一种单节交叉斜材平卧式试验装置的制作方法

本发明涉及一种试验装置，尤其涉及一种单节交叉斜材平卧式试验装置。

背景技术：

随着国民经济的发展，工程试验对建设工程行业具有重大意义。一方面，工程试验是评价工程质量缺陷、鉴定和预防工程质量事故的手段，可以提高工程施工质量，确保工程的顺利进行；另一方面，工程试验是结构工程的科学研究的必要手段，如新理论、新工艺、新材料，更离不开工程试验的验证。

交叉斜材是大型铁塔塔身抗横向负荷（包括受扭）最常用的拉/压系统，其承载力直接影响到铁塔的强度及稳定，然而，由于单节交叉斜材受力状态复杂，目前尚无交叉斜材压杆压杆失稳临界强度的准确理论计算方法。同时，大型铁塔试验表明，目前通用的铁塔应力分析程序计算的斜材应力与实测应力之比离散性较大，其变异系数达43％；斜材的强度按世界各国或公司标准的计算值差别也很大，其变异系数值为14.8％～32.2％。因此，需要进行大量的全比例模型或真型塔试验估测判断单节交叉斜材的稳定承载能力。但目前现有的单节交叉斜材稳定承载力试验装置主要存在如下缺点：

1、真型塔与立式单节交叉斜材试验装置加载较为困难，操作不便，且在施加拉压荷载时，往往不能保证加载点均匀受力，影响实验结果，甚至造成试件局部破坏；

2、全比例模型及真型塔试验比较笨重，不易安装、拆卸，且一般难以固定安装在试验室室内，严重限制了试验空间，给试验造成诸多不便；

3、真型铁塔试验目的是检验铁塔的实际整体承载能力及整体变形情况，无法针对性地研究单节交叉斜材承载力，且即使塔中各单节交叉斜材均采用不同形式，也只能进行一次完整的试验，代价高昂，容错率低。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种单节交叉斜材平卧式试验装置，以达到试验方便、成本低的目的。为此，本发明采取以下技术方案。

一种单节交叉斜材平卧式试验装置，其特征在于：包括第一底座、第二底座、第三底座、第四底座、主材、水平材及与第四底座相连的加载机构；所述的主材包括第一主材和第二主材，所述的第一主材跨接在第一底座和第四底座上，所述的第二主材跨接在第二底座和第三底座上；所述的水平材包括第一水平材，所述的第一水平材设于第三底座和第四底座之间以保持第三底座和第四底座的间距，所述的单节交叉斜材四角与主材相连；所述的第一底座、第二底座固定在地面上，所述的第三底座、第四底座浮动设置；所述加载机构包括加载端板、千斤顶，所述的加载端板与第四底座相连，千斤顶作用于加载端板进行水平加载以对单节交叉斜材节点进行测试。试验时，千斤顶推动加载端板，使得第四底座、第三底座随之移动，从而对单节交叉斜材的节点进行试验，该试验装置整体性强，可有效用于单节交叉斜材节点稳定承载力的准确测试；装置质量轻、易于搬运，且空间布置比较灵活；易于拆卸，组装灵活，能够针对不同端部约束条件的单节交叉斜材开展承载力试验，极大地提高了试验效率，且非常经济。

作为优选技术手段：所述的加载机构还包括球铰，所述的球铰设于加载端板的外侧，千斤顶作用在连接于加载端板的球铰进行水平加载，球铰中心置于千斤顶的输出轴上。采用球铰，提高试验的准确性。减少施力方向的影响。

作为优选技术手段：所述的第一底座、第二底座、第三底座、第四底座均包括圆桶、下环板、法兰盘和上圆盘，所述的下环板、法兰盘平行设置，所述的圆桶位于下环板、法兰盘之间并与下环板、法兰盘固定连接；所述的上圆盘与法兰盘通过螺栓可拆卸式连接。底座中空，有效降低重量，且拆装方便，方便底座的安装、连接。

作为优选技术手段：第一底座、第三底座的顶部和/或第二底座、第四底座的顶部开设插槽以插入单节交叉斜材。设插槽方便具有肢背的单节交叉斜材的安装，提高单节交叉斜材与主材的连接可靠性。

作为优选技术手段：第一底座、三底座所连单节交叉斜材的肢背向上，底座无插槽，第二底座、四底座所连单节交叉斜材肢背向下，底座开设插槽以使肢背插入。第一底座、第三底座无插槽，有利于提高底座的强度，且方便连接。

作为优选技术手段：所述第二底座、第四底座中圆桶、法兰盘、上圆盘均开槽口形成插槽，槽口角度、宽度和深度与单节交叉斜材相配，槽口宽于对应单节交叉斜材插入部位宽度以保证空间使单节交叉斜材能对应摆动；上圆盘的槽口宽度大于法兰盘及圆桶宽度。槽口给单节交叉斜材形变空间，不影响实验的准确性。

作为优选技术手段：法兰盘的内壁焊接圆桶，所述的下环板中部位置开设锚孔以穿设锚固件。下环板的锚孔中穿设锚固件，连接装配方便，穿设锚固件后，再连接上圆盘，安装方便。

作为优选技术手段：第一底座、第二底座的下环板锚孔中穿设长锚栓，以将第一底座、第二底座固定于地面，所述的第三底座、第四底座下方均设有节点板，第三底座、第四底座的下环板锚孔中穿设短锚栓，短锚栓连接节点板，两节点板之间设有所述的第一水平材。加载端板、第四底座的节点板、第一水平板、第三底座的节点板形成刚性连接，实现力的传递，使得将千斤顶的力施加于第四底座、第三底座，带动单节交叉斜材对应移动。

作为优选技术手段：所述的水平材还包括第二水平材，所述的第一底座、第二底座的下部设有节点板，第一底座的节点板与第二底座的节点板之间设有所述的第二水平材。第二水平材，实现第一底座、第二底座的刚性连接，进一步提高第一底座、第二底座的锚固可靠性。

作为优选技术手段：所述加载端板与第四底座处的节点板焊接，加载端板上焊接多条加强筋，加强筋一端与加载端板相连，另一端与第四底座相连，最外侧两加强筋的间距大于圆桶直径孔。设加强筋提高稳定性，且最外侧的加强筋间距大于圆桶直径孔，可在实体处对底座施力，避免底座变形。

有益效果：该试验装置整体性强，可有效用于单节交叉斜材节点稳定承载力的准确测试；装置质量轻、易于搬运，且空间布置比较灵活；易于拆卸，组装灵活，能够针对不同端部约束条件的单节交叉斜材开展承载力试验，极大地提高了试验效率，且非常经济。

附图说明

图1为本发明结构俯视图。

图2为本发明结构主视图。

图3为本发明结构侧视图。

图4为本发明的底座主视结构示意图。

图5为本发明的底座左视结构示意图。

图6为本发明的底座俯视结构示意图。

图7为本发明的上圆盘结构示意图。

图8为本发明的底座剖视结构示意图。

图中：1、第一底座；2、第二底座；3、第三底座；4、第四底座；5、下环板；6、节点板；7、加强筋；8、加载端板；9、球铰；10、千斤顶；11、圆桶；12、法兰盘；13、第一主材；14、圆盘；15、单节交叉斜材；16、第一水平材；17、槽口；18、第二水平材；19、第二主材。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

如图1、2、3所示，本发明包括第一底座1、第二底座2、第三底座3、第四底座4、主材、水平材及与第四底座4相连的加载机构；主材包括第一主材13和第二主材19，第一主材13跨接在第一底座1和第四底座4上，第二主材19跨接在第二底座2和第三底座3上；水平材包括第一水平材16，第一水平材16设于第三底座3和第四底座4之间以保持第三底座3和第四底座4的间距，单节交叉斜材15四角与主材相连；第一底座1、第二底座2固定在地面上，第三底座3、第四底座4浮动设置；加载机构包括加载端板8、千斤顶10，加载端板8与第四底座4相连，千斤顶10作用于加载端板8进行水平加载以对单节交叉斜材15节点进行测试。试验时，千斤顶10推动加载端板8，使得第四底座4、第三底座3随之移动，从而对单节交叉斜材15的节点进行试验，该试验装置整体性强，可有效用于单节交叉斜材15节点稳定承载力的准确测试；装置质量轻、易于搬运，且空间布置比较灵活；易于拆卸，组装灵活，能够针对不同端部约束条件的单节交叉斜材15开展承载力试验，极大地提高了试验效率，且非常经济。

为减少施力方向的影响：加载机构还包括球铰9，球铰9设于加载端板8的外侧，千斤顶10作用在连接于加载端板8的球铰9进行水平加载，球铰9中心置于千斤顶10的输出轴上。采用球铰9，提高试验的准确性。减少施力方向的影响。

如图4、5、6、7、8所示，为方便底座的装配及连接，第一底座1、第二底座2、第三底座3、第四底座4均包括圆桶11、下环板5、法兰盘12和上圆盘14，下环板5、法兰盘12平行设置，圆桶11位于下环板5、法兰盘12之间并与下环板5、法兰盘12固定连接；上圆盘14与法兰盘12通过螺栓可拆卸式连接。底座中空，有效降低重量，且拆装方便，方便底座的安装、连接。

为方便具有肢背的单节交叉斜材15的安装和连接的可靠性，第一底座1、第三底座3的顶部和/或第二底座2、第四底座4的顶部开设插槽以插入单节交叉斜材15。设插槽方便具有肢背的单节交叉斜材15的安装，提高单节交叉斜材15与主材的连接可靠性。

为提高装置的强度，第一、三底座所连单节交叉斜材15的肢背向上，底座无插槽，第二、四底座所连单节交叉斜材15肢背向下，底座开设插槽以使肢背插入。第一底座1、第三底座3无插槽，有利于提高底座的强度，且方便连接。

为提高实验的准确性，第二底座2、第四底座4中圆桶11、法兰盘12、上圆盘14均开槽口17形成插槽，槽口17角度、宽度和深度与单节交叉斜材15相配，槽口17宽于对应单节交叉斜材15插入部位宽度以保证空间使单节交叉斜材15能对应摆动；上圆盘14的槽口17宽度大于法兰盘12及圆桶11宽度。槽口17给单节交叉斜材15形变空间，不影响实验的准确性。

为安装方便，法兰盘12的内壁焊接圆桶11，下环板5中部位置开设锚孔以穿设锚固件。下环板5的锚孔中穿设锚固件，连接装配方便，穿设锚固件后，再连接上圆盘14，安装方便。

为提高强度：第一底座1、第二底座2的下环板5锚孔中穿设长锚栓，以将第一底座1、第二底座2固定于地面，第三底座3、第四底座4下方均设有节点板6，第三底座3、第四底座4的下环板5锚孔中穿设短锚栓，短锚栓连接节点板6，两节点板6之间设有第一水平材16。加载端板8、第四底座4的节点板6、第一水平板、第三底座3的节点板6形成刚性连接，实现力的传递，使得将千斤顶10的力施加于第四底座4、第三底座3，带动单节交叉斜材15对应移动。

为实现第一底座1、第二底座2的锚固可靠性，水平材还包括第二水平材18，第一底座1、第二底座2的下部设有节点板6，第一底座1的节点板6与第二底座2的节点板6之间设有第二水平材18。第二水平材18，实现第一底座1、第二底座2的刚性连接，进一步提高第一底座1、第二底座2的锚固可靠性。

为提高加载端板8的承力能力，加载端板8与第四底座4处的节点板6焊接，加载端板8上焊接多条加强筋7，加强筋7一端与加载端板8相连，另一端与第四底座4相连，最外侧两加强筋7的间距大于圆桶11直径孔。设加强筋7提高稳定性，且最外侧的加强筋7间距大于圆桶11直径孔，可在实体处对底座施力，避免底座变形。

使用时，将底座依据单节交叉斜材15端部置于制定试验位置，第三底座3、第四底座4中，节点板6通过短锚栓固定于下环板5下部，底座整体可自由移动；第一底座1、第二底座2通过长锚栓固定于地面。

将单节交叉斜材15通过螺栓连接于主材，主材单肢连接于底座上圆盘14（单节交叉斜材肢背向下处为开槽圆盘14），连接后整体置于底座上，上圆盘14和法兰盘12通过螺栓连接。

水平材连接于节点板6，球铰9连接于加载端板8，千斤顶10置于反力装置与球铰9之间，即可施加水平力。

单节交叉斜材15包括第一斜材、第二斜材，第一斜材的一端位于第四底座4的第一主材13的下方，另一端位于第二底座2的第二主材19的下方；第二斜材的一端位于第一底座1的第一主材13的上方，另一端位于第三底座3的第二主材19的上方，且第一主材13和第二主材19的肢背位于第一主材13、第二主材19的离开侧；单节交叉斜材15设于第一主材13的上侧和下侧、第二主材19的下侧和上侧，交错设置，有效提高装置的稳定性。

以上图1-8所示的一种单节交叉斜材平卧式试验装置是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。