[发明专利]一种单向压剪加载装置及其使用方法

说明书

一种单向压剪加载装置及其使用方法，单向压剪加载装置包括试验件和围合在试验件四周的反力结构，反力结构包括试验件下侧的水平反力地板、试验件右侧的反力墙、试验件左侧的预应力竖向拉杆和试验件上侧的水平悬臂反力梁，反力结构形成自平衡受力体系，试验件的顶部设有水平加载梁，水平加载梁与水平悬臂反力梁之间连接竖向加载结构，水平加载梁与反力墙之间连接有施加给加载梁水平力的水平加载结构。本发明结合反力墙和反力底板，设计出一种悬臂梁和预应力钢棒同时使用的自平衡反力装置，方便进行竖向力加载。对真实模拟竖向重力起到关键作用，对评价构件抗震性能试验的合理性和可行性起到核心作用。

技术领域

本发明涉及一种试块加载装置，特别是一种单向压剪加载试验装置及其使用方法。

背景技术

在土木工程试验领域，经常测试构件的耗能能力，以增加对构件的耗能机理和抗震能力的探索与认识。大部分构件试验采用单向压剪加载，其中压力主要模拟其上部的荷载，剪力主要模拟的地震作用，以此来评估构件的抗震性能。对于小型构件来讲，传统的压剪试验通常采用设置反力架的方式，将反力架固定在反力地板上，在反力架顶部采用油压千斤顶的方式对试件进行竖向力加载。

这种加载方式的优点：可以模拟顶部重力，并且可以模拟出由于构件变形顶部重力产生的P-△二阶效应。其缺点是：不能做高大构件的单向压剪试验，主要原因是反力架不能设计的很大，否则将面临反力架的吊装困难以及反力架的经济性差问题。

因此反力架不能设计的比较高。然而对于一些高大大型构件，采用反力架加载方式，既显得笨重不方便安装，又比较耗费财力物力。目前，针对这种比较高的大型构件，采用预应力钢棒加载方式，即采用预应力钢棒一端固定在反力地板上，另一端加在构件顶部，用该种加载方式模拟顶部的重力。

该种加载方式的优点：操作方便，经济性较好。但其缺点也是明显的：由于加载过程中底部的预应力钢棒锚固于反力地板上，而顶部的钢棒随加载梁一起运动。直接导致了无法模拟P-△效应，而高大构件的P-△效应又是比较明显的，不能忽略不计。更为重要的是，采用预应力钢棒的加载方式，直接导致被测试构件的力学状态发生改变，直接导致了构件刚度变大。试件与竖向预应力钢棒作为一个整体被进行测试，形成一个新的体系即体外预应力构件，直接改变了构件的耗能状态和破坏机理，严重影响构件抗震性能的评估准确性和合理性，无法根据试验结果进行合理的抗震性能评估。因此对大型高大构件的竖向加载力施加方式急需改进，找到一种力学合理、安装方便、经济可行的一种加载方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种单向压剪加载装置及其使用方法，要解决对试件的加载方式中使用单一的反力架存在不能做高大构件单向压剪试验的技术问题，还要解决对试件的加载方式中使用单一的预应力钢棒存在顶部钢棒随加载梁一起运动无法模拟P-△效应的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种单向压剪加载装置，包括试验件和围合在试验件四周的反力结构，所述反力结构包括试验件下侧的水平反力地板、试验件右侧的反力墙、试验件左侧的预应力竖向拉杆和试验件上侧的水平悬臂反力梁，反力结构形成自平衡受力体系，

所述水平反力地板与反力墙一体成型，两者呈L形，所述水平悬臂反力梁的右端面与反力墙的顶部固定连接，所述水平悬臂反力梁的左端部与预应力竖向拉杆的顶端部固定连接，预应力竖向拉杆的底端部贯穿水平反力地板并与其锚固连接，

所述试验件的顶部居中设有与试验件一体成型的水平加载梁，所述试验件的底部居中设有与试验件一体成型的水平底座板，所述水平加载梁与水平悬臂反力梁之间连接有施加给水平加载梁竖向力的竖向加载结构，所述水平加载梁与反力墙之间连接有施加给加载梁水平力的水平加载结构，

所述水平底座板与水平反力地板固定连接。

所述竖向加载结构包括下侧的竖向油压千斤顶和上侧的滑动坦克，