[发明专利]一种平行组拼双拱面外失稳的实验加载装置及其方法

权利要求书

1.一种平行组拼双拱面外失稳的实验加载装置，用于平行组拼双拱拱圈的面外失稳实验，其特征在于，包括：刚性基础框架、支座、千斤顶底座调节块和拉压千斤顶；刚性基础框架包括竖直设置的两根立柱、安装在立柱下端的底梁和可移动安装在立柱上的反力梁，支座设置在底梁上端面，平行组拼双拱拱圈沿左右方向安放在支座上，反力梁上设置有五个千斤顶底座调节块，每个千斤顶底座调节块上均设置有始终平行于平行组拼双拱拱圈的圆弧径向的拉压千斤顶；

还包括滑动槽、滚轴和刚性楔块；滑动槽连接在千斤顶底座调节块的下部，刚性楔块连接在拉压千斤顶的上部，滑动槽内安装有可自由滚动的滚轴，刚性楔块位于滚轴下方；滑动槽的底面为斜槽面，刚性楔块的上表面为斜楔面，斜楔面与斜槽面相互平行，斜楔面和斜槽面均沿前后方向倾斜，滚轴在斜槽面上滚动；

斜槽面沿水平面的下方倾斜5°；

斜楔面沿水平面的上方倾斜5°；

实验加载装置还包括分配梁，分配梁上端套接拉压千斤顶，下端卡接于平行组拼双拱拱圈；

分配梁的上侧中间设有用于与拉压千斤顶的加载头套接的套接座，分配梁的下侧两端各设有一个用于卡住平行组拼双拱拱圈的圆弧凹槽，两个圆弧凹槽的距离等于平行组拼双拱拱圈的宽度，两个圆弧凹槽均布在套接座两侧；

五个拉压千斤顶分别设在平行组拼双拱拱圈的1/6、1/3和1/2跨处；

实验加载装置还包括两反力支架，反力支架上方于反力梁锚固，下方与底梁锚固；两反力支架分别位于平行组拼双拱拱圈的前后两侧，在反力支架上对应平行组拼双拱拱圈的位置处设有活动的螺杆；

实验加载装置还包括两防侧移顶杆，防侧移顶杆的一端连接在平行组拼双拱面拱圈的1/6跨处的拉压千斤顶所对应的千斤顶底座调节块的一侧，另一端可上下移动地连接在立柱上。

2.按照权利要求1所述的平行组拼双拱面外失稳的实验加载装置的加载方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）加载侧向力：使用螺杆对平行组拼双拱拱圈的拱顶施加面外载荷，把平行组拼双拱拱圈的缺陷的大小和方向统一化；

（2）预加载：使用ANSYS有限元软件计算模拟平行组拼双拱拱圈的实际情况，得出荷载位移曲线，预测平行组拼双拱拱圈的极限承载力和变形，预加载同时及时与有限元的结果进行对比，判断其结果是否合理，若无问题则进行正式加载；

（3）正式加载：采用同步加载、分级加载的加载方式，即五个千斤顶保持同样的荷载同步加载，并由数据采集仪记录加载全程的数据；

试验开始时，每级荷载按有限元模拟的极限承载力的10%进行加载，每级加载中间需持续5分钟；当荷载达到极限承载力的70%，每级荷载减少为极限承载力的5%；当达到90%以后，每级荷载减小为极限承载力的1%；荷载达到极限承载力后，荷载将继续缓慢施加；记录拉压千斤顶达到的移动范围的极限，试验结束；

步骤（2）中，预加载按极限承载力的20%，分4级加载，每级5%递增；每级加载达到限值时，持续荷载5分钟。