一種用於建築結構節點試驗的球形全方位加載裝置的製作方法

2023-10-05 13:49:29 2

專利名稱：一種用於建築結構節點試驗的球形全方位加載裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於建築結構節點試驗的球形全方位加載裝置，更具體地說，涉及一種在結構節點試驗中，對試件進行空間全方位加載、自動調整加載方位、自動數據採集的球形反力架及配套裝置。
背景技術：
隨著建築結構技術的發展，越來越多的創新結構體系被應用於實際結構工程中，相應的建築結構節點形式也愈加空間多樣化。對於此類結構，節點的安全度往往是保證整體結構安全度的關鍵，因為節點的破壞往往直接導致整個結構的破壞。通常結構節點強度的分析，除了必要的理論計算外還需要依靠足尺或大比例試件試驗數據來進行驗證。對於連接杆件較多、承受荷載較大的建築結構節點，在對其進行加載的過程中，必須有一個滿足要求的加載架與加載系統。反力架作為一種早期的施加荷載的設施由來已久，世界各國對其應用都較為普遍。早期的加載反力架都以平面內加載為主，國內多所高校都製作有類似的裝置，比如同濟大學製作了可承受4000kN荷載的矩形平面內加載框架。為了更加適合平面內結構節點的多方位加載試驗，日本東京大學奧村研究室以及哈爾濱工業大學都設計製作了圓環形平面加載反力架。隨著建築結構形式的豐富和發展，越來越多的結構節點試驗要求實現空間三維全方位加載。目前現有的節點加載反力架裝置與技術，其缺陷主要表現為以下幾點I、現有加載反力裝置對於平面內的加載比較容易,對於空間多角度的加載比較困難。2、現有的加載反力裝置以及輔助構件通用性差，為了完成節點空間多向加載試 驗，都是根據該特定的節點試件進行設計，試驗完成後基本報廢，無法重複使用，造成極大的資源浪費。3.現有加載系統在同步自動加載與數據採集技術上還相對比較落後，一般需要多人分別對加載千斤頂進行操作。

實用新型內容本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種用於建築結構節點試驗的球形全方位加載裝置。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的一種球形全方位加載裝置，它包括球形鋼製反力架、加載定位調整輪軌系統、千斤頂液壓伺服加載系統和主控臺；其中，所述加載定位調整輪軌系統安裝於球形鋼製反力架內部，千斤頂液壓伺服加載系統安裝於加載定位調整輪軌系統上，主控臺分別與加載定位調整輪軌系統和千斤頂液壓伺服加載系統相連。進一步地，所述鋼製反力架包括反力架主體結構、反力架門洞、運輸輪軌、運輸小車和試件臺座；運輸輪軌和試件臺座均安裝於反力架主體結構上，運輸小車在運輸輪軌上移動；反力架門洞在運輸輪軌上移動，與反力架主體結構活動連接。進一步地，所述加載定位調整輪軌系統包括兩根中心定位軸、環向軌道和兩個徑向軌道轉動軸環、若干個徑向軌道、徑向軌道傳動裝置和千斤頂傳動裝置；所述兩根中心定位軸分別安裝於反力架主體結構的頂部和底部，環向軌道安裝於反力架主體結構的底部，兩個徑向軌道轉動軸環分別以轉動方式安裝於兩根中心定位軸上，所有徑向軌道的上下部位均分別與兩個徑向軌道轉動軸環連接，每個徑向軌道的底部均連接一個徑向軌道傳動轉置，徑向軌道傳動轉置與環向軌道活動連接，每個徑向軌道上均活動連接一個千斤頂傳動
>J-U ρ α裝直。進一步地，所述千斤頂液壓伺服加載系統包括油泵和千斤頂；油泵一端與主控臺連接，另一端與千斤頂連接，千斤頂安裝於千斤頂傳動裝置上。本實用新型與現有技術相比較具有的有益效果I.設計製作了一種球形的反力架結構形式，並通過輪軌進行空間加載定位、結合液壓控制加載技術與數據採集技術實現了節點試件的空間全方位加載與數據採集。2.適用於所有不同類型建築結構節點的空間全方位加載要求，不再需要根據每一種節點試驗加工特定的輔助構件，並且本實用新型裝置可長期重複使用。
以下結合附圖對本實用新型專利作詳細說明圖I是球形全方位加載裝置示意圖；圖2是球形反力架主體鋼結構示意圖；圖3是球形反力架內部輪軌系統示意圖；圖4是主控臺控制試驗加載流程圖；圖中球形鋼製反力架主體結構I、反力架門洞2、試件運輸輪軌3、運輸小車4、試件臺座5、中心定位軸6、環向軌道7、徑向軌道8、徑向軌道轉動軸環9、徑向軌道傳動裝置10、千斤頂傳動裝置11、油泵12、千斤頂13、主控臺14、節點試件15。
具體實施方式
如圖所示，本實用新型球形全方位加載裝置包括球形鋼製反力架、加載定位調整輪軌系統、千斤頂液壓伺服加載系統和主控臺。加載定位調整輪軌系統安裝於球形鋼製反力架內部，千斤頂液壓伺服加載系統安裝於加載定位調整輪軌系統上，主控臺分別與加載定位調整輪軌系統和千斤頂液壓伺服加載系統相連。其中，鋼製反力架包括反力架主體結構I、反力架門洞2、運輸輪軌3、運輸小車4、試件臺座5 ;運輸輪軌3和試件臺座5均安裝於反力架主體結構I上，運輸小車4在運輸輪軌3上移動，反力架門洞2在運輸輪軌3上移動，與反力架主體結構I活動連接。加載定位調整輪軌系統包括兩根中心定位軸6、環向軌道7、兩個徑向軌道轉動軸環9、若干個徑向軌道8、徑向軌道傳動裝置10和千斤頂傳動裝置11 ;兩根中心定位軸6分別安裝於反力架主體結構I的頂部和底部，環向軌道7安裝於反力架主體結構I的底部，兩個徑向軌道轉動軸環9分別以轉動方式安裝於兩根中心定位軸6上，所有徑向軌道8的上下部位均分別與兩個徑向軌道轉動軸環9連接，每個徑向軌道8的底部均連接一個徑向軌道傳動轉置10，徑向軌道傳動轉置10與環向軌道7活動連接，每個徑向軌道8上均活動連接一個千斤頂傳動裝置U。千斤頂液壓伺服加載系統包括油泵12和千斤頂13 ;油泵12 —端與主控臺14連接，另一端與千斤頂13連接，千斤頂13安裝於千斤頂傳動裝置11上。主控臺14通過計算機，編程實現門洞開閉、試件運輸、千斤頂定位控制、千斤頂加載控制、試驗數據採集等功能，具體工作流程如圖4所示。本實用新型的具體實施方式
如下如

圖1、2、3所示，首先，由吊車將建築結構節點試件15吊置於運輸小車4，並通過運輸輪軌3，經反力架門洞2運輸進入反力架主體結構I中，卸載後，安裝固定於試件臺座5，運輸小車4隨後退出反力架主體結構I外，反力架門洞2關閉，關閉後，反力架主體結構I與反力架門洞2共同組成一個由肋環形鋼板構成的內部中空的鋼結構球體，便於千斤頂承受加載反力與調整加載方位。然後，根據節點形式確定的加載方位，由加載方位調整輪軌系統控制徑向軌道傳動裝置10牽引徑向軌道8沿環向軌 道7移動，從而使整條徑向軌道8通過徑向軌道轉動軸環9圍繞中心定位軸6轉動，以確保千斤頂13水平面就位，同樣控制千斤頂傳動裝置11帶動千斤頂13在徑向軌道8上移動，以確保千斤頂13豎平面就位，通過此操作，使所有千斤頂13準確就位於最終加載位置 』最後，當所有千斤頂13準確就位後，根據試驗加載方案所確定的加載量級與加載步驟，由千斤頂液壓伺服加載系統控制油泵12，對所有千斤頂13進行加載控制，同時進行試驗數據的採樣工作。在整個試驗過程中，所有運輸、定位、加載及採集工作的操作控制，均集中於主控臺14位置進行。本實用新型的提出，實現了在空間複雜節點的加載試驗中，根據不同建築結構節點的加載方位，對所有千斤頂進行靈活方便的定位調整，無需加工任何輔助構件，並同時實現了千斤頂的自動加載控制及數據採集，解決了目前鋼結構節點加載試驗中存在的普遍問題。
權利要求1.一種用於建築結構節點試驗的球形全方位加載裝置，其特徵在於，它包括球形鋼製反力架、加載定位調整輪軌系統、千斤頂液壓伺服加載系統和主控臺；其中，所述加載定位調整輪軌系統安裝於球形鋼製反力架內部，千斤頂液壓伺服加載系統安裝於加載定位調整輪軌系統上，主控臺分別與加載定位調整輪軌系統和千斤頂液壓伺服加載系統相連。
2.根據權利要求I所述用於建築結構節點試驗的球形全方位加載裝置，其特徵在幹，所述鋼製反力架包括反力架主體結構(I)、反力架門洞(2)、運輸輪軌(3、運輸小車(4)和試件臺座(5);運輸輪軌(3)和試件臺座(5)均安裝於反カ架主體結構(I)上，運輸小車(4)在運輸輪軌(3)上移動；反カ架門洞(2)在運輸輪軌(3)上移動，與反力架主體結構(I)活動連接。
3.根據權利要求I所述用於建築結構節點試驗的球形全方位加載裝置，其特徵在幹，所述加載定位調整輪軌系統包括兩根中心定位軸(6)、環向軌道(7)和兩個徑向軌道轉動軸環(9)、若干個徑向軌道(8)、徑向軌道傳動裝置(10)和千斤頂傳動裝置(11);所述兩根中心定位軸(6)分別安裝於反カ架主體結構(I)的頂部和底部，環向軌道(7)安裝於反カ架主體結構(I)的底部，兩個徑向軌道轉動軸環(9)分別以轉動方式安裝於兩根中心定位軸(6)上，所有徑向軌道(8)的上下部位均分別與兩個徑向軌道轉動軸環(9)連接，每個徑向軌道(8)的底部均連接ー個徑向軌道傳動轉置(10)，徑向軌道傳動轉置(10)與環向軌道(7 )活動連接，每個徑向軌道(8 )上均活動連接一個千斤頂傳動裝置(11)。
4.根據權利要求I所述用於建築結構節點試驗的球形全方位加載裝置，其特徵在幹，所述千斤頂液壓伺服加載系統包括油泵(12)和千斤頂(13);油泵(12) —端與主控臺(14)連接，另一端與千斤頂(13)連接，千斤頂(13)安裝於千斤頂傳動裝置(11)上。
專利摘要本實用新型公開了一種用於建築結構節點試驗的球形全方位加載裝置,包括球形鋼結構反力架、加載定位調整輪軌系統、千斤頂液壓伺服加載系統和主控臺；本實用新型通過輪軌進行空間加載定位、結合液壓控制加載技術與數據採集技術實現了節點試件的空間全方位加載與數據採集；本實用新型適用於所有不同類型建築結構節點的空間全方位加載要求，不再需要根據每一種節點試驗加工特定的輔助構件，並且本實用新型裝置可長期重複使用。
文檔編號G01M99/00GK202631273SQ20112056715
公開日2012年12月26日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者羅堯治, 董石麟, 肖南, 蘇亮, 沈雁彬 申請人:浙江大學