古建筑木柱倾覆变形加载测量装置及其加载测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种古建筑木柱倾覆变形加载测量装置及其测量方法。
【背景技术】
[0002]柱子整体倾覆一直是古建筑木结构中不可避免而且普遍存在的问题。研究现实柱子倾覆变形对研究古木建筑的影响则显得十分重要。但在现实中，将一在役古建筑现场进行推覆加载并不现实，而实验室传统的倾斜加载方式很难重现现实古木建筑中柱子倾覆的变形状况:一方面，由于真实古建筑柱子底部和柱础石是相互隔断的，过大的倾斜角度会很快导致柱子发生侧翻或者失稳，因此每级加载的倾斜角度十分微小。另一方面传统加载方式中柱顶上部的轴压力是通过千斤顶来施加的，这样上部的轴压力在柱子倾斜过程中会对柱子产生平面内弯矩和二阶效应而使其无法保持稳定。由于传统加载方式中柱子底部通常采用铰接或者刚接，因此上述问题并不存在，但与现实中柱础石和柱子隔断的边界条件并不相符。
【发明内容】
[0003]鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种古建筑木柱倾覆变形加载测量装置及其测量方法，不仅能够反应真实古建筑木柱底隔断的边界条件，又能在保持古建筑木柱倾斜过程中稳定的古建筑木柱倾覆变形的加载测量装置。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是:一种古建筑木柱倾覆变形加载测量装置，包括用以固定竖直放置的被测量古建筑木柱底端的混凝土承台、以及用以套设在被测量古建筑木柱顶端的钢套筒，所述钢套筒外周壁沿周向间隔均布有若干个拉环，每一拉环上均绑定、牵引出用以校准的上钢绞线，所述上钢绞线与力传感器、下钢绞线、拉伸弹簧、校准螺杆从上到下依次顺序连接，所述校准螺杆上套设有用以将其锚接在地锚洞内的螺母；还包括用以牵引被测量古建筑木柱往倾覆方向发生倾斜转动的加载钢绞线、分别设置在被测量古建筑木柱柱身两侧的平板、至少一个垂直于平板工作面设置的第一千分表、以及架设在被测量古建筑木柱柱头处的第二千分表，所述平板的工作面、第二千分表的工作方向均与倾覆方向相平行。
[0005]优选的，所述平板工作面上垂直设置有三个第一千分表，且所述三个第一千分表沿平板工作面水平均匀间隔布置。
[0006]优选的，所述平板采用有机玻璃板。
[0007]优选的，所述混凝土承台为整浇筑混凝土承台，所述混凝土承台经地锚螺杆固定于地面。
[0008]—种古建筑木柱倾覆变形加载测量装置的加载测量方法，包括上述所述任一种古建筑木柱倾覆变形加载测量装置，包含以下步骤:
(1)将被测量古建筑木柱平稳地竖直放置于混凝土承台上，所述混凝土承台经地锚螺杆固定于地面，并在被测量古建筑木柱周边加上临时侧向支撑保证其不会在安装、校准过程中发生倾覆，将若干个拉环均匀地焊接在钢套筒外侧壁上，并将所述钢套筒套设在被测量古建筑木柱顶端；
(2)将所述上钢绞线首端绑定在各拉环上，所述上钢绞线末端与力传感器一工作端绑定连接，所述力传感器另一工作端与用以校准的下钢绞线首端绑定连接，所述下钢绞线末端与拉伸弹簧一工作端绑定连接，所述拉伸弹簧另一工作端与校准螺杆首端焊接，所述校准螺杆经螺母锚接固定在地锚洞内；
(3)调节校准螺杆，通过拉伸弹簧来对上、下钢绞线施加拉伸应力，并通过力传感器读取出所施加的拉力读数，当所有力传感器的数据一致时，即认为被测量古建筑木柱达到平衡状态，此时拆掉被测量古建筑木柱周围的临时侧向支撑，并通过上钢绞线与被测量古建筑木柱所成的角度、以及力传感器的读数可以计算出被测量古建筑木柱所承受的竖向拉力即为柱顶轴力；
(4)确定被测量古建筑木柱的倾覆方向，在被测量古建筑木柱柱身两侧分别贴上一平板，所述平板工作面与倾覆方向相平行，并在所述平板工作面上垂直设置有三个第一千分表，且所述三个第一千分表沿平板工作面水平均匀间隔布置，在被测量古建筑木柱倾覆过程中，通过读取第一千分表的读数可以推导出被测量古建筑木柱扭转和平面外倾斜的角度，判断被测量古建筑木柱的倾覆方向是否发生偏转；
(5)加载开始时，选取一与倾覆方向相平行的拉环，并在所述拉环上额外绑定一根钢绞线作为加载钢绞线，并在被测量古建筑木柱柱头处架设一第二千分表来读取被测量古建筑木柱柱头的水平倾斜量，所述第二千分表的工作方向也与倾覆方向相平行，通过牵引所述加载钢绞线来达到被测量古建筑木柱倾覆的加载。
[0009]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:本发明采用钢绞线拉伸的方法代替传统柱头千斤顶轴压力的加载方式，既能够能够在实验室条件下真实反应柱底隔断的边界条件，又能在保持被测量古建筑木柱倾斜在整体稳定的状态下实现真实古建筑木结构倾覆变形，加载幅值精度高，人工操作简单，无大型场地要求。
[0010]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细的说明。
【附图说明】
[0011]图1为本发明实施例构造的主视示意图。
[0012]图2为本发明实施例构造的俯视示意图。
[0013]图中:1-被测量古建筑木柱，2-混凝土承台，3-钢套筒，4-拉环，5-上钢绞线，6-力传感器，7-下钢绞线，8-拉伸弹簧，9-校准螺杆，10-螺母，11-加载钢绞线，12-平板，13-第一千分表，14-第二千分表，15-地销螺杆。
【具体实施方式】
[0014]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
[0015]如图1~2所示，一种古建筑木柱倾覆变形加载测量装置，包括用以固定竖直放置的被测量古建筑木柱1底端的混凝土承台2、以及用以套设在被测量古建筑木柱1顶端的钢套筒3，所述钢套筒3外周壁沿周向间隔均布有若干个拉环4，所述拉环4的个数优选八个，并不局限于此，每一拉环4上均绑定、牵引出用以校准的上钢绞线5，所述上钢绞线5末端与力传感器6 —工作端相连接，所述力传感器6另一工作端与下钢绞线7首端相连接，所述下钢绞线7末端与拉伸弹簧8 一工作端相连接，所述拉伸弹簧8另一工作端与校准螺杆9首端相连接，所述校准螺杆9上套设有用以将其锚接在地锚洞内的螺母10 ;还包括用以牵引被测量古建筑木柱1往倾覆方向发生倾斜转动的加载钢绞线11、分别设置在被测量古建筑木柱1柱身两侧的平板12、至少一个垂直于平板12工作面设置的第一千分表13、以及架设在被测量古建筑木柱1柱头处的第二千分表14，所述平板12的工作面、第二千分表14的工作方向均与倾覆方向相平行。
[0016]在本发明实施例中，所述平板12的工作面上垂直设置有三个第一千分表13，且所述三个第一千分表13沿平板12的工作面水平均匀间隔布置。
[0017]在本发明实施例中，所述平板12采用有机玻璃板。
[0018]在本发明实施例中