力筋侧移自复位的拟静力试验轴力加载装置的制作方法

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种力筋侧移自复位的拟静力试验轴力加载装置。

背景技术：

框架柱、剪力墙是工程结构中重要的竖向承重构件，其力学性能对结构的整体安全有极为显著的影响。我国是一个多震国家，竖向承重构件在地震下的震害和抗震性能研究是当前工程界的热点问题之一。目前国内外对框架柱、剪力墙抗震性能的研究主要有试验研究、原位观测和数值模拟三个方面。而试验研究中的拟静力试验研究是分析框架柱和剪力墙抗震性能和破坏机制的重要途径。影响抗震性能的主要因素中包含轴压比和剪跨比，因此拟静力试验中需要对不同剪跨比的柱和剪力墙施加轴力。

当前结构试验室拟静力试验加载轴力的方式主要有两种：

1)反力架系统+液压千斤顶式，

2)传统穿筋锚固式；

但这两种方式均存在部分缺陷亟需改进，以提高试验结果的准确性和可靠性。

反力架系统+液压千斤顶式施加轴力的缺陷主要体现在：试验过程在水平推拉作用下，试件相对初始位置会发生侧移，轴力难以保持恒定，并且大轴压比下，千斤顶与反力架之间的水平滚轴支座侧移滑动困难，侧移有限，千斤顶密封钢螺纹易损坏引起漏油现象和水平滚轴连接件易剪切变形卡坏。另外一个明显缺点是针对不同剪跨比试件，试验上升或下降横梁费工费时。

传统穿筋锚固式，虽然可以克服横梁上升和下降过程中的困难缺陷，但产生轴力的力筋随水平力的施加而产生变形却无法自复位，试验轴力出现损失而无法补充，导致试验过程中难以保持恒定轴力。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种力筋侧移自复位的拟静力试验轴力加载装置，它能够针对不同剪跨比试件施加预定轴力，其具有轴向荷载稳定，操作方便，通用性强和适用范围广等优点。可有效解决拟静力试验中定轴力的保持和稳定问题。

为实现上述目的，本发明所设计一种力筋侧移自复位的拟静力试验轴力加载装置，它包括固定在反力墙上的水平作动器，所述水平作动器另一端固定在待试验的竖向承重构件的上部，所述竖向承重构件底部固定在刚性地面上，所述竖向承重构件顶部与盖板底面相连，所述盖板通过四角上连接螺栓与传力板固定，所述传力板与盖板之间设置有力传感器(传力板、力传感器和盖板组成轴力测试系统)，所述传力板顶面对称设置有相互平行的条形弧槽，且条形弧槽设置在竖向承重构件两侧，所述弧槽底面开设有长方形的槽口，所述槽口内竖直设置有力筋，所述力筋底端设置在锚轨内，所述力筋在条形弧槽和锚轨内随水平推拉力来回滑动。

进一步地，所述锚轨与条形弧槽对应设置，且锚轨的截面呈拱形，所述锚轨顶板的底面开设有条形的锚轨弧槽，所述锚轨弧槽顶部开设有长方形的锚轨槽口，所述力筋底端在锚固弧槽内来回滑动。

再进一步地，所述力筋两端均设置有夹具，所述夹具内开设有通过力筋的力筋孔；所述夹具的端头呈半球弧，且夹具的端头与条形弧槽和锚轨弧槽配合设置；所述条形弧槽和锚轨弧槽的半径比夹具端头的半径大5～10mm。

再进一步地，所述锚轨四角上均开设有锚孔，所述锚孔上设置有地锚锚杆，所述地锚锚杆与两端地锚螺帽配合将锚轨固定在刚性地面。

再进一步地，所述盖板与传力板之间通过连接螺栓和传力板上对应的螺孔连接固定。

再进一步地，所述竖向承重构件底部固定在支座上，所述支座通过四角上的支座锚固螺杆和支座锚固螺帽配合固定在刚性地面上。

再进一步地，所述竖向承重构件为框架柱或剪力墙。

再进一步地，所述力筋为具有抗拉能力的材料，所述具有抗拉能力的材料为纤维增强复合材料frp或钢材。

本发明的有益效果：

(1)本发明能够实现提供轴力的力筋在加载过程中的侧移自复位，保证拟静力加载过程中试验预定轴力的稳定，提高试验结果的可靠性；

(2)试验过程中，通过调整力筋长短或锚固长度，实现不同剪跨比的途径，同时实现不同剪跨比试件的快速安装，方便不同高度试件的试验进行；

(3)本发明不但可以实现常轴力下试件的拟静力试验，还可以通过改变试验过程中力筋张拉力的大小，实现变轴力的拟静力试验；

(4)本发明试验费用低，节省经济和时间成本。

附图说明

图1为本发明的正立面图；

图2为本发明的侧立面图；

图3为传力板的平面结构示意图；

图4为锚轨的平面结构示意图；

图中，1-传力板、1.1-条形弧槽、1.2-槽口、1.3-螺孔、2-夹具、2.1-力筋孔、3-力筋、4-锚轨、4.1-锚轨弧槽、4.2-锚轨槽口、4.3-锚孔、4.4-地锚锚杆、4.5-地锚螺帽、5-力传感器、6-盖板、6.1-连接螺栓、7-竖向承重构件、7.1-支座、7.2-支座锚固螺杆、7.3-支座锚固螺帽、8-刚性地面、9-反力墙、10-水平作动器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。

如图1～4所示的力筋侧移自复位的拟静力试验轴力加载装置，它包括固定在反力墙9上的水平作动器10，水平作动器10另一端固定在待试验的竖向承重构件7(竖向承重构件7为框架柱或剪力墙)的上部，竖向承重构件7底部固定在刚性地面8上，竖向承重构件7顶部与在盖板6底面相连，竖向承重构件7底部固定在支座7.1上，支座7.1通过四角上的支座锚固螺杆7.2和支座锚固螺帽7.3配合固定在刚性地面8上。

传力板1与盖板6之间设置有力传感器5，盖板6与传力板1之间通过连接螺栓6.1和传力板1上对应的螺孔1.3连接固定；使传力板1、力传感器5和盖板6组成轴力测试系统，传力板1顶面对称设置有相互平行的条形弧槽1.1，且条形弧槽1.1设置在竖向承重构件7两侧，弧槽1.1底面开设有长方形的槽口1.2，槽口1.2内竖直设置有力筋3，锚轨4与条形弧槽1.1对应设置，且锚轨4的截面呈拱形，锚轨4顶板的底面开设有条形的锚轨弧槽4.1，锚轨弧槽4.1顶部开设有长方形的锚轨槽口4.2，力筋3在条形弧槽1.1和锚轨弧槽4.1内随水平推拉力来回滑动。

力筋3两端均设置有夹具2，夹具2内开设有通过力筋3的力筋孔2.1；夹具2的端头呈半球弧，且夹具2的端头与条形弧槽1.1和锚轨弧槽4.1配合设置；条形弧槽1.1和锚轨弧槽4.1的半径比夹具2端头的半径大5～10mm。锚轨4四角上均开设有锚孔4.3，锚孔4.3上设置有地锚锚杆4.4，地锚锚杆4.4与两端地锚螺帽配合将锚轨4固定在刚性地面8。

力筋3选用为具有抗拉能力的材料，根据实际情况，力筋3可以选择frp或钢材。

在具体实施过程中，中，首先将待试验的竖向承重构件7的底面和顶面磨平，借助支座锚固螺帽7.3和支座锚固螺杆7.2将竖向承重构件7固定于刚性地面8上；借助夹具2将力筋的一端固定于锚轨4上，通过地锚锚杆4.4和地锚螺帽4.5将锚轨4固定于刚性地面8上；依次将盖板6搁置于竖向承重构件7的顶部，然后将力传感器5搁置在盖板6上，接着将传力板1搁置在力传感器5上，并通过连接螺栓6.1将传力板1、力传感器5和盖板6组成轴力测试系统；最后同步对称张拉力筋3的另一端至预定轴力并通过夹具2锚固于传力板1上，至此拟静力试验的轴力加载完毕，亦即轴力加载系统搭设完毕。

力筋3对称布置于待试验的竖向承重构件7的两侧，并同步对称张拉力筋3可避免竖向承重构件7出现偏心受压的情形。

力筋3的一端锚于条形弧槽1.1内，并随水平作用沿槽口1.2滑动；而力筋的另一端锚于锚轨弧槽4.1内，并随水平作用沿锚轨槽口4.2滑动；竖向承重构件7在水平力作用下，力筋3因滑动而始终保持竖直状态，左右两侧的力筋3始终保持相对静止，故整个拟静力试验中，竖向承重构件7的轴力在加载过程中轴力不会出现损失，可保持恒定。

通过加载过程中对力筋3实施不同的张拉力，可以实现变轴压的拟静力试验。

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。