一种适用于不同尺寸矩形钢管受压试验装配式双刀铰支座的制作方法

本发明涉及一种土木工程结构试验领域，具体涉及一种可用于不同尺寸矩形钢管轴心受压及偏心受压试验的装配式双向刀铰支座系统。

背景技术：

矩形钢管是建筑工程中最为常用的构件形式，被广泛应用在高层建筑、体育场馆、桥梁等工程当中。轴心受压和偏心受压则是钢管构件在服役过程中最为典型的受力模式，而其轴心受压与偏心受压实验则是研究其力学性能最为重要的技术手段。

边界支撑条件是影响钢管构件受压力学试验的关键因素，目前常用在矩形钢管轴心受压实验中的支座形式主要包括：焊板式、球铰式、刀铰式。

焊板式支座是将钢管两端直接焊接到板上，因此在焊接过程中可能对钢管母材产生破坏，进而显著影响实验的准确性。另外焊板式支座约束形式过强，接近固结约束，导致测试相同长细比钢管受压性能时所需钢管长度是其他铰接支座的两倍，不利于实验开展。

球铰式支座是在下部连接板的顶面上设置弧面凹糟，上部连接板的底面上焊接弧面凸起，凹槽与凸起相接触形成铰接。但是在由于凹槽与凸起接触面积大，当轴向力较大时，二者之间摩擦力过大，实际实验过程中存在节点无法转动的问题。

刀铰式支座转动性能较好，但是传统刀铰式支座以及球铰式支座的构件往往需要使用石膏进行固定，安装效率低下，尤其是偏心受压试验，传统刀铰式支座以及球铰式支座的固定方式无法调节构件与支座相对位置，也无法量化偏心位置，大大增加了精度控制的难度，且传统刀铰式支座以及球铰式支座由于接触板分离的原因，实验过程中存在连接板脱落的安全隐患。

因此，有必要开发出一种易拆卸、可调节、安全灵活的、适用于不同尺寸矩形钢管轴心受压与偏心受压试验的装配式双刀铰可调支座，提升矩形钢管构件受力力学实验的效率和精度，为矩形钢管构件力学性能实验研究提供技术支持。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种适用于不同尺寸矩形钢管受压试验的装配式双刀铰支座系统，包括矩形钢管的轴压及偏心受压试验，以解决矩形钢管轴心受压实验过程中钢管轴心对齐困难、支座转动困难、偏心受压实验中偏心程度难以量化控制以及试验过程中连接板脱落等试验控制与安全问题。同时使其能够具备适用范围广、易拆卸、可调节性强等一系列优点，以解决传统装置采用焊接或石膏浇筑固定所导致的时间安装效率低、清理困难等问题。

为解实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于不同尺寸矩形钢管受压试验的装配式双刀铰支座，包括固定构件的四边𠃍形夹具、底部设有刀铰的构件固定连接底板，设有上下表面正交凹槽的中间板、顶部设有刀铰的下部连接板。通过支座系统各组成部分的装配式连接，形成整个试验加载固定装置。

所述试验构件通过所述四边𠃍形夹具进行固定，四边𠃍形夹具通过螺栓与构件固定连接底板上部的带槽连接板连接；底部设有刀铰的构件固定连接底板和顶部设有刀铰的下部连接板与设有正交凹槽的中间板配合，实现双向铰支座；下部连接板通过螺栓与反力架系统相连，形成整个试验加载固定装置。

优选地，所述四边𠃍形夹具包括四件相同的𠃍形夹具，每件𠃍形夹具均由一件𠃍形钢板和两根螺栓杆焊接而成，𠃍形夹具起到固定试件相对位置的作用。

优选地，所述底部设有刀铰的构件固定连接底板包括上部带槽连接板、连接底板、侧圆耳、底部刀铰，带槽连接板与螺栓杆通过螺栓拧紧相互连接，为中部圆弧匚形夹具提供向内的推力，加强钢管固定的稳定性。

优选地，所述𠃍形夹具可调节相对位置，通过改变长螺栓杆的相对位置，调整所连接钢管与夹具的相对位置，进而实现轴心受压和定量偏心受压的目的。

优选地，所述中间板包括连接板和侧圆耳，连接板上下表面均设有凹槽，且凹槽方向正交，上表面凹槽与固定连接底板底部刀铰配合形成一个方向的铰接连接。

优选地，所述下部连接板包括连接底板、顶部刀铰、长螺栓杆，顶部刀铰方向与固定连接底板的底部刀铰方向正交，顶部刀铰与中间板下表面凹槽配合形成另一个方向的铰接连接，进而实现双向铰接的目的。

优选地，所述下部连接板的长螺栓杆与中间板侧圆耳、固定连接底板侧圆耳配合，实现连接底板、中间板和连接底板的临时固定，侧圆耳孔直径大于栓杆直径，栓杆螺母直径大于侧圆耳孔直径，构件安装时通过拧紧螺母确保安装时支座的稳定性，加载试验时，通过放松螺母拧紧程度，实现刀铰支座自由转动，同时保证试验的安全。

优选地，所述固定连接底板的四块上部带槽连接板相互焊接形成口字形状，增加𠃍形夹具的抗倾覆能力。

优选地，所述固定连接底板的上部带槽连接板为未封闭的滑道，使得螺栓杆能够从上部直接放入槽内，减小了安装的难度。

优选地，所述下部连接板边缘开有固定间距的螺栓孔，通过高强螺栓可与不同宽度反力架等加载系统进行连接固定，并可调整整体支座装置的位置。

支座装置为纯装配式连接，具有适用范围广、易拆卸、更换快、可调节性强等一系列优点，适用于不同尺寸方管的轴压和偏压试验连接。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

首先，与现有焊板式、球铰式、传统刀铰式铰支座相比，本发明所述的装配式双向刀铰支座系统可以通过装配式夹具固定不同尺寸矩形钢管构件，避免了采用焊接或石膏浇筑固定所导致的安装效率低、清理困难等问题；且四边𠃍形夹具上的长螺栓杆能够从上部直接放入槽内，减小了安装的难度。具有易拆卸、便于清洁重复利用，安装效率高的优点。

其次，与现有试验支座相比，本发明可通过改变四边𠃍形夹具与固定螺栓的位置，调整所连接钢管与夹具的相对位置，可同时实现轴心受压和定量偏心受压的目的；且下部连接板边缘开有固定间距的螺栓孔，通过高强螺栓可与不同宽度反力架等加载系统进行连接固定，并可调整整体支座装置的位置。在加载装置存在一定偏差时，可以通过调节下部连接板位置消除影响。具有试验精度高、可控制好的特点。

最后，本发明的上部连接板的底面刀铰方向与下部固定连接底板的顶面刀铰方向正交，上下两部分刀铰与中间板下表面凹槽配合可实现双向铰接的目的，加载试验时，可通过调节长螺栓杆上连接螺母的松紧程度，实现刀铰支座自由转动的同时，大大提高试验的安全性。

本发明可广泛应用于土木工程结构中不同尺寸矩形钢管轴心受压及偏心受压试验领域。

附图说明

下面结合附图对发明进一步说明。

图1是本申请中四边𠃍形夹具的结构示意图。

图2是本申请中底部设有刀铰的构件固定连接底板的结构示意图。

图3是本申请中设有上下表面正交凹槽的中间板的结构示意图。

图4是本申请中顶部设有刀铰的下部连接板的结构示意图。

图5是本申请装配式双向刀铰支座系统整体结构示意图。

图6是本申请装配式双向刀铰支座的爆炸结构示意图。

附图标记：11—𠃍形钢板、12—螺栓杆、21—上部带槽连接板、22—连接底板、23—侧圆耳、24—底部刀铰、31—连接板、32—侧圆耳、41—连接底板、42—顶部刀铰、43—长螺栓杆、51-轴心受压及偏心受压试验中的矩形钢管。

具体实施方式

结合图1至图6，一种适用于不同尺寸矩形钢管受压试验的装配式双刀铰支座系统，包括四边𠃍形夹具如图1、底部设有刀铰的构件固定连接底板如图2，设有上下表面正交凹槽的中间板如图3、顶部设有刀铰的下部连接板如图4。通过支座系统各组成部分的装配式连接，形成整个试验加载固定装置。

可利用四边𠃍形夹具与被实验矩形钢管相接触，可调节连接螺栓的紧固程度，实现固定不同尺寸矩形钢管的目的。𠃍形夹具可调节相对位置，通过改变长螺栓杆的相对位置12，调整所连接钢管与夹具的相对位置，进而实现轴心受压和定量偏心受压的目的。

构件固定连接底板的带槽连接板21可与螺栓杆12通过螺栓拧紧相互连接，为𠃍形钢板11提供向内的推力，加强钢管固定的稳定性。

中间板上下表面均设有凹槽，且凹槽方向正交，上表面凹槽与固定连接底板底部刀铰24配合形成一个方向的铰接连接。

下部连接板置于中间板之下，下部连接板的顶部刀铰42方向与固定连接底板的底部刀铰34方向正交，顶部刀铰42与中间板3下表面凹槽配合形成另一个方向的铰接连接，进而实现双向铰接的目的。

下部连接板的长螺栓杆43与中间板侧圆耳32、固定连接底板侧圆耳23配合，实现连接底板、中间板和连接底板的临时固定，侧圆耳孔直径大于栓杆直径，栓杆螺母直径大于侧圆耳孔直径，构件安装时通过拧紧螺母确保安装时支座的稳定性，加载试验时，通过放松螺母拧紧程度，实现刀铰支座自由转动，同时保证试验的安全。

固定连接底板的上部带槽连接板21为未封闭的滑道，使得螺栓杆12能够从上部直接放入槽内，减小了安装的难度。

下部连接板边缘开有固定间距的螺栓孔，通过高强螺栓可与不同宽度反力架等加载系统进行连接固定，并可调整整体支座装置的位置。

以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明总体思路的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

最后说明的是，以上实例仅用于说明本发明的技术方案而非限制。