一种模拟施加侧向集中力的加载装置及试验方法

本发明涉及模拟侧压力试验加载，具体的说，及了一种模拟施加侧向集中力的加载装置及试验方法。

背景技术：

1、散装粮食楼房仓不同于其它仓储式建筑，在实际运维过程中，存在装粮高度高、粮食堆载大的特点，使得楼房仓节点区梁、柱不仅承受竖向荷载，还需要承受粮食散体产生的侧向压力，与普通框架结构节点受力存在明显区别。

2、因此，在楼房仓相关构件拟受力试验开展过程中，对于侧压力的施加始终是困扰大家的一个难题。其中，尤其针对模拟地震等自然灾害下的水平向低周反复荷载往复运动的状态更加难以模拟。

3、目前已知的现有技术中，如申请号为202111324672.4，名称为：一种装配式建筑多通道协调加载分析试验设备的发明专利，提供了对墙体厚度方向的静态力的模拟试验，其没有针对墙面的试验装置和方法，更没有模拟动态状态下的试验装置和方法。

4、由于现有技术中没有可以借鉴或转用的现有技术可实施，为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种能够实现侧向集中力的施加、只需要一套作动器驱动、具备跟随平面内低周反复载荷往复运动能力的模拟施加侧向集中力的加载装置及试验方法。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种模拟施加侧向集中力的加载装置，包括支撑框架、可拆卸力加载模块和水平滑动机构；

3、所述支撑框架的后端为作动器加载端，所述支撑框架的前端设置有水平延伸、垂直布置的滑动轨道；

4、所述水平滑动机构的主体部分可水平滑动的安装在所述滑动轨道内，所述水平滑动机构主体部分的前端设置有安装基座；

5、所述可拆卸力加载模块可拆卸的安装于所述水平滑动机构的安装基座中，所述可拆卸力加载模块的力加载端为施力接触点或施力接触线或施力接触面。

6、基上所述，所述滑动轨道包括开设有水平滑动轨道的水平支撑横梁，所述水平滑动轨道的开口向前端且水平设置，所述水平滑动轨道的两侧壁之间安装若干组垂直布置的竖向滚轴滑轮，所述竖向滚轴滑轮的轮面超出水平滑动轨道的前端开口边界以形成滚动支撑面；

7、所述水平滑动机构的主体部分包括第一滑动槽和第二滑动槽，所述第一滑动槽和第二滑动槽的顶部下端和底端上端各安装有一组水平向滚轴滑轮，所述第一滑动槽和第二滑动槽扣合在所述水平支撑横梁的前端和后端，所述第一滑动槽和第二滑动槽的顶部之间、底部之间通过对穿螺栓螺母结构锁定，所述第一滑动槽和第二滑动槽顶部和底部的水平向滚轴滑轮分别与水平支撑横梁的顶面和底面滚动配合。

8、基上所述，所述安装基座的前端面上设置有限位卡槽，所述可拆卸力加载模块的尾端安装于所述限位卡槽中并通过限位销锁定。

9、基上所述，所述可拆卸力加载模块包括力加载端、连接体和连接端板，所述连接端板作为可拆卸力加载模块的尾端卡入所述限位卡槽，所述力加载端安装于连接体的前端，所述连接体为压缩弹簧或刚性连接体。

10、基上所述，所述安装基座的前端面为水平布置的t形安装槽，所述t形安装槽的两端敞口，所述可拆卸力加载模块的尾端可水平移动的安装在所述t形安装槽中。

11、基上所述，所述可拆卸力加载模块包括力加载端、至少一个连接体和至少一个连接端板，所述连接端板作为可拆卸力加载模块的尾端卡入所述t形安装槽内并可水平调整位置；

12、所述力加载端安装于所述连接体的前端，在多于一个连接体时，所述力加载端分别与每个连接体连接；

13、所述连接体为刚性连接体或压缩弹簧。

14、基上所述，所述支撑框架包括支撑端板、第一支撑槽钢、第二支撑槽钢和所述水平支撑横梁合围构成的封闭框架，所述第一支撑槽钢和第二支撑槽钢分别用于连接支撑端板和水平支撑横梁的两端，所述第一支撑槽钢和第二支撑槽钢的位置对称，所述支撑端板和水平支撑横梁的垂直中心线重合，所述支撑端板的长度小于水平支撑横梁的长度。

15、一种模拟施加侧向集中力的试验方法，包括所述的模拟施加侧向集中力的加载装置，通过以下步骤实施：

16、步骤1）将所述模拟施加侧向集中力的加载装置安装于作动器上，调整水平滑动机构使可拆卸力加载模块的力加载端与试件加载位置完全对中并固定；

17、步骤2）先通过作动器施加较小的推力，保证所述的模拟施加侧向集中力的加载装置中的各个零部件之间以及与试件之间可以正常传递力；

18、步骤3）按照预设加载方案，采用作动器分级施加推力，直至推力到达预设值；

19、步骤4）对试件施加轴向压力，所述轴向压力的作用方向垂直于所述推力的作用方向；

20、步骤5）对试件施加平面内低周往复载荷，并记录试件的受力数值变化。

21、本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明具有以下优点：

22、1.本发明设计了一套通过作动器、水平滑动机构和可拆卸力加载模块对试件的具体位置进行侧向集中力施加的加载装置，可灵活的适用于多种需要侧向力试验的场景。

23、2.通过水平滑动机构的设计，可以实现跟随试件在平面内做水平向低周往复运动的真实模拟，而且能够保障平面外提供的侧向压力恒定不变。

24、3.通过替换刚性连接件的种类，或改变压过弹簧的刚度系数，同时并联设置多组单个加载装置，可以实现单个构件不同位置侧向集中力的施加，且只需要一套作动器即可完成荷载的施加，十分方便。

25、4.本发明制作成本低、可靠性高、安装简单；加载装置本身通过能够与实验室作动器加载端板连接，不需要试验场地其他固定设备，能够通过极少的资源来完成试验构件的加载。

26、5.其现实意义用于模拟地震等自然灾害作用下的梁、柱、墙体在发生低周往复运动时，堆积的粮食对这些结构的侧面所施加的侧向集中压力的变化，解决传统静态施压的试验系统所不能解决的技术问题。

技术特征：

1.一种模拟施加侧向集中力的加载装置，其特征在于：包括支撑框架、可拆卸力加载模块和水平滑动机构；

2.根据权利要求1所述的模拟施加侧向集中力的加载装置，其特征在于：所述滑动轨道包括开设有水平滑动轨道的水平支撑横梁，所述水平滑动轨道的开口向前端且水平设置，所述水平滑动轨道的两侧壁之间安装若干组垂直布置的竖向滚轴滑轮，各所述竖向滚轴滑轮的轮面超出水平滑动轨道的前端开口边界以形成滚动支撑面；

3.根据权利要求2所述的模拟施加侧向集中力的加载装置，其特征在于：所述安装基座的前端面上设置有限位卡槽，所述可拆卸力加载模块的尾端安装于所述限位卡槽中并通过限位销锁定。

4.根据权利要求3所述的模拟施加侧向集中力的加载装置，其特征在于：所述可拆卸力加载模块包括力加载端、连接体和连接端板，所述连接端板作为可拆卸力加载模块的尾端卡入所述限位卡槽，所述力加载端安装于连接体的前端，所述连接体为压缩弹簧或刚性连接体。

5.根据权利要求2所述的模拟施加侧向集中力的加载装置，其特征在于：所述安装基座的前端面为水平布置的t形安装槽，所述t形安装槽的两端敞口，所述可拆卸力加载模块的尾端可在所述的t形安装槽中水平移动。

6.根据权利要求5所述的模拟施加侧向集中力的加载装置，其特征在于：所述可拆卸力加载模块包括力加载端、至少一个连接体和至少一个连接端板，所述连接端板作为可拆卸力加载模块的尾端卡入所述t形安装槽内并可水平调整位置；

7.根据权利要求2-6任一项所述的模拟施加侧向集中力的加载装置，其特征在于：所述支撑框架包括支撑端板、第一支撑槽钢、第二支撑槽钢和所述水平支撑横梁合围构成的封闭框架，所述第一支撑槽钢和第二支撑槽钢分别用于连接支撑端板和水平支撑横梁的两端，所述第一支撑槽钢和第二支撑槽钢的位置对称，所述支撑端板和水平支撑横梁的垂直中心线重合，所述支撑端板的长度小于水平支撑横梁的长度。

8.一种模拟施加侧向集中力的试验方法，其特征在于：包括权利要求1-7任一项所述的模拟施加侧向集中力的加载装置，通过以下步骤实施：

技术总结
本发明提供了一种模拟施加侧向集中力的加载装置和试验方法，包括支撑框架、可拆卸力加载模块和水平滑动机构；所述支撑框架的后端与作动器加载端连接，所述支撑框架的前端设置有水平延伸、垂直布置的滑动轨道；所述水平滑动机构的主体部分在所述滑动轨道内可实现水平向滑动，所述水平滑动机构主体部分的前端设置有安装基座；所述可拆卸力加载模块安装于所述水平滑动机构的安装基座中，所述可拆卸力加载模块的力加载端为施力接触点或施力接触线或施力接触面。该装置及试验方法只需要一套作动器驱动，既能够实现多点位侧向集中力的施加，且具备跟随平面内低周反复载荷进行往复或左右运动能力的优点。

技术研发人员：赵金全,许振华,丁永刚,蒋静静,任国旗,许启铿,刘强,王一帆,刘俊平
受保护的技术使用者：河南工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17