[发明专利]一种可调节高度的自平衡式压扭试验装置及方法

说明书

一种可调节高度的自平衡式压扭试验装置，包括门式钢架型钢柱、门式钢架可调节高度主梁、紧固门式钢架螺栓组、组合钢架、可调节高度扭矩加载梁、紧固组合钢架螺栓组、底梁固定装置、带端板试验件、紧固试件下端螺栓组、压扭多轴加载力臂装置、紧固试件上端螺栓组、竖直电液伺服加载装置、水平电液伺服加载装置、刀铰。传统压扭装置不可调节高度，施加扭矩和轴力的位置不易调整，仅可进行固定高度的柱构件压扭试验；而该种可调节高度的自平衡式压扭试验装置，可通过调节门式钢架主梁和扭矩加载梁的高度，来调整施加扭矩和轴力的位置，可进行不同高度的柱构件压扭试验。

技术领域

本发明涉及结构工程基本力学试验领域，具体是一种可调节高度的自平衡式压扭试验装置及方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，建筑结构不断向高耸、大跨度的方向推进。此外，大型基建设施不断向条件苛刻、施工复杂的区域拓展。结构柱的受力不仅可能为轴压、偏压、受弯、扭转等单类受力形式，也可能为压弯、压扭、压弯扭等复杂受力形式。因此，结构试件在复杂受力状态下的试验测试相对以往更加必不可少且意义重大。

近年来，国内外自然灾害频发，在极端条件下，建筑结构往往面临地震、火灾、强风、强降雨等多重挑战。而且，如爆炸、撞击、跌落等突发破坏事件的发生也给中大型工程带来不小的冲击。当上述自然和人为灾害发生时，结构柱往往并不是处于简单受力状态，而是复杂受力状态。可以说，复杂受力是结构防灾抗灾能力的关键和难点。

在实际工程结构中，构件单纯的受剪、受压、受扭等状况尚属少数，大多数构件都是处于弯矩、剪力、扭矩和轴力的复合受力状态下。其构件处于压扭复合受力状态的工程实例主要有六种，包括：送变电杆塔、海上的钻井平台、高耸结构的框架柱、建筑结构的角柱、螺旋楼梯的中心柱以及立交桥转弯处的结构柱。因此，对构件在压扭受力状态下工作性能的试验研究，对工程实际有很大的参考作用。

现代建筑逐渐向着高耸和大跨度的方向发展，普通钢筋混凝土构件已不能完全满足现今复杂、大型工程的性能要求。进而，性能更优越、受力更合理的新型构件如雨后春笋般出现。近年来被研发的新型柱构件主要有：内配型钢钢管混凝土、圆锥形中空夹层钢管混凝土、多腔钢管混凝土等。上述新型柱构件不仅具有承载力高，变形性能好、经济效益显著等优点，而且可根据不同类型工程的需要表现出特定的防灾能力。但是，由于该类构件尚属研发阶段，并未大规模应用于实际工程中。随着这些新型重载柱的推广应用，该类构件的工作状态会越来越复杂，但是有关新型柱构件压扭性能的理论研究和试验研究尚不多见，有必要对该类构件进行批量试验并完成相应的理论分析。因此，柱构件的压扭试验装置的研发和创新工作亟待开展。

现有压扭试验装置的形式较少，具有以下不足之处：1、装置构造复杂，操作较难；2、装置不可调节高度，施加扭矩和轴力的位置不易调整，仅可进行固定高度的柱构件压扭试验；3、扭转装置部分和轴压装置部分不具备较好的整体性和协调性，装置不能平衡自身扭矩。

在此背景下，需设计一种构造简单、易操作的压扭试验装置，既能调节高度又可平衡自身扭矩，为结构工程的教学和科研工作提供参考。

发明内容

本发明的目的是提供一种可调节高度的自平衡式压扭试验装置及方法。

一种可调节高度的自平衡式压扭试验装置，包括门式钢架型钢柱、门式钢架可调节高度主梁、紧固门式钢架螺栓组、组合钢架、可调节高度扭矩加载梁、紧固组合钢架螺栓组、底梁固定装置、带端板试验件、紧固试件下端螺栓组、压扭多轴加载力臂装置、紧固试件上端螺栓组、竖直电液伺服加载装置、水平电液伺服加载装置和刀铰；门式钢架型钢柱、门式钢架可调节高度主梁、组合钢架、可调节高度扭矩加载梁和底梁固定装置拼接组合，并通过压扭多轴加载力臂装置与带端板试验件连接，竖直电液伺服加载装置、水平电液伺服加载装置和刀铰加载负荷至带端板试验件。

本发明的有益之处为：