專利名稱：水平和豎向荷載耦合作用下柱性能測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及水平和豎向荷載耦合作用下柱性能測試裝置，屬于混凝土建筑領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
土木工程領(lǐng)域中，鋼筋混凝土柱的水平和豎向荷載耦合作用性能是非常重要的。 在地震作用下，鋼筋混凝土柱均處于水平和豎向荷載耦合作用狀態(tài)。鋼筋混凝土柱是混凝土框架主要的抗側(cè)力構(gòu)件，而鋼筋混凝土柱的破壞是引起框架倒塌，并在震后難以修復(fù)的主要原因。目前在水平和豎向荷載耦合作用下的柱，豎向加載裝置與反力架主要采用剛接，試驗水平加載時水平作動器的水平位移與柱豎向荷載作用點水平位移不能保持一致，這樣頂部豎向荷載將產(chǎn)生偏心，滯回曲線將呈不對稱分布。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供水平和豎向荷載耦合作用下柱性能測試裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案一種水平和豎向荷載耦合作用下柱性能測試裝置，包括外框架以及設(shè)置在外框架內(nèi)的加載裝置，其特征在于所述的加載裝置包括豎向動作器、主水平動作器以及輔助水平動作器，所述的豎向動作器可滑移的設(shè)置在外框架的上端，所述的輔助水平動作器與所述的主水平動作器同側(cè)設(shè)置且同步運動，所述的輔助水平動作器的施力端連接在豎向動作器的側(cè)面，所述的豎向動作器的施力端作用在柱的上端，所述的主水平動作器的施力端作用在柱的側(cè)面，柱的下端固定在外框架的下端。所述的加載裝置還包括一液壓油泵，該液壓油泵分別與所述的豎向作動器、主水平作動器以及輔助水平作動器連接，在所述的豎向作動器、主水平作動器以及輔助水平作動器內(nèi)分別設(shè)置有載荷傳感器以及位移傳感器，在所述的柱的側(cè)面還連接有位移計。在所述的主水平動作器與柱的連接端、豎向動作器與柱的連接端以及輔助水平動作器與豎向動作器的連接端分別設(shè)置有球形鉸。所述的豎向動作器固定在一鋼套上，該鋼套設(shè)置在外框架的上端，在鋼套的內(nèi)部放置有平面軸承。水平和豎向荷載耦合作用下柱性能測試裝置及方法，步驟如下第一步豎向作動器回縮至最上面，豎向作動器通過鋼套與外框架上端連接，底部工字型鋼梁上端放置柱，用高強螺栓將柱底部固定在底部工字型鋼梁上；第二步水平作動器回縮至最右面，水平作動器通過高強螺栓與外框架右端連接，水平作動器頂部自帶球鉸的左端與柱右端相連；輔助作動器回縮至最右面，輔助作動器通過高強螺栓與外框架右端連接，輔助作動器頂部自帶球鉸左端與鋼套右端相連；[0012]第三步豎向作動器頂部自帶球鉸的下端與柱上表面相連，確保試驗過程中試件頂部既能產(chǎn)生水平位移，同時又能自由轉(zhuǎn)動，保持相對均勻的軸壓；第四步在 柱左側(cè)布置位移計，將位移計通過信號線與動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)相連；第五步打開動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)，調(diào)零，通過計算機對控制器實施控制，控制器對豎向作動器、水平作動器和輔助作動器進行控制，豎向作動器對柱施加豎向荷載，水平作動器對柱施加水平荷載，輔助作動器保持和水平作動器水平位移一致，使豎向荷載作用點始終保持在柱頂面中心處，并在試驗過程中與柱的變形同步同向，動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)記錄在豎向荷載保持恒定的加載過程中柱水平位移和水平荷載；第六步根據(jù)和可得荷載-位移滯回曲線。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是本實用新型測試裝置的特點是組裝簡單，操作方便，試驗所需儀器較少，可以在澆筑現(xiàn)場進行測量。輔助作動器保持和水平作動器水平位移一致，使豎向荷載作用點始終保持在柱頂面中心處，并在試驗過程中與柱的變形同步同向，減少頂部豎向荷載可能產(chǎn)生的偏心，得到對稱性良好的滯回曲線。

圖I是本實用新型測試裝置的整體裝置圖。圖2是本實用新型測試裝置的A-A剖面圖其中1 一頂部丄型鋼梁，2—左側(cè)工字型鋼柱，3—右側(cè)工字型鋼柱，4一底部工字型鋼梁，5—外框架，6—豎向作動器，7—輔助水平作動器，8—主水平作動器，9一位移傳感器，10—荷載傳感器，11—球鉸，12—鋼套，13—柱，14 一油管，15—液壓油泵，16—控制器，17—計算機，18一動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)，19一信號線,20—位移計，21—鋼絲，22—螺檢。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型作詳細說明如圖I所示，本實用新型水平和豎向荷載耦合作用下柱性能測試裝置，包括外框架5以及設(shè)置在外框架內(nèi)的加載裝置，外框架5的上端通過鋼套12與豎向作動器6連接，外框架5的下端通過高強螺栓22與柱13相連，豎向作動器6頂部自帶球鉸11的下端與柱13相連，外框架5的右端通過高強螺栓22與主水平作動器8和輔助水平作動器7相連，主水平作動器8頂部自帶的球鉸11的左端與柱13的右端相連，輔助水平作動器7頂部自帶球鉸11的左端與鋼套12的右端相連。豎向加載裝置采用豎向作動器6、荷載傳感器10、球鉸11、控制器16、鋼套12以及液壓油泵15，水平加載裝置采用主水平作動器8、荷載傳感器10、球鉸11、控制器16、高強螺栓22以及液壓油泵15，輔助加載裝置采用輔助作動器7、荷載傳感器10、球鉸11、控制器16、高強螺栓22以及液壓油泵15。將位移計20用信號線19連接到動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)18。打開動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)18，調(diào)零，通過計算機17對控制器16實施控制，通過控制器16同時控制豎向作動器6、主水平作動器8、輔助水平作動器7，通過液壓油泵15同時驅(qū)動豎向作動器6、主水平作動器8、輔助水平作動器7。豎向作動器6對柱13施加豎向荷載，水平作動器8對柱13施加水平荷載，輔助水平作動器7保持和水平作動器13水平位移一致，使豎向荷載作用點始終保持在柱13頂面中心處，并在試驗過程中與柱13的變形同步同向。動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)18記錄在豎向荷載保持恒定的加載過程中柱水平位移和水平荷載，根據(jù)和可得荷載-位移滯回曲線。本實用新型的測定方法是第一步豎向作動器回縮至最上面，豎向作動器通過鋼套與外框架上端連接，底部工字型鋼梁上端放置柱，用高強螺栓將柱底部固定在底部工字型鋼梁上；第二步主水平作動器回縮至最右面，主水平作動器通過高強螺栓與外框架右端連接，主水平作動器頂部自帶球鉸的左端與柱右端相連；輔助水平作動器回縮至最右面，輔助水平作動器通過高強螺栓與外框架右端連接，輔助水平作動器頂部自帶球鉸左端與鋼套右端相連；第三步豎向作動器頂部自帶球鉸的下端與柱上表面相連，確保試驗過程中試件頂部既能產(chǎn)生水平位移，同時又能自由轉(zhuǎn)動，保持相對均勻的軸壓；第四步在柱左側(cè)布置位移計，將位移計通過信號線與動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)相連；第五步打開動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)，調(diào)零，通過計算機對控制器實施控制，控制器對豎向作動器、主水平作動器和輔助水平作動器進行控制，豎向作動器對柱施加豎向荷載，主水平作動器對柱施加水平荷載，輔助水平作動器保持和主水平作動器水平位移一 致，使豎向荷載作用點始終保持在柱頂面中心處，并在試驗過程中與柱的變形同步同向，動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)記錄在豎向荷載保持恒定的加載過程中柱水平位移和水平荷載，力口載初期，所述的水平作動器采用力控制，混凝土開裂后平滑切換至位移控制。第六步根據(jù)和可得荷載-位移滯回曲線。
權(quán)利要求1.一種水平和豎向荷載耦合作用下柱性能測試裝置，包括外框架(5)以及設(shè)置在外框架內(nèi)的加載裝置，其特征在于所述的加載裝置包括豎向動作器(6)、主水平動作器(8)以及輔助水平動作器(7)，所述的豎向動作器(6)可滑移的設(shè)置在外框架(5)的上端，所述的輔助水平動作器(7)與所述的主水平動作器(8)同側(cè)設(shè)置且同步運動，所述的輔助水平動作器(7)的施力端連接在豎向動作器(6)的側(cè)面，所述的豎向動作器(6)的施力端作用在柱的上端，所述的主水平動作器(8)的施力端作用在柱的側(cè)面，柱的下端固定在外框架(5)的下端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水平和豎向荷載耦合作用下柱性能測試裝置，其特征在于所述的加載裝置還包括一液壓油泵(15)，該液壓油泵分別與所述的豎向作動器(6)、主水平作動器(8)以及輔助水平作動器(7)連接，在所述的豎向作動器(6)、主水平作動器(8)以及輔助水平作動器(7)內(nèi)分別設(shè)置有載荷傳感器(10)以及位移傳感器(9)，在所述的柱的側(cè)面還連接有位移計(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的水平和豎向荷載耦合作用下柱性能測試裝置，其特征在于在所述的主水平動作器(8)與柱的連接端、豎向動作器(6)與柱的連接端以及輔助水平動作器(7)與豎向動作器(6)的連接端分別設(shè)置有球形鉸(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水平和豎向荷載耦合作用下柱性能測試裝置，其特征在于所述的豎向動作器(6)固定在一鋼套(12)上，該鋼套(12)設(shè)置在外框架(5)的上端，在鋼套(12)的內(nèi)部放置有平面軸承(23)。
專利摘要本實用新型公開了一種水平和豎向荷載耦合作用下柱性能測試裝置，包括外框架以及設(shè)置在外框架內(nèi)的加載裝置，其特征在于所述的加載裝置包括豎向動作器、主水平動作器以及輔助水平動作器，所述的豎向動作器可滑移的設(shè)置在外框架的上端，所述的輔助水平動作器與所述的主水平動作器同側(cè)設(shè)置且同步運動，所述的輔助水平動作器的施力端連接在豎向動作器的側(cè)面，所述的豎向動作器的施力端作用在柱的上端，所述的主水平動作器的施力端作用在柱的側(cè)面，柱的下端固定在外框架的下端。本實用新型裝置結(jié)構(gòu)簡單，拆卸方便，所需材料及儀器少，不僅適用于科研，而且適用于施工現(xiàn)場對水平和豎向荷載耦合作用下柱力學(xué)性能的測試。
文檔編號G01N3/02GK202383026SQ20112054618
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者崔正華, 張今陽, 段小芳, 沈德建, 袁嬌嬌, 陸培娟, 黃從斌 申請人:安徽省水利部淮河水利委員會水利科學(xué)研究院, 河海大學(xué)