[发明专利]一种单向支座剪力测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及剪力测量装置，具体的说是涉及一种能测量动力过程中固端支座 或铰接支座处单向支座剪力的测量装置，以及利用该装置进行单向支座剪力测量 的方法。

背景技术

近年来，实时耦联动力试验方法得到了快速发展。实时耦联动力试验方法是 一种新型结构动力试验方法，测量支座处水平剪力是这种实验方法常用的一项技 术要求。目前，公知的测量支座剪力的方法是应变测量法。该方法仅适用于支座 处局部应变便于测得的弹性杆件结构，测量器材包括：顶部荷载施加装置、金属 应变片、导线、数据采集终端。金属应变片贴在支座处杆件的两侧，用导线连接 到数据采集终端。当结构在动力荷载作用下发生变形，金属应变片测出支座处的 局部应力，传给数据采集终端。采集若干组数据，拟合得出应力应变曲线。在实 际的试验中测出应变，在该曲线上反求出应力，继而算出支座剪力。

发明内容

为了克服现有的应变测量方法适用条件有限、标定过程太过繁琐、工作量大 的不足，本发明专利提供一种单向支座剪力测量装置。

本发明采用的第一种技术方案为：两根平行的线性滑轨固定在底板上，滑块 固定在顶板的背面，且滑块与线性滑轨配合，使顶板沿线性滑轨做水平运动，以 去掉水平方向的单向约束；承力钢板竖直固定在底板上，且线性滑轨与承力钢板 垂直；金属棒水平安装，金属棒的两端分别与顶板侧面、承力钢板连接，顶板沿 线性滑轨水平运动，通过测量金属棒的应变，计算出金属棒的轴力求得支座剪力； 加速度计置于与安装金属棒的顶板侧面相对的侧面；金属棒的中部贴有应变片， 应变信号通过导线传入数据采集系统。

使用第一种技术方案所述的单向支座剪力测量装置进行单向支座剪力测量 的方法，包括以下步骤：

(1)将所述单向支座剪力测量装置安装在待测模型和原支座之间，待测模 型固定于顶板上，底板固定于原支座上；

(2)通过应变片测出金属棒的形变量ε₁，通过加速度计测出顶板的加速度a， 测量金属棒的横截面积A和顶板的质量m；

(3)通过公式F_剪1＝EAε₁+ma+μmg，即可得到单向支座剪力F_剪1，其中E为 金属棒的弹性模量，μ为滑块与线性滑轨之间的摩擦系数。

本发明的第二种技术方案为：两根平行的线性滑轨固定在底板上，滑块固定 在顶板的背面，且滑块与线性滑轨配合，使顶板沿线性滑轨做水平运动；承力钢 板为倒置的“L”形，竖直固定在底板上，且线性滑轨与承力钢板垂直；金属棒 采用竖直安装方式，顶板靠近承力钢板的一侧设置两个不完整的圆形孔洞，所述 圆形孔洞的圆心角大于180°且小于330°，同时所述圆形孔洞的半径等于所述金 属棒的半径；金属棒穿过顶板上的孔洞，其上端与承力钢板固定连接，下端与底 板固定连接；金属棒的中部一部分位于顶板的不完整圆形孔洞内，另一部分凸出， 在金属棒凸出的部分粘贴应变片；顶板沿线性滑轨水平运动，通过测量金属棒的 应变，计算出金属棒的剪力求得支座剪力。

所述顶板上不完整圆形孔洞的圆心角为240°-300°。

使用第二种技术方案所述的单向支座剪力测量装置进行单向支座剪力测量 的方法，包括以下步骤：

(1)按上述技术方案中的记载安装金属棒；

(2)通过应变片测出金属棒的形变量ε₂，通过加速度计测出顶板的加速度a， 测量金属棒的横截面积A、长度l、直径d和顶板的质量m；

(3)通过公式即可得到单向支座剪力F_剪2，其中E为 金属棒的弹性模量，μ为滑块与线性滑轨之间的摩擦系数。

本发明的第三种技术方案为：两根平行的线性滑轨固定在底板上，滑块固定 在顶板的背面，且滑块与线性滑轨配合，使顶板沿线性滑轨做水平运动；金属棒 竖直安装，金属棒的上端固定在顶板的下表面，下端固定在底板的上表面，应变 片贴在金属棒的底部形变最大处；顶板沿线性滑轨水平运动，通过测量金属棒的 应变，计算出金属棒的剪力求得支座剪力。

使用第三种技术方案所述的单向支座剪力测量装置进行单向支座剪力测量 的方法与第二种技术方案的单向支座剪力测量方法相同

以上三种技术方案中，所述顶板与底板之间还采用滚珠或滑移支座方式代替 滑轨方式，从而去掉顶板在水平方向的单向约束。