[发明专利]铰接边界条件轴心受压金属构件试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种铰接边界条件轴心受压金属构件试验装置及试验方法，试验装置包括有位于上方的水平设置的正方形厚钢板，及位于下方的水平设置的长方形薄钢板，正方形厚钢板底面中间连接有较大的楔形钢块，较大的楔形钢块的顶端开有贯通的三角形凹槽；长方形薄钢板两侧各开有贯通的长方形扁平凹槽，长方形薄钢板顶面中间连接有较小的楔形钢块，较小的楔形钢块的截面形状与较大的楔形钢块顶端的三角形凹槽的截面形状相契合；试验方法配合万能试验机，可实现对铰接边界条件轴心受压金属构件初始偏心距的准确测量。

技术领域

本发明涉及金属试验装置及方法领域，具体是一种铰接边界条件轴心受压金属构件试验装置及试验方法。

背景技术

众所周知，铰接连接是建筑结构中最常用到的边界条件之一，尤其是对于受压构件，能使得其计算长度与物理长度保持一致，从而有利于研究受压构件长细比对其力学性能的影响，因而在结构试验中得到了广泛的应用。然而，如何在结构试验中正确有效的模拟铰接边界条件，特别是针对轴心受压金属构件，如何保证外加荷载通过构件的形心而不产生任何的偏心弯矩，却并不是一个简单的问题。目前，在国内进行的诸多铰接边界条件金属构件轴心受压试验中，通常是简单的将受压构件两端的荷载作用点进行几何对中，并没有考虑由于金属构件的初始几何缺陷导致的在预加载阶段金属构件的形心截面产生的侧向变形，使得外加荷载无法通过构件的形心，从而对构件产生不可忽略的偏心弯矩，其结果是使得轴心受压构件在试验初期就变成了偏心受压构件，导致试验结果偏小，造成结构分析和设计过于保守。

发明内容

本发明的目的是提供一种铰接边界条件轴心受压金属构件试验装置及试验方法，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

铰接边界条件轴心受压金属构件试验装置，其特征在于：包括有位于上方的水平设置的正方形厚钢板，及位于下方的水平设置的长方形薄钢板，长方形薄钢板平面尺寸大于正方形厚钢板，所述正方形厚钢板底面中间连接有较大的楔形钢块，较大的楔形钢块与正方形厚钢板的轴线相重合，较大的楔形钢块的顶端开有贯通的三角形凹槽，三角形凹槽平行于长方形薄钢板的短边；所述长方形薄钢板两侧沿长边方向各开有贯通的长方形扁平凹槽，长方形扁平凹槽平行于长方形薄钢板长边，长方形薄钢板顶面中间连接有与长方形扁平凹槽相垂直的较小的楔形钢块，较小的楔形钢块的截面形状与较大的楔形钢块顶端的三角形凹槽的截面形状相契合，但尺寸略大。

一种铰接边界条件轴心受压金属构件试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、首先将一对试验装置的上部连接有较大楔形钢块的正方形厚钢板分别安装于万能试验机的上方和下方，采用激光投线仪使得安装于万能试验机上方和下方的较大楔形钢块的轴线相重合，然后将下部连接有较小的楔形钢块的长方形薄钢板与金属构件的两端固定在一起，使得较小的楔形钢块的轴线位于金属构件的截面形心处；

（2）、试验前，将连接有长方形薄钢板的金属构件放置于万能试验机上，使得固定于金属构件底端的较小的楔形钢块的尖端正好坐落在安装于万能试验机下方的较大的楔形钢块顶端的三角形凹槽中；

（3）、开启万能试验机，固定安装于万能试验机上方的较大的楔形钢块，缓慢升高安装于试验机下方的较大的楔形钢块，使得坐落于较大的楔形钢块顶端的三角形凹槽中的金属构件与安装于万能试验机上方的较大的楔形钢块逐渐靠拢，直到固定于金属构件顶端的较小的楔形钢块的尖端正好接触到安装于万能试验机上方的较大的楔形钢块顶端的三角形凹槽中，暂停万能试验机；

（4）、然后在金属构件的形心截面处沿着固定于两端的长方形薄钢板的长边方向安装1个垂直于金属构件表面的位移传感器，用来测量预加载阶段金属构件形心截面处的侧向变形，在金属构件的形心截面处沿着固定于两端的长方形薄钢板的短边方向两侧表面分别布置4个电阻应变片，用来测量预加载阶段金属构件形心截面处的应变，并将位移传感器和电阻应变片分别连接数据采集仪；