[发明专利]一种钢支撑轴力测试装置及其测试方法

权利要求书

1.一种钢支撑轴力测试装置，其特征在于，由钢支撑连接板(1)、轴力计(2)、箱体(3)及墙体加强板(4)构成；

所述钢支撑连接板(1)为一块完整的圆形钢板，以钢支撑连接板(1)中心为对称中心均匀设置至少三个轴力计(2)，其与钢支撑连接板(1)作焊接固定；钢支撑连接板(1)与钢支撑经螺栓(8)连接；

所述轴力计(2)固定在轴力计支座(21)上，与墙体加强板(4)接触。

2.如权利要求1所述的一种钢支撑轴力测试装置，其特征在于，所述箱体(3)由四块钢板组成与钢支撑连接板(1)作焊接固定；箱体(3)正前方设置线缆孔(31)，底部设置排水孔(32)，箱体顶部设置可开、闭盖板(33)。

3.如权利要求2所述的一种钢支撑轴力测试装置，其特征在于，所述箱体(3)长度比轴力计(2)长度短20mm～50mm；所述排水孔(32)直径为50mm；所述轴力计(2)直径50mm～200mm，其边缘与钢支撑连接板(1)边净距不少于50mm。

4.如权利要求1所述的一种钢支撑轴力测试装置的测试方法，其特征在于，有如下步骤：

步骤A.对每个轴力计(2)进行标定和初始测试，获得各个轴力计(2)的标定系数K和初始频率f₀；

步骤B.打开箱体顶部盖板(33)，将轴力计(2)放入轴力计支座(21)中固定，轴力计(2)测线从线缆孔(31)引出，关闭箱体顶部盖板(33)；

步骤C.将测试装置与钢支撑连接，进行现场安装；

步骤D.在钢支撑受力状态下，读取各个轴力计(2)的测试频率f；

步骤E.按下式计算单个轴力计(2)的测试轴力

其中，F——轴力计测试轴力；

f——轴力计测试频率；

f₀——轴力计初始频率；

K——轴力计标定系数；

本发明装置测试的钢支撑轴力计算：

N——钢支撑轴力值；

F_i——第i个轴力计测试轴力；

n——钢支撑测试断面轴力计总数；

步骤F.钢支撑偏心轴力计算

其中，钢支撑弯矩和偏心距计算通用公式：

轴力计承受压力作用，设第i个轴力计的计算轴力为Fi，轴力计位置与断面重心O的坐标为x_i，y_i，则测试装置所测的弯矩为：

钢支撑的轴力偏心距为：

从而，

基于同类型同规格的三个轴力计均匀、对称组成的测试装置，其钢支撑测试弯矩M和偏心距e的计算方法如下；

钢支撑轴力计分布断面：x轴为钢支撑横断面重心的水平轴，y轴为钢支撑横断面重心的竖直轴；若第一轴力计(2-1)与x轴的距离为y₁，第二轴力计(2-2)和第三轴力计(2-3)与x轴的距离分别为y₂、y₃；第一轴力计(2-1)、第二轴力计(2-2)和第三轴力计(2-3)与y轴的距离分别为x₁、x₂和x₃；第一轴力计(2-1)、第二轴力计(2-2)和第三轴力计(2-3)的测试轴力分别为F₁、F₂和F₃；

其中，弯矩值计算

x₁＝0

x₂＝x₃＝0.866y₁

y₂＝y₃＝0.5y₁

由上述弯矩计算通用公式，根据第一轴力计(2-1)、第二轴力计(2-2)和第三轴力计(2-3)的测试轴力，

x轴的弯矩值计算如下：

M_x＝F₁·y₁-(F₂+F₃)·y₂＝[F₁-0.5(F₂+F₃)]·y₁

y轴的弯矩值计算如下：

M_y＝(F₂-F₃)·x₂＝0.866(F₂-F₃)·y₁

断面的总弯矩计算值为：

其中，偏心距计算

由上述偏心距计算通用公式，根据钢支撑的弯矩M_x、M_y和M，钢支撑轴力N的偏心距计算值为：

其中，轴力测试装置的刚度计算：

轴力计受力面为圆形，若单个轴力计的主轴惯性矩为I₀，截面抵抗矩为W₀，回转半径为i₀，受压面积A₀，单个轴力计受力面直径为d

I₀＝0.049d⁴

W₀＝0.098d³

i₀＝0.25d

A₀＝0.785d²

三个轴力计(2)组成的轴力测试装置的x轴和y轴惯性矩I、截面抵抗矩W、回转半径i和受压面积A分别为：

A＝3A₀＝2.355d²。