[发明专利]一种梁式构件复合受扭试验加载装置及其剪扭试验方法

说明书

本发明提供了一种梁式构件复合受扭试验加载装置及其剪扭试验方法，加载装置可用于对梁式构件进行纯扭加载、弯扭加载、剪扭加载或弯剪扭加载，该加载装置包括：两个复合受扭支座，支撑并固定梁身；三个反力架，用于对电液伺服作动器提供反力；三个电液伺服作动器，分别用于向两个外伸臂和梁身施加荷载；三个球铰支座，分别设置在三个电液伺服作动器和梁式构件之间；以及控制系统，控制三个电液伺服作动器按比例恒定输出荷载。本装置能实现纯扭以及弯扭、剪扭、弯剪扭的复合加载工况；采用对梁式构件两端施加扭矩的试验方法，使试件的边界条件更复合实际受力情况；加载过程中剪扭比、弯扭比能保持恒定。还基于该加载装置提出了一种剪扭试验方法。

技术领域

本发明涉及结构工程试验技术领域，具体涉及一种梁式构件复合受扭试验加载装置及其剪扭试验方法。

背景技术

在实际结构工程中，框架结构边梁、雨篷梁、吊车梁等梁式构件在自重和外部荷载作用下，常处于复合受扭状态。因此，为进一步研究梁式构件在不同复合受扭状态下破坏形态和受力机理，需对梁式构件开展复合受扭试验研究。

传统加载装置存在如下不足：①试验加载装置仅可完成一种加载工况，无法实现多种复合加载工况；②试验采用多个作动器独立加载，各作动器之间没有联动控制，加载过程中各个作动器之间荷载不能时刻成比例输出，导致试验不能满足扭剪比、扭弯比时刻保持恒定；③梁式构件试验采用柱式构件加载方法(试件一端施加扭矩，另一端固定)，随荷载增加，固定端出现裂缝，刚度降低，导致固定端先发生破坏，这与实际中复合受扭梁式构件约束型式和破坏位置均不同；④复合受扭装置不能保证所有试件受扭加载过程中，试件绕截面扭转中心扭转；⑤加载过程中，上、下扭转支座弧形部件之间采用滑动摩擦，相较于滚动摩擦，摩擦阻力较大；⑥剪扭试验加载方式忽略了施加剪力带来的弯矩对剪扭试验的影响。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种梁式构件复合受扭试验加载装置及其剪扭试验方法。

本发明提供了一种梁式构件复合受扭试验加载装置，用于对梁式构件进行纯扭加载、弯扭加载、剪扭加载或弯剪扭加载，梁式构件包括梁身和两个分别垂直连接在梁身两端且方向相反的外伸臂，具有这样的特征，包括：两个复合受扭支座，分别支撑在梁身的中部靠近一端处和梁身的另一端处，每个复合受扭支座包括从上至下依次连接的抱紧组件、扭转组件、以及弯转组件，抱紧组件用于支撑和固定梁身，扭转组件用于提供梁式构件在支撑处的扭转自由，弯转组件用于提供梁式构件在支撑处的弯转自由；三个反力架，其中两个反力架分别对应两个外伸臂位置处设置，另一个反力架对应梁身的中部位置处设置且位于两个复合受扭支座之间；三个电液伺服作动器，分别竖直向下地安装在三个反力架上，其中两个电液伺服作动器分别用于向两个外伸臂施加荷载，另一个电液伺服作动器用于向梁身施加荷载；三个球铰支座，分别设置在三个电液伺服作动器和梁式构件的对应部分之间，用于传递荷载给梁式构件，并减小竖向荷载对所述梁式构件扭转带来的约束效果；以及控制系统，连接并控制三个电液伺服作动器按比例恒定输出荷载。

在本发明提供的梁式构件复合受扭试验加载装置中，还可以具有这样的特征：抱紧组件包括上夹板、下夹板、高度垫块、以及多根螺杆，上夹板设置在梁身的顶面上，下夹板设置在梁身的下方，高度垫块设置在梁身和下夹板之间，用于调节梁式构件摆放位置，确保梁身可绕自身截面扭转中心扭转，多根螺杆的上端和下端分别与上夹板和下夹板连接，并通过螺母锁紧使上夹板和下夹板之间夹紧，实现对梁身的固定。

在本发明提供的梁式构件复合受扭试验加载装置中，还可以具有这样的特征：扭转组件包括上部弧形支座、下部弧形支座、多根滑动滚轴、以及两个滚轴支架，上部弧形支座的顶面连接在抱紧组件的底部，上部弧形支座的底面为凸弧面且其弧心与梁身截面的扭转中心重合，下部弧形支座的顶面为凹弧面，多根滑动滚轴可滚动地设置在上部弧形支座的凸弧面和下部弧形支座的凹弧面之间，每根滑动滚轴的两端分别可转动地安装在两个滚轴支架上，防止脱落。