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原文传递一种大吨位悬臂式自平衡试验加载系统及其实施方法

专利名称：	一种大吨位悬臂式自平衡试验加载系统及其实施方法
摘要：	本发明公开了一种大吨位悬臂式自平衡试验加载系统及其实施方法，包括：锚固在地锚系统之上的反力墙，安装在反力墙后的千斤顶，安装在模型加载端的加载梁，所述的千斤顶和加载梁通过横向加载钢绞线进行连接，还包括用于传递荷载用的加载垫块、分载板；用于防止加载位置偏离和保证实验安全的安全限位装置和安全保护装置，所述的反力墙、千斤顶、横向加载钢绞线、加载梁组成自平衡加载框架；试验模型安装在分载板与反力墙之间。本发明优点在于：以张拉横向钢绞线的方式实现加载，并且可以通过施加偏心轴力的方式实现正负弯矩和轴力的加载，加载力大，安装方便，操作简单，适用于室内及室外模型试验，满足工程实践及科研工作所需要的荷载条件。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	西南交通大学
发明人：	杨仕力;蒲黔辉;施洲
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910821739.1
公开号：	CN110426284A
代理机构：	成都方圆聿联专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	胡文莉
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	610031 四川省成都市二环路北一段111号
主权项：	1.一种大吨位悬臂式自平衡试验加载系统，其特征在于，包括：锚具(1)、加载梁(2)、加载垫块(3)、分载板(4)、横向加载钢绞线(5)、模型(6)、反力墙(7)、竖向锚固预应力筋(8)、千斤顶(9)、地锚系统(10)、钢垫板(11)、第一竖向千斤顶(12)、竖向加载钢绞线(13)、第二竖向千斤顶(14)、支座(15)和安全限位装置(16)和安全保护装置(17)；所述反力墙(7)设置在地锚系统(10)之上，竖向锚固预应力筋(8)贯穿过反力墙(7)和地锚系统(10)，竖向锚固预应力筋(8)的两端设有锚具(1)用于固定反力墙(7)；反力墙(7)前端安装模型(6)，后端安装千斤顶(9)；反力墙(7)与千斤顶(9)接触位置预埋有钢垫板(11)，以避免千斤顶在混凝土中产生过大的局部应力；所述分载板(4)一面与模型(6)连接，另一面安装加载垫块(3)，一个加载垫块(3)与一根加载梁(2)焊接；模型(6)安装在分载板(4)与反力墙(7)之间；所述分载板(4)所起的作用在于将千斤顶施加的集中力分散到模型中，以模拟原始结构实际的受力状态；所述的加载垫块(3)为矩形厚钢板，厚度为40mm～60mm；加载垫块(3)焊接在加载梁(2)中部，加载梁(2)中心与分载垫块(3)对齐；分载垫块(3)与分载板(4)的相对位置应根据模型(6)所受的弯矩进行确定，模型(6)所受弯矩通过施加偏心轴力获得；第一竖向千斤顶(12)安装在模型(6)顶面并通过张拉一端锚固在地锚系统(10)上的竖向加载钢绞线(13)对模型(6)施加向下的剪力；支座(15)设置在地锚系统(10)上，其高度可根据模型(6)的最小离地间隙和第二竖向千斤顶(14)的高度进行确定，第二竖向千斤顶(14)安装在支座(15)上并接触模型(6)的底面，用以提供向上的剪力；横向加载钢绞线(5)两端通过锚具(1)分别锚固在加载梁(2)和千斤顶(9)上；圆形的安全限位装置(17)由螺纹钢筋制作而成，沿横向加载钢绞线(5)长度方向每1m布置一个，将横向加载钢绞线(5)卡住并限制在装置内，防止意外情况下横向加载钢绞线(5)中的高强钢绞线断裂弹出而威胁试验安全。 2.根据权利要求1所述的一种大吨位悬臂式自平衡试验加载系统，其特征在于：反力墙(7)为现浇钢筋混凝土墙，其尺寸根据模型尺寸及加载力大小进行确定，反力墙(7)沿模型(6)长度方向及竖向分别预留有供横向加载钢绞线(5)及竖向锚固预应力筋(8)通过的孔道。 3.根据权利要求2所述的一种大吨位悬臂式自平衡试验加载系统，其特征在于：模型(6)为混凝土试件或钢-混结合试件，且试件(6)与反力墙(7)一同浇筑，形成整体；当模型(6)为钢-混结合试件时，模型(6)左端为钢结构、右端为混凝土，分载板(4)为加劲厚钢板，且与模型(6)左端焊接成为整体；当模型(6)为混凝土结构时，分载板(4)为钢筋混凝土厚板，且与模型(6)浇筑在一起。 4.根据权利要求3所述的一种大吨位悬臂式自平衡试验加载系统，其特征在于：加载系统所使用的锚具(1)具有不同规格，根据所使用的横向加载钢绞线(5)、竖向锚固预应力筋(8)和竖向加载钢绞线(13)的根数确定；位于不同位置的加载梁(2)具有不同尺寸；加载梁(2)采用厚钢板制作，为加劲箱形截面，其承载能力应进行专门计算；加载梁(2)两端均各开有一个圆孔，供横向加载钢绞线(5)穿过和锚固，圆孔直径根据横向加载钢绞线(5)的根数进行确定，锚具(1)的直径大于加载梁(2)端部圆孔的直径。 5.根据权利要求4所述的一种大吨位悬臂式自平衡试验加载系统，其特征在于：分载板(4)与加载垫块(3)接触位置附近设置有安全限位装置(16)，防止分载板(4)与加载垫块(3)产生过大的相对滑动而产生危险。 6.根据权利要求5所述的一种大吨位悬臂式自平衡试验加载系统，其特征在于：安全限位装置(16)由四根矩形钢条组成，当模型(6)为混凝土试件时，安全限位装置(16)焊接在分载板(4)中的预埋件中；当模型(6)为钢-混结合试件时，安全限位装置(16)直接焊接在分载板(4)上。 7.根据权利要求6所述的一种大吨位悬臂式自平衡试验加载系统，其特征在于：单个加载梁(2)与两台同规格的千斤顶(9)相连；千斤顶(9)中心位置与加载梁(2)两端圆孔的中心位置重合，且通过脚手架固定位置。 8.根据权利要求7所述的一种大吨位悬臂式自平衡试验加载系统，其特征在于：与单根加载梁(2)相连的两台千斤顶(9)通过同一台千斤顶油泵(9-1)进行同步控制，两台千斤顶(9)为加载梁(2)提供的加载力相同，单根加载梁(2)提供两倍千斤顶(9)加载能力的力；所需加载梁(2)的数量及规格应根据试验所需进行设计；所需千斤顶(9)的数量为加载梁(2)数量的两倍；通过单根加载梁(2)施加的力的大小应根据计算获得。 9.根据权利要求8所述的一种大吨位悬臂式自平衡试验加载系统，其特征在于：横向加载钢绞线(5)、竖向锚固预应力筋(8)、竖向加载钢绞线(13)均由直径15.2mm的高强钢绞线组成，单根高强钢绞线理论上最大可承受25.8t的力，所使用的高强钢绞线根数应根据加载力确定；横向加载钢绞线(5)长度可根据模型长度进行调整，可适应不同尺寸的模型。 10.根据权利要求9所述的一种大吨位悬臂式自平衡试验加载系统的实施方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)，在预定位置搭设支架，安装模型(6)的模板以及反力墙(7)的模板；步骤(2)，绑扎钢筋，在模型(6)内预留供竖向加载钢绞线(13)通过的孔道，在反力墙(7)内预留供横向加载钢绞线(5)及竖向锚固预应力筋(8)通过的孔道；步骤(3)，浇筑模型(6)及反力墙(7)；步骤(4)，养护完成后，张拉竖向锚固预应力筋(8)，以将反力墙(7)固定在地锚系统(10)上，锚固完成后拆除支架及模板；步骤(5)，在分载板(4)上定位加载位置，并在加载位置四周安装安全限位装置(16)；步骤(6)，将加载垫块(3)焊接在加载梁(2)上，将每个加载梁(2)吊装到预定位置后固定在在脚手架平台上；步骤(7)，安装千斤顶(9)，并用脚手架将其固定在相应位置上，与单根加载梁(2)连接的两台千斤顶采用同一台千斤顶油泵(9-1)进行驱动；步骤(8)，横向加载钢绞线(5)依次穿过加载梁(2)、模型(6)、反力墙(7)、千斤顶(9)后，两端分别锚固在千斤顶(9)及加载梁(2)上，并沿横向加载钢绞线(5)长度方向每隔1m安装1个安全保护装置(17)；步骤(9)，调试加载系统，根据加载工况启动相对应的千斤顶(9)及第一竖向千斤顶(12)或第二竖向千斤顶(14)为模型(6)施加荷载。
所属类别：	发明专利