本发明涉及静力试验设备技术领域，具体涉及一种反力架及采用该反力架进行静力试验的方法。
背景技术：
建筑行业等其他行业在对建筑模架或者其他模架做静力试验时，由于模架的高度较大，面积较广，通常都需要制造专门的试验用反力架。反力架可以为模架提供外加载荷和约束反力。现有的反力架通常需要具备以下特性：便于操作，灵活性强，整体结构传力简洁，并且拆装方便，具有足够的强度、刚度和稳定性。
中国专利文献cn206862607u公开了一种新型结构静力试验加载试验架。其由支撑柱、组合横梁、顶梁、液压千斤顶、横梁自调节电动葫芦、吊装试件电动葫芦、加载支座组成。其中支撑柱底部通过螺栓固定于刚性底面，组合横梁通过螺栓孔与支撑柱连接，并可调节高度；组合横梁底部设置有轨道与组合横梁连接，并可以自由调整位置；两个顶梁分别与两侧支撑柱顶端通过螺栓连接，横梁自调节电动葫芦通过螺栓与顶梁连接。加载支座位于组合横梁正下方，放置于刚性地面。
但是，上述的一种新型结构静力试验加载试验架，由于电动葫芦只能沿轨道左右运动且沿上下方向运动吊装试件，为此电动葫芦的吊钩与加载支座同向设置通过电动电动葫芦装试件，这限制了当试件吊装时的运输空间，只有试件位于电动电动葫芦钩所能运动到的水平下方才能对试件进行吊装，当试件体积较大或者形状不规则时，不能够将较大体积或者不规则形状的试件顺利吊置千斤顶的下方；同时现有技术中通过千斤顶施加载荷至荷载传递横梁上的铰支座或固定支座，再通过铰支座或固定支座传递至试件表面，而铰支座或固定支座的具有较小的接触面积，因此，上述方式传递载荷至试件容易造成应力过于集中的问题；且由于荷载传递横梁其为水平设置，因此上述静力试验加载试验架只能够对表面为水平面的试件进行静力实验，不能够用于其他结构试件的实验，限制了该实验装置的用途。
技术实现要素：
因此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的静力试验加载试验架限制了试件的吊装运输空间、载荷传递应力过于集中以及不能够用于不同结构的试件实验的问题。
为此，本发明提供一种反力架，其包括：
一种反力架，其包括：
支撑单元，包括至少两个支撑柱；
加载单元，所述加载单元设于所述支撑单元上，并对被加载件施加载荷；
还包括载荷均匀单元，所述载荷均匀单元设于所述加载单元与所述被加载件之间，用于均匀所述加载单元对所述被加载件施加的载荷；
所述支撑单元可沿其中至少一个所述支撑柱的轴线旋转。
进一步地，所述支撑单元还包括连接横梁，所述连接横梁连接于第一支撑柱与第二支撑柱之间；其中所述支撑单元可绕所述第一支撑柱的中心轴线旋转。
进一步地，所述支撑柱分别安装于支撑柱底座上，其中第一支撑柱与第一支撑底座枢接，所述第二支撑柱与所述连接横梁可拆卸连接和/或与所述第二支撑底座可拆卸连接。
进一步地，所述第二支撑柱的一端与所述连接横梁或所述第二支撑底座铰接连接，另一端插置于所述第二支撑底座或链接横梁上的开口槽中，通过绕铰接轴旋转所述第二支撑柱使其在固定位置和拆卸位置之间运动。
进一步地，所述加载单元包括载荷施加件以及载荷传递组件，所述载荷施加件设于所述连接横梁与所述载荷传递组件之间；所述载荷传递组件与所述载荷均匀单元连接。
进一步地，所述载荷施加件为千斤顶；所述载荷传递组件为加载横梁，所述千斤顶设置于所述加载横梁与所述连接横梁之间。
进一步地，所述载荷均匀单元设于所述加载横梁与所述被加载件之间，所述载荷均匀单元包括至少一个载荷均匀梁，所述载荷均匀梁连接于所述被加载件以使载荷均布于所述被加载件上。
进一步地，所述载荷传递组件还包括设于所述加载横梁与所述载荷均匀梁之间的连接立柱，所述加载横梁、所述载荷均匀梁均与所述连接立柱之间可拆卸连接。
进一步地，至少一个所述连接立柱为伸缩立柱；或者所述连接立柱包括至少两种不同的长度尺寸。
进一步地，还包括设于所述反力架上方的提升单元，所述提升单元连接安装于所述第一支撑柱的顶部。
进一步地，所述反力架还包括至少两个辅助支撑单元，所述辅助支撑单元包括分别设置于所述被加载件两端的第一支座以及第二支座。
一种采用上述的反力架进行静力试验的方法，包括如下步骤：
s1：提升被加载件：采用所述提升单元提升所述被加载件于测试区域内；
s2：施加载荷于被加载件：驱动所述载荷施加件向所述被加载件施加作用力。
进一步地，所述提升被加载件的步骤s1之前还包括：
为被加载件提供移动空间的步骤s0：拆卸第二支撑柱与第二支撑底座可拆卸连接的一端，并拆卸第一支撑柱与第一支撑底座的端部固定连接件；使支撑单元绕第一支撑柱的枢接轴旋转。
进一步地，步骤s1还包括步骤s11：预先将辅助支撑单元放置于测试区域内与所述被加载件的检测位置相对应处，用于支撑所述被加载件。
进一步地，施加载荷于被加载件步骤s2之前还包括步骤s21：将所述载荷均匀单元安置于所述被加载件的表面。
进一步地，步骤s21包括：
将所述载荷均匀梁放置于所述被加载件表面待受力的位置处；
选择相应高度的连接立柱安装连接所述加载横梁与载荷均匀梁；或者调节连接立柱的高度使之安装连接所述加载横梁与载荷均匀梁。
进一步地，步骤s21之后还包括步骤s22：
通过旋转所述第一支撑柱将连接横梁旋转至加载横梁的上方，并将所述第二支撑柱与所述第二支撑底座固定连接。
进一步地，步骤s22还包括：根据所述加载横梁与所述载荷施加件间的间距向所述加载横梁与所述载荷施加件之间添加垫板。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的一种反力架，其包括：支撑单元，包括至少两个支撑柱；加载单元，所述加载单元设于所述支撑单元上，并对被加载件施加载荷；还包括载荷均匀单元，所述载荷均匀单元设于所述加载单元与所述被加载件之间，用于均匀所述加载单元对所述被加载件施加的载荷；所述支撑单元可沿其中至少一个所述支撑柱的轴线旋转。此结构的反力架，通过设置有载荷均匀单元，可以有效地防止被加载件因加载单元施加载荷而造成应力集中的情况出现；同时通过设置支撑单元可旋转的状态，旋转支撑单元旋转使得电动电动葫芦钩下方的测试区域不存在阻挡，便于对被加载件的运输，降低了对被加载件的吊运要求；同时为被加载件提供了充足的移动空间。
2.本发明提供的一种反力架，所述支撑柱分别安装于支撑柱底座上，其中第一支撑柱与第一支撑底座枢接，所述第二支撑柱与所述连接横梁可拆卸连接和/或与所述第二支撑底座可拆卸连接。此结构的反力架，通过设置第一支撑柱与第一支撑底座枢接，可实现第一支撑柱绕第一支撑底座旋转；同时当第一支撑柱旋转时会带动第二支撑柱移动，通过第二支撑柱与连接横梁可拆卸连接和/或与第二支撑底座可拆卸连接，为支撑单元的旋转提供了可能性，便于对被加载件的运输，降低了对被加载件的吊运要求；同时为被加载件提供了充足的移动空间。
3.本发明提供的一种反力架，所述载荷传递组件还包括设于所述加载横梁与所述载荷均匀梁之间的连接立柱，所述加载横梁、所述载荷均匀梁均与所述连接立柱之间可拆卸连接。至少一个所述连接立柱为伸缩立柱；或者所述连接立柱包括至少两种不同的长度尺寸。此结构的反力架，通过设置有连接立柱，通过调节连接支柱的高度以调节加载横梁与载荷均匀梁之间的高度，从而满足对不同结构和形状的被加载件的表面施加载荷进行测试。
4.本发明提供的一种反力架，所述辅助支撑单元包括分别设置于所述被加载件两端的第一支座以及第二支座。此结构的反力架，通过设置有第一支座以及第二支座从而对被加载件提供支撑，有利于获得更准确的试验结果。
5.本发明提供的一种采用上述的反力架进行静力试验的方法，其包括如下步骤：s1：提升被加载件：采用所述提升单元提升所述被加载件于测试区域内；s2：施加载荷于被加载件：驱动所述载荷施加件向所述被加载件施加作用力。此采用上述的反力架进行静力试验的方法，由于采用上述的反力架，为此在试验过程中具有因采用上述的反力架所具有的优点。
6.本发明提供的一种采用上述的反力架进行静力试验的方法，所述提升被加载件的步骤s1之前还包括：为被加载件提供移动空间s0：拆卸第二支撑柱与第二支撑底座可拆卸连接的一端；并拆卸第一支撑柱与第一支撑底座的端部固定连接件；使支撑单元绕第一支撑柱的枢接轴旋转。此采用上述的反力架进行静力试验的方法，通过拆卸第二支撑柱与第二支撑底座可拆卸连接的一端，随后旋转第一支撑柱，便于对被加载件的运输，降低了对被加载件的吊运要求；同时为被加载件提供了充足的移动空间。
7.本发明提供的一种采用上述的反力架进行静力试验的方法，所述施加载荷于被加载件步骤s2之前还包括步骤s21：将所述载荷均匀单元安置于所述被加载件的表面。此采用上述的反力架进行静力试验的方法，将被加载件的表面安置有载荷均匀单元，从而可以有效地防止被加载件因加载单元施加载荷而造成应力集中的情况出现。
8.本发明提供的一种采用上述的反力架进行静力试验的方法，步骤s21还包括：将所述载荷均匀梁放置于所述被加载件表面待受力的位置处；选择相应高度的连接立柱安装连接所述加载横梁与载荷均匀梁；或者调节连接立柱的高度使之安装连接所述加载横梁与载荷均匀梁。此采用上述的反力架进行静力试验的方法，通过调节连接支柱的高度以调节加载横梁与载荷均匀梁之间的高度，从而满足对不同结构和形状的被加载件的表面施加载荷进行测试。
9.本发明提供的一种采用上述的反力架进行静力试验的方法，步骤s22还包括：根据所述加载横梁与所述载荷施加件间的间距向所述加载横梁与所述载荷施加件之间添加垫板。此采用上述的反力架进行静力试验的方法，当加载横梁与载荷施加件之间存在的间距可通过在两者之间添加垫板填充，若千斤顶位于最大行程位置时仍与加载横梁之间存在间隙，则向加载横梁与千斤顶之间添加垫板，以避免千斤顶无法施加载荷于加载横梁表面。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1中的被加载件为楼梯的结构示意图；
图2为本发明的反力架的正视图；
图3为图2中的反力架(包括支撑单元、载荷施加件、底架、加载横梁以及提升单元)的侧视图；
图4为图2中的反力架的局部俯视图；
图5为图4中的反力架(包括底架、第二支撑横梁以及固定立柱)的侧视图；
图6为图5中的反力架(包括底架、第二支撑横梁以及固定立柱)的正视图；
图7为图2中的第二支撑底座与第二支撑柱可拆卸连接的局部结构示意图。
附图标记说明：
11-第一支撑柱，12-第一支撑底座，13-第二支撑柱，131-螺母，14-第二支撑底座，141-第一u型开口槽，15-连接横梁；
2-楼梯；
31-千斤顶，32-加载横梁，33-连接立柱；
4-载荷均匀梁；
5-电动葫芦；
61-第一支撑横梁，621-第二支撑横梁，622-固定立柱；
7-底架。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本实施例提供一种反力架，其包括：支撑单元、加载单元、载荷均匀单元、提升单元以及辅助支撑单元。其中加载单元设于支撑单元上，并对被加载件施加载荷；载荷均匀单元设于加载单元与被加载件之间，用于均匀加载单元对被加载件施加的载荷。需要说明的是，如图1所示，本实施例中的被加载件为楼梯2。其中楼梯2还与位移显示器连接，通过位移显示器可显示楼梯2的下沉量。当然被加载件也可以为其他需要进行静力试验的物件。通过设置有载荷均匀单元，可以有效地防止被加载件因加载单元施加载荷而造成应力集中的情况出现。
如图2所示，本实施例中的支撑单元包括第一支撑柱11、第二支撑柱13和连接横梁15。连接横梁15连接于第一支撑柱11与第二支撑柱13之间。具体地，连接横梁15朝向第一支撑柱11的一侧设置有通孔或者螺纹孔，第一支撑柱11靠近连接横梁15的一侧设置有通孔或者螺纹孔，两者通过螺栓与螺母的配合等紧固件组件可拆卸连接。当然也可以设置两个以上的支撑柱。其中支撑单元可沿第一支撑柱11的竖向轴线旋转。
本实施例中的第一支撑柱11与第二支撑柱13分别安装于对应的第一支撑底座12以及第二支撑底座14上。其中第一支撑柱11与第一支撑底座12枢接。第一支撑底座12内套设有安装孔，安装孔内设有可转动的转轴，其中转轴与第一支撑柱11固定连接，由此第一支撑柱11可通过转轴在第一支撑底座12上旋转。同时为了在不需转动时实现第一支撑柱11和第一支撑底座12的相对固定，在第一支撑柱11上靠近第一支撑底座12的底端设置有水平设置的第一法兰，同时在第一支撑底座12上靠近第一支撑柱11的顶部水平设置有可与第一法兰配合连接的第二法兰。第一法兰与第二法兰上对应的位置处设有可供固定连接件穿过的通孔和/或螺纹孔。当第一支撑底座12和第一支撑柱11不旋转时或者旋转至指定位置时，第一法兰与第二法兰之间可通过例如螺栓或者销轴等紧固件连接。当然也可以设置例如分别水平设置于第一支撑柱11和第一支撑底座12端部的第一耳板和第二耳板，通过固定件与第一、第二耳板配合固定连接第一支撑底座12以及第一支撑柱11。通过设置支撑单元可旋转，通过设置有旋转支撑单元，将设置于电动葫芦5下方的连接横梁15旋转至其他位置，使得电动葫芦5的下方不存在障碍物，为电动葫芦5的吊装提供了较大的操作空间，降低了对被加载件的结构和尺寸要求；同时为被加载件提供了充足的移动空间。
为了便于操作人员有足够的操作空间固定第一支撑底座12以及第一支撑柱11，在第一支撑柱11与第一支撑底座12的连接处对应设置有向内侧凹陷的通孔，操作人员可将手部完全伸入该通孔中操作紧固件。
本实施例中的第二支撑柱13与连接横梁15可拆卸连接和/或与第二支撑底座14可拆卸连接。具体地参考图7所示，第二支撑底座14顶端设置有第一u型开口槽141，第一u型开口槽141的开口方向朝向第二支撑底座14外侧设置(其中外侧指支撑座远离被加载件的一侧)。第二支撑柱13的底端插置于第一u型开口槽141中，其顶端与连接横梁15铰接连接其可绕铰接轴旋转，通过绕铰接轴旋转第二支撑柱13可在固定位置和拆卸位置之间运动，其中固定位置指如图7中所示的第二支撑柱13插置于第一u型开口槽141中的位置，拆卸位置指第二支撑柱13脱离第一u型开口槽141的位置。其中如图7所示，第二支撑柱13上与第一u型开口槽141配合底端设有螺纹，其中通过在第二支撑柱13上位于第一u型开口槽141上下两侧套装有螺母，通过两侧的螺母可使第二支撑柱13与第二支撑底座14相对固定
当然，作为可替换的实施方式，也可将第二支撑柱13的底端与第二支撑底座14铰接连接，第二支撑柱13的顶端通过设置于连接横梁15上的u型槽配合连接，此时连接横梁15上的u型槽的设置方式以及第二支撑柱13顶端与u型槽的固定连接方式均与上述设置方式相同。
如图2及图3所示，本实施例中的加载单元包括载荷施加件以及载荷传递组件，载荷施加件设于连接横梁15与载荷传递组件之间。具体地，载荷传递组件包括加载横梁32，所述载荷施加件为千斤顶31。其中千斤顶31设置于加载横梁32与连接横梁15之间且与连接横梁15固定连接；当然千斤顶31的两端也可分别与加载横梁32和连接横梁15固定连接。千斤顶31还与压力显示器电相连，千斤顶31对楼梯2所施加的载荷通过压力显示器显示出来。操作人员根据压力显示器得知千斤顶31对楼梯2施加的在载荷并通过位移显示器显示楼梯2的下沉量，从而实现反力架实现对楼梯2的静力试验。需要说明的是，当加载横梁32与千斤顶31之间可能存在有一定的间距时，两者之间的间距可通过垫板填充。具体地，垫板可为由钢材料制得的钢垫板。
如图2所示，本实施例中的载荷均匀单元包括两个载荷均匀梁4，载荷均匀梁4分别放置于楼梯2的台阶表面以使载荷均布于楼梯2上。具体的，其中位于图2中，右侧的载荷均匀梁4距离楼梯2右端的竖直距离为楼梯2整体竖直投射高度的1/3，左侧的载荷均匀梁4距离楼梯2右端的竖直距离为楼梯2整体竖直投射高度的2/3。当然，也可以设置一个或者两个以上的载荷均匀梁4。
其中载荷传递组件还包括设于加载横梁32与载荷均匀梁4之间的连接立柱33，加载横梁32、载荷均匀梁4均与连接立柱33之间可拆卸连接。具体地，加载横梁32、载荷均匀梁4与连接立柱33的连接处均设置有螺纹孔或者通孔，通过螺栓等紧固件互相固定连接。本实施例中的连接立柱33包括两种不同的长度尺寸。当然，连接立柱33也可设置为伸缩立柱，通过伸缩立柱的设置形式，可用于检测不同的被加载件，可根据加载横梁32与被加载件之间的距离选择是否需要设置连接立柱33，以及选择或者调节连接立柱33的高度，当连接立柱33为伸缩立柱时，伸缩立柱的各伸缩段之间通过销孔和销轴配合实现相对固定连接。当然，若加载横梁32与被加载件之间的距离较小时，也可不设置连接立柱33，加载横梁32直接通过载荷均匀梁4作用与被加载件的表面。
本实施例中的提升单元设于反力架的顶部上方，且其连接于支撑单元。具体地，提升单元为电动葫芦5或者其他卷扬机。电动葫芦5通过图3中所示的u型连接组件或者l型连接组件固定连接于第一支撑柱11的顶部。需要说明的是，电动葫芦5可用于提升楼梯2放置于反力架的测试区域内，当然电动葫芦5也可用于反力架自身的部件在安装和拆卸过程中的运输工作，例如连接横梁15、第一支撑柱11、第二支撑柱13、加载横梁32、连接立柱33、载荷均匀梁4等运输、安装或拆卸。当然，提升单元也可以为运输行车需要提升的物件。
如图4至图6所示，本实施例中的辅助支撑单元包括分别设置于楼梯2两端的第一支座以及第二支座。当然，对于其他水平放置的被加载件也可以设置有两个以上的辅助支撑单元。其中第一支座为第一支撑横梁61，第二支座包括第二支撑横梁621以及沿第二支撑横梁621两端竖直设置的一对固定立柱622。
本实施例中为便于对楼梯2的快速定位，其中第一支撑底座12、第二支撑底座14、固定立柱622以及第一支撑横梁61均固定设置在一框形底架7上，且反力架除去千斤顶31以及电动葫芦5均采用型钢制成。当然也可以采用钢板焊接钢结构或者采用混凝土浇筑成型。其中反力架除去千斤顶31以及电动葫芦5的各部件连接处也可设置有螺纹孔或者通孔，彼此之间再通过螺栓与螺母的配合等其他紧固件组件固定连接。
作为可替换的一种实施方式，第二支撑底座14的顶部设置有第一u型开口槽141，第一u型开口槽141的开口方向朝向第二支撑底座14外侧设置(其中外侧指支撑底座远离被加载件的一侧)；同时连接横梁15连接第二支撑柱13的一端也设置有第二u型开口槽，第二u型开口槽的开口方向同样朝向第二支撑底座14外侧设置(其中外侧指支撑座远离被加载件的一侧)。第二支撑柱13的一端插置于第一u型开口槽141中，另一端也插置于第二u型开口槽中，通过将第二支撑柱13同时插置于第二支撑底座14以及连接横梁15中使其可在固定位置和拆卸位置之间运动。此时，第二支撑柱13上与第一u型开口槽141和与第二u型开口槽配合端部均设有外螺纹，其中在第二支撑柱13上位于第一u型开口槽141上下两侧套装有螺母，在第二支撑柱13上位于第二u型开口槽上下两侧同样套装有螺母131，通过两侧的螺母131可使第二支撑柱13与连接横梁15和第二支撑底座14相对固定。需要说明的是，固定位置为第二支撑柱13插置于第一u型开口槽141中和第二u型开口槽中时的位置，拆卸位置为第二支撑柱13的任意一端未插置于第一u型开口槽141中和/或第二u型开口槽中的位置。
本发明的反力架的测试过程为包括如下步骤：
s0：为楼梯2提供移动空间：拆卸第二支撑柱13与第二支撑底座14可拆卸连接的一端并拆卸第一支撑柱11与第一支撑底座12的端部固定连接件；使支撑单元绕第一支撑柱11的枢接轴旋转，将连接横梁15旋转出测试区域。
s1：提升楼梯2：
s11：预先将第一支座和第二支座放置于地面上与楼梯2相对应的位置处用于支撑楼梯2；
s12：采用电动葫芦5提升楼梯2并将楼梯2放置于第一支座和第二支座上。
s2：施加载荷于楼梯2：
s21：将两个载荷均匀梁4安置于楼梯2的表面待受力的位置处，随后选择相应高度的连接立柱33安装连接加载横梁32与载荷均匀梁4；或者采用伸缩立柱安装连接加载横梁32与载荷均匀梁4并合理调节连接立柱33的高度。
s22：通过旋转第一支撑柱11将连接横梁15旋转至加载横梁32的上方固定位置处，且将第一支撑柱11底端的第一法兰以及第一支撑底座12顶端的第二法兰通过例如螺栓或者销轴等紧固件连接，然后将第二支撑柱13的活动端插置于第二支撑底座14的u型开口槽中并与其固定。观察加载横梁32与千斤顶31端部之间是否存在不可接触的间距，若千斤顶31位于最大行程位置时仍与加载横梁32之间存在间隙，则向加载横梁32与千斤顶31之间添加垫板，以避免千斤顶31无法施加载荷于加载横梁32表面。最后，驱动千斤顶31向楼梯2施加作用力，由于千斤顶31连接有压力显示器以及楼梯2连接有位移显示器，为此可通过压力显示器显示千斤顶31对楼梯2所施加的载荷以及可通过位移显示器显示楼梯2在对应的载荷下所产生的下沉量。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。