压剪构件试验加载装置的制作方法

本实用新型涉及荷载试验加载技术领域，具体而言，涉及压剪构件试验加载装置。

背景技术：

结构试验是研究结构构件性能及力学性能最为直观有效的途径，准确模拟构件在实际工况下承受的荷载是试验成功的关键，现阶段能够对压剪构件加载的装置也较为复杂，难以操作。尤其是当进行下一个试件的加载时，拆卸加载装置更是复杂，当水平及竖向施加较大荷载时，结构容易失稳，危险系数较高；同时存在稳压阶段千斤顶压力变化以及加载装置的刚度不足等问题，这些问题都直接影响试验的准确性和可操作性。此外，往往是在试验完成后分析裂纹，缺乏对裂纹的实时记录。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供压剪构件试验加载装置，以解决现有技术中加载装置存在传力不明确、使用麻烦和安全性差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型公开了一种压剪构件试验加载装置。该压剪构件试验加载装置包括水平加载机构、向上加载机构、向下加载机构、加载系统和观测系统；所述水平加载机构包括对称设于试件轴向两端的两个水平加载单元，所述水平加载单元包括依次与所述试件连接的水平千斤顶和水平反力梁，至少一个所述水平加载单元还包括设于所述水平千斤顶和试件之间的水平压力传感器；所述向上加载机构包括设于所述试件径向下方的两个向上加载单元，所述向上加载单元包括依次与所述试件连接的竖向压力传感器、竖向千斤顶和承台；所述两个向上加载单元之间的间距为所述所述试件长度的0.5-0.75倍；所述向下加载机构包括设于所述试件径向上方的两个向下加载单元，所述向下加载单元包括顶部反力梁；位于所述试件同侧的所述顶部反力梁与所述竖向千斤顶在所述试件上的投影间距≤300mm；所述加载系统包括与所述水平压力传感器和竖向压力传感器连接的数据采集器和控制器以及与所述水平千斤顶和竖向千斤顶连接的油管和油泵，所述控制器控制所述油泵的运转；所述观测系统包括摄像装置和显示器。

所述水平加载机构用于使所述试件处于恒定的轴力作用，所述向上加载机构和向下加载机构协同作用，用于使所述试件处于恒定的弯矩作用，具有传力明确的优点。所述加载系统可以实时采集水平千斤顶和竖向千斤顶的出力大小，据此计算出试件的弯矩及轴力，然后通过控制油泵来能够实现精准的逐级加载，并可在稳压阶段对千斤顶的油压损耗可以实现实时监控及及时补压，使试件恒处于试验设计的压弯状态下，从而减少因千斤顶油压内耗以及加载等级难以精准控制等带来的对试验结果的影响，具有精确操控的优点。此外，本实用新型在承受较大荷载时，结构稳定且安全性高，可减少因加载装置刚度低产生的对数据的影响，试验的准确性和可操作性好。

进一步地，所述水平加载机构还包括水平拉杆和螺栓组件，所述两个水平反力梁上设有与所述水平拉杆相对应的通孔，所述水平拉杆穿过所述通孔后采用所述螺栓组件紧固。由此，在使水平加载机构更加稳定的同时，便于调节两个水平反力梁之间的距离，可以适用于不同长度的试件，实用性更强。

进一步地，所述水平拉杆为两个并分别位于所述试件的径向两侧。由此，使试验过程中试件的轴向受力更加平稳。

进一步地，所述两个向下加载单元和所述两个向上加载单元均以所述试件的轴线的中垂线为对称轴呈对称分布。由此，使试件产生向下的弯矩，并且便于控制向上的荷载。通过控制两个向下加载单元之间的距离以及两个向上加载单元之间的距离，即可控制形成弯矩的区域，从而在压弯试件的指定区域形成恒定的弯矩区。

进一步地，还包括底座，所述水平反力梁的底部和承台的底部与所述底座连接。由此，提高整个加载装置的刚度，从而能够保证加载过程中加载装置的稳定性以及数据的准确性。

进一步地，所述底座上设置有水准仪。由此，进一步提升加载过程中加载装置的稳定性以及数据的准确性。

进一步地，所述向下加载单元还包括中部反力梁和底部反力梁，所述底座位于所述中部反力梁和底部反力梁之间。由此，不仅便于使底座水平放置，还可以提升整个加载装置的刚度，从而确保加载过程的结构稳定性以及数据的准确性。

进一步地，所述向下加载单元还包括两个竖向拉杆和螺栓组件，所述顶部反力梁、中部反力梁和底部反力梁的轴向两端各设有一个通孔，所述两个竖向拉杆分别穿过所述两端的通孔后采用所述螺栓组件紧固。由此，便于拆卸且可以进一步提升装置的稳定性。

进一步地，所述摄像装置包括设于所述水平拉杆上的支座和设于所述支座上的摄像头，所述支座与所述水平拉杆铰接。由此观测试件产生的裂纹并记录裂纹的发展方向。

进一步地，所述水平千斤顶和/或竖向千斤顶为液压千斤顶。由此，有助于实现精准的逐级加载过程。

进一步地，所述竖向压力传感器与试件之间设有沿所述试件的径向分布的辊轴。由此，使试件的受力更加均匀。

可见，本实用新型的结构简单，传力明确，能够对试件进行精准的逐级加载，使试件恒定处于试验设计的压弯状态下。本实用新型的刚度高，避免了因加载装置刚度低而产生的对数据的影响。本实用新型还具有可拆卸的特点，可加快加载进度，减少在拆卸过程中对试验装置的扰动，极大程度的保证了加载装置的精度。本实用新型的尺寸还可针对不同尺寸的试件进行调节。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。

在附图中：

图1为本实用新型压剪构件试验加载装置的正视图。

图2为本实用新型压剪构件试验加载装置的俯视图。

图3为本实用新型压剪构件试验加载装置的侧视图。

图4为本实用新型压剪构件试验加载装置的加载系统的结构示意图。

上述附图中的有关标记为：

1：水平加载单元；

11：水平千斤顶；

12：水平反力梁；

13：水平压力传感器；

14：水平拉杆；

2：向上加载单元；

21：承台；

22：竖向千斤顶；

23：竖向压力传感器；

24：辊轴；

3：向下加载单元；

31：顶部反力梁；

32：中部反力梁；

33：底部反力梁；

34：竖向拉杆；

4：试件；

5：底座；

6：数据采集器；

7：控制器；

8：油管；

9：油泵；

101：支座；

102：摄像头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：

本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

关于本实用新型中术语和单位。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

如图1-3所示的压剪构件试验加载装置，包括水平加载机构、向上加载机构、向下加载机构、加载系统和观测系统；试件4的长度为2.5m。

所述水平加载机构包括对称设于试件4轴向两端的两个水平加载单元1，所述水平加载单元1包括依次与所述试件4连接的水平千斤顶11和水平反力梁12，其中一个所述水平加载单元1还包括设于所述水平千斤顶11和试件4之间的水平压力传感器13；所述水平加载机构还包括水平拉杆14和螺栓组件，所述两个水平反力梁12上设有与所述水平拉杆14相对应的通孔，所述水平拉杆14穿过所述通孔后采用所述螺栓组件紧固。所述水平拉杆14为两个并分别位于所述试件4的径向两侧。

所述向上加载机构包括设于所述试件4径向下方的两个向上加载单元2，所述两个向上加载单元2以所述试件4的轴线的中垂线为对称轴呈对称分布。所述向上加载单元2包括依次与所述试件4连接的竖向压力传感器23、竖向千斤顶22和承台21；所述竖向压力传感器23与试件4之间设有沿所述试件4的径向分布的辊轴24。所述两个向上加载单元2之间的间距为所述所述试件4长度的0.6倍，即所述两个向上加载单元2之间的间距为1.5m。

所述向下加载机构包括设于所述试件4径向上方的两个向下加载单元3，所述两个向下加载单元3以所述试件4的轴线的中垂线为对称轴呈对称分布。所述向下加载单元3包括顶部反力梁31、中部反力梁32和底部反力梁33；所述向下加载单元3还包括两个竖向拉杆34和螺栓组件，所述顶部反力梁31、中部反力梁32和底部反力梁33的轴向两端各设有一个通孔，所述两个竖向拉杆34分别穿过所述两端的通孔后采用所述螺栓组件紧固。位于所述试件4同侧的所述顶部反力梁31与所述竖向千斤顶22在所述试件4上的投影间距为200mm。

所述观测系统包括摄像装置和显示器，所述摄像装置包括设于所述水平拉杆14上的支座101和设于所述支座101上的摄像头102，所述支座101与所述水平拉杆14铰接。

还包括底座5，所述底座5位于所述中部反力梁32和底部反力梁33之间，所述水平反力梁12的底部和所述承台21的底部与所述底座5连接。所述底座5上设置有水准仪。

所述水平千斤顶11和竖向千斤顶22为液压千斤顶。

如图4所示，所述加载系统包括与所述水平压力传感器13和竖向压力传感器23连接的数据采集器6和控制器7以及与所述水平千斤顶11和竖向千斤顶22连接的油管8和油泵9，所述控制器7控制所述油泵9的运转。

使用时，松开顶部反力梁31上的螺栓组件，使用起吊装置将移开该顶部反力梁31，再将加载后破坏试件4吊出，将下一个待加载试件4吊装对中，再将该顶部反力梁31吊装到位置，然后用螺栓组件将顶部反力梁31拧紧，再按试验步骤进行加载。

加载时，首先进行轴力的加载，通过控制器7控制每次的加载量，当轴力加载到指定值后停止加载，并让控制器7控制油泵9保证轴力不变，防止水平千斤顶11泄压影响加载。稳定后通过竖向千斤顶22施加竖向荷载，并由顶部反力梁31产生竖向力，从而在试件4的固定区域生成恒定的弯矩。待弯矩和轴力都施加完成之后，按照加载要求稳压一定时间。以此类推等到整个加载过程都结束后，控制器7控制油泵9逐步泄压回油，接着撤下试件4和顶部反力梁31，进行下一个试件4的加载。

以上对本实用新型的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。基于本实用新型的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。