[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

说明书

涉及一种平行组拼双拱面外失稳的实验加载装置，包括：千斤顶底座调节块、拉压千斤顶、立柱、底梁、反力梁、滑动槽、滚轴和刚性楔块。底梁上端面设置有用于安放平行组拼双拱拱圈的支座，反力梁上设有千斤顶底座调节块，千斤顶底座调节块上设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；滑动槽设在千斤顶底座调节块的下部，刚性楔块设在拉压千斤顶的上部，滑动槽内安装有滚轴，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，滚轴在斜槽面上滚动。该装置避免了摩擦力的干扰，更加真实可靠。还涉及一种平行组拼双拱面外失稳的实验加载方法。属于桥梁结构实验技术领域。

技术领域

本发明涉及桥梁结构实验技术领域，具体地说是一种平行组拼双拱面外失稳的实验加载装置及其方法。

背景技术

平行组拼双拱是一种在桥梁工程领域以及工民建领域都有广泛应用的组拼拱形式，虽然这种设置横撑的平行双拱结构在工民建领域与桥梁工程领域有不尽相同的结构形式特点，但对于这种横向支撑刚度远小于主拱肋刚度的结构体系而言，稳定性问题都是制约其安全性与经济性的重要因素之一。特别是大跨度桥梁，为满足其力学性能和大跨度的要求，越来越多地采用高强度材料以及薄壁结构，稳定性问题日趋凸显。依据拱结构的受力特点，在荷载作用下，拱脚产生水平推力，利用其曲线拱轴将外荷载产生的弯矩转化为轴向压力，拱结构由轴压引起的失稳往往成为设计中的关键问题。

因此需要提供一种平行组拼双拱面外失稳的实验加载装置，可使加载过程与实际工程中组拼拱结构的受力较一致，从而能更加真实地反映平行组拼双拱面外失稳的破坏模式，对平行组拼双拱面外稳定性的研究有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种平行组拼双拱面外失稳的实验加载装置，该加载装置避免了拉压千斤顶与千斤顶底座调节块之间的摩擦力对实验的干扰，可使加载过程与实际工程中组拼拱结构的受力更为一致，从而能更加真实地反映平行组拼双拱面外失稳的破坏模式。

本发明的另一目的是提供一种平行组拼双拱面外失稳的实验加载方法。该方法采用同步加载、分级加载的加载方式，能更加真实地反映平行组拼双拱面外失稳的破坏模式。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

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，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。

优选地，斜槽面沿水平面的下方倾斜5°。采用这种结构后，滚轴对斜槽面的总作用力的分力与摩擦力大小相等、方向相反且在摩擦力的方向上合力为零。有效的避免了摩擦力对实验的影响，使得加载过程与实际工程中组拼拱结构的受力更为一致。实验数据更加真实可靠。另外5°的倾斜角还保证了滚轴在滑动时不发生摩擦自锁。

优选地，斜楔面沿水平面的下方倾斜5°。采用这种结构后，拉压千斤顶与刚性楔块连接，斜槽面和斜楔面的倾斜角度相等，方向相反，保证了拉压千斤顶在前后滑动时能够始终平行于平行组拼双拱拱圈的圆弧径向。使得加载过程与实际工程中组拼拱结构的受力更为一致。实验数据更加真实可靠。

优选地，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。采用这种结构后，利用分配梁将拉压千斤顶对平行组拼双拱拱圈施加的力进行分配。使得平行组拼双拱拱圈受力均匀，加载过程与实际工程中的受力更为一致。