往需多点加载才能完成的节点疲劳试验，经济高效。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为本发明实施例中的结构立面示意图；

图2为本发明实施例中的结构侧面示意图；

图3为本发明实施例中的一种节点结构受力简图。

图中：

1-定位底座，2-钢结构连接件，3-防节点侧倾装置，4-螺孔，5-锚杆，6-试验台座，7-螺栓，8-水平底板，9-竖向耳板，10-剪力销，11-节点，12-刚性反力架，13-滑轮，14-横梁，15-节点耳板，16-伺服加载作动器，17-反力墙，18-固定端，19-作动端，20-节点法兰盘。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1-3所示，一种节点疲劳试验加载装置，包括定位底座1、钢结构连接件2、防节点侧倾装置3、试验台座6，所述定位底座1设置在试验台座6上，所述钢结构连接件2可拆卸的设置于试验台座6上，所述钢结构连接件2用于放置安装节点11，所述防节点侧倾装置3包括刚性反力架12，刚性反力架12上对称设置有横梁14，横梁14末端设置有滑轮13，试验台座6前部设置有反力墙17。

在本实施例中，所述定位底座1上设置有锚孔和螺孔4，所述锚孔开设在定位底座1四周，便于通过锚杆5将定位底座1固定在试验台座6上，所述螺孔4沿着纵向和横向等间距开设在定位底座1中部，便于通过螺栓7将定位底座1与钢结构连接件2相连接。

在本实施例中，所述钢结构连接件2包括水平底板8、设置于水平底板8上的竖向耳板9，水平底板8上开设有以利螺栓7穿过的螺孔4，竖向耳板9上开设有销孔，竖向耳板9通过剪力销10与节点11相连接。

在本实施例中，所述刚性反力架12上沿着竖向开设有间距相等的锚孔，横梁14一端通过螺栓7与刚性反力架12相连接，另一端通过滑轮13与节点11接触，滑轮13的滚动方向与节点11加载方向一致。

在本实施例中，所述节点11设置于两侧的滑轮13之间，节点11下部经节点耳板15与钢结构连接件2铰接，节点11前端设置有节点法兰盘20。

在本实施例中，还包括伺服加载作动器16，所述反力墙17上沿着竖向开设有间距相等的锚孔，伺服加载作动器16的固定端18和作动端19通过螺栓分别锚固在反力墙17和节点法兰盘20上，进而在节点11上施加单点往复轴向力疲劳加载。

一种节点疲劳试验加载装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）安装定位底座1：根据试验台座6上锚孔间距和尺寸，预留定位底座1安装空间，并通过锚杆5将定位底座1与试验台座6连接；

（2）安装钢结构连接件2：待定位底座1固定在试验台座6后，根据节点11的不同型式、不同几何参数，在定位底座1上调节钢结构连接件2位置，并通过螺栓7将钢结构连接件2固定于定位底座1上；

（3）安装节点11：待钢结构连接件2固定于定位底座1后，通过节点耳板15与竖向耳板9间的剪力销10连接，将节点11安装在定位底座1上；

（4）安装防节点侧倾装置3：待节点11安装完毕后，在试验台座6的预定位置安装刚性反力架12，并在刚性反力架12上调节配有滑轮13的横梁14至节点11轴线位置，用螺栓7将横梁14锚固在刚性反力架12上，同时调节滑轮13至与节点11接触但不发生相互作用的位置，并在滑轮13上涂抹润滑剂；

（5）安装伺服加载作动器16：根据节点11高度，在反力墙17上调节伺服加载作动器16的位置，并将其固定端18和作动端19通过螺栓7分别锚固在反力墙17和节点法兰盘20上，进而在节点11上施加单点往复轴向力疲劳加载。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。