專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)的球形全方位加載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)的球形全方位加載裝置，更具體地說(shuō)，涉及一種在結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)中，對(duì)試件進(jìn)行空間全方位加載、自動(dòng)調(diào)整加載方位、自動(dòng)數(shù)據(jù)采集的球形反力架及配套裝置。
背景技術(shù)：
隨著建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)體系被應(yīng)用于實(shí)際結(jié)構(gòu)工程中，相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)形式也愈加空間多樣化。對(duì)于此類(lèi)結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)的安全度往往是保證整體結(jié)構(gòu)安全度的關(guān)鍵，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)的破壞往往直接導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的破壞。通常結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度的分析，除了必要的理論計(jì)算外還需要依靠足尺或大比例試件試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)于連接桿件較多、承受荷載較大的建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，在對(duì)其進(jìn)行加載的過(guò)程中，必須有一個(gè)滿(mǎn)足要求的加載架與加載系統(tǒng)。反力架作為一種早期的施加荷載的設(shè)施由來(lái)已久，世界各國(guó)對(duì)其應(yīng)用都較為普遍。早期的加載反力架都以平面內(nèi)加載為主，國(guó)內(nèi)多所高校都制作有類(lèi)似的裝置，比如同濟(jì)大學(xué)制作了可承受4000kN荷載的矩形平面內(nèi)加載框架。為了更加適合平面內(nèi)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的多方位加載試驗(yàn)，日本東京大學(xué)奧村研究室以及哈爾濱工業(yè)大學(xué)都設(shè)計(jì)制作了圓環(huán)形平面加載反力架。隨著建筑結(jié)構(gòu)形式的豐富和發(fā)展，越來(lái)越多的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)要求實(shí)現(xiàn)空間三維全方位加載。目前現(xiàn)有的節(jié)點(diǎn)加載反力架裝置與技術(shù)，其缺陷主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)I、現(xiàn)有加載反力裝置對(duì)于平面內(nèi)的加載比較容易,對(duì)于空間多角度的加載比較困難。2、現(xiàn)有的加載反力裝置以及輔助構(gòu)件通用性差，為了完成節(jié)點(diǎn)空間多向加載試 驗(yàn)，都是根據(jù)該特定的節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行設(shè)計(jì)，試驗(yàn)完成后基本報(bào)廢，無(wú)法重復(fù)使用，造成極大的資源浪費(fèi)。3.現(xiàn)有加載系統(tǒng)在同步自動(dòng)加載與數(shù)據(jù)采集技術(shù)上還相對(duì)比較落后，一般需要多人分別對(duì)加載千斤頂進(jìn)行操作。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)的球形全方位加載裝置。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種球形全方位加載裝置，它包括球形鋼制反力架、加載定位調(diào)整輪軌系統(tǒng)、千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)和主控臺(tái)；其中，所述加載定位調(diào)整輪軌系統(tǒng)安裝于球形鋼制反力架內(nèi)部，千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)安裝于加載定位調(diào)整輪軌系統(tǒng)上，主控臺(tái)分別與加載定位調(diào)整輪軌系統(tǒng)和千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)相連。進(jìn)一步地，所述鋼制反力架包括反力架主體結(jié)構(gòu)、反力架門(mén)洞、運(yùn)輸輪軌、運(yùn)輸小車(chē)和試件臺(tái)座；運(yùn)輸輪軌和試件臺(tái)座均安裝于反力架主體結(jié)構(gòu)上，運(yùn)輸小車(chē)在運(yùn)輸輪軌上移動(dòng)；反力架門(mén)洞在運(yùn)輸輪軌上移動(dòng)，與反力架主體結(jié)構(gòu)活動(dòng)連接。進(jìn)一步地，所述加載定位調(diào)整輪軌系統(tǒng)包括兩根中心定位軸、環(huán)向軌道和兩個(gè)徑向軌道轉(zhuǎn)動(dòng)軸環(huán)、若干個(gè)徑向軌道、徑向軌道傳動(dòng)裝置和千斤頂傳動(dòng)裝置；所述兩根中心定位軸分別安裝于反力架主體結(jié)構(gòu)的頂部和底部，環(huán)向軌道安裝于反力架主體結(jié)構(gòu)的底部，兩個(gè)徑向軌道轉(zhuǎn)動(dòng)軸環(huán)分別以轉(zhuǎn)動(dòng)方式安裝于兩根中心定位軸上，所有徑向軌道的上下部位均分別與兩個(gè)徑向軌道轉(zhuǎn)動(dòng)軸環(huán)連接，每個(gè)徑向軌道的底部均連接一個(gè)徑向軌道傳動(dòng)轉(zhuǎn)置，徑向軌道傳動(dòng)轉(zhuǎn)置與環(huán)向軌道活動(dòng)連接，每個(gè)徑向軌道上均活動(dòng)連接一個(gè)千斤頂傳動(dòng)
>J-U ρ α裝直。進(jìn)一步地，所述千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)包括油泵和千斤頂；油泵一端與主控臺(tái)連接，另一端與千斤頂連接，千斤頂安裝于千斤頂傳動(dòng)裝置上。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有的有益效果I.設(shè)計(jì)制作了一種球形的反力架結(jié)構(gòu)形式，并通過(guò)輪軌進(jìn)行空間加載定位、結(jié)合液壓控制加載技術(shù)與數(shù)據(jù)采集技術(shù)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)試件的空間全方位加載與數(shù)據(jù)采集。2.適用于所有不同類(lèi)型建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的空間全方位加載要求，不再需要根據(jù)每一種節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)加工特定的輔助構(gòu)件，并且本實(shí)用新型裝置可長(zhǎng)期重復(fù)使用。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型專(zhuān)利作詳細(xì)說(shuō)明圖I是球形全方位加載裝置示意圖；圖2是球形反力架主體鋼結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是球形反力架內(nèi)部輪軌系統(tǒng)示意圖；圖4是主控臺(tái)控制試驗(yàn)加載流程圖；圖中球形鋼制反力架主體結(jié)構(gòu)I、反力架門(mén)洞2、試件運(yùn)輸輪軌3、運(yùn)輸小車(chē)4、試件臺(tái)座5、中心定位軸6、環(huán)向軌道7、徑向軌道8、徑向軌道轉(zhuǎn)動(dòng)軸環(huán)9、徑向軌道傳動(dòng)裝置10、千斤頂傳動(dòng)裝置11、油泵12、千斤頂13、主控臺(tái)14、節(jié)點(diǎn)試件15。
具體實(shí)施方式
如圖所示，本實(shí)用新型球形全方位加載裝置包括球形鋼制反力架、加載定位調(diào)整輪軌系統(tǒng)、千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)和主控臺(tái)。加載定位調(diào)整輪軌系統(tǒng)安裝于球形鋼制反力架內(nèi)部，千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)安裝于加載定位調(diào)整輪軌系統(tǒng)上，主控臺(tái)分別與加載定位調(diào)整輪軌系統(tǒng)和千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)相連。其中，鋼制反力架包括反力架主體結(jié)構(gòu)I、反力架門(mén)洞2、運(yùn)輸輪軌3、運(yùn)輸小車(chē)4、試件臺(tái)座5 ;運(yùn)輸輪軌3和試件臺(tái)座5均安裝于反力架主體結(jié)構(gòu)I上，運(yùn)輸小車(chē)4在運(yùn)輸輪軌3上移動(dòng)，反力架門(mén)洞2在運(yùn)輸輪軌3上移動(dòng)，與反力架主體結(jié)構(gòu)I活動(dòng)連接。加載定位調(diào)整輪軌系統(tǒng)包括兩根中心定位軸6、環(huán)向軌道7、兩個(gè)徑向軌道轉(zhuǎn)動(dòng)軸環(huán)9、若干個(gè)徑向軌道8、徑向軌道傳動(dòng)裝置10和千斤頂傳動(dòng)裝置11 ;兩根中心定位軸6分別安裝于反力架主體結(jié)構(gòu)I的頂部和底部，環(huán)向軌道7安裝于反力架主體結(jié)構(gòu)I的底部，兩個(gè)徑向軌道轉(zhuǎn)動(dòng)軸環(huán)9分別以轉(zhuǎn)動(dòng)方式安裝于兩根中心定位軸6上，所有徑向軌道8的上下部位均分別與兩個(gè)徑向軌道轉(zhuǎn)動(dòng)軸環(huán)9連接，每個(gè)徑向軌道8的底部均連接一個(gè)徑向軌道傳動(dòng)轉(zhuǎn)置10，徑向軌道傳動(dòng)轉(zhuǎn)置10與環(huán)向軌道7活動(dòng)連接，每個(gè)徑向軌道8上均活動(dòng)連接一個(gè)千斤頂傳動(dòng)裝置U。千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)包括油泵12和千斤頂13 ;油泵12 —端與主控臺(tái)14連接，另一端與千斤頂13連接，千斤頂13安裝于千斤頂傳動(dòng)裝置11上。主控臺(tái)14通過(guò)計(jì)算機(jī)，編程實(shí)現(xiàn)門(mén)洞開(kāi)閉、試件運(yùn)輸、千斤頂定位控制、千斤頂加載控制、試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集等功能，具體工作流程如圖4所示。本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
如下如

圖1、2、3所示，首先，由吊車(chē)將建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)試件15吊置于運(yùn)輸小車(chē)4，并通過(guò)運(yùn)輸輪軌3，經(jīng)反力架門(mén)洞2運(yùn)輸進(jìn)入反力架主體結(jié)構(gòu)I中，卸載后，安裝固定于試件臺(tái)座5，運(yùn)輸小車(chē)4隨后退出反力架主體結(jié)構(gòu)I外，反力架門(mén)洞2關(guān)閉，關(guān)閉后，反力架主體結(jié)構(gòu)I與反力架門(mén)洞2共同組成一個(gè)由肋環(huán)形鋼板構(gòu)成的內(nèi)部中空的鋼結(jié)構(gòu)球體，便于千斤頂承受加載反力與調(diào)整加載方位。然后，根據(jù)節(jié)點(diǎn)形式確定的加載方位，由加載方位調(diào)整輪軌系統(tǒng)控制徑向軌道傳動(dòng)裝置10牽引徑向軌道8沿環(huán)向軌 道7移動(dòng)，從而使整條徑向軌道8通過(guò)徑向軌道轉(zhuǎn)動(dòng)軸環(huán)9圍繞中心定位軸6轉(zhuǎn)動(dòng)，以確保千斤頂13水平面就位，同樣控制千斤頂傳動(dòng)裝置11帶動(dòng)千斤頂13在徑向軌道8上移動(dòng)，以確保千斤頂13豎平面就位，通過(guò)此操作，使所有千斤頂13準(zhǔn)確就位于最終加載位置 ’最后，當(dāng)所有千斤頂13準(zhǔn)確就位后，根據(jù)試驗(yàn)加載方案所確定的加載量級(jí)與加載步驟，由千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)控制油泵12，對(duì)所有千斤頂13進(jìn)行加載控制，同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采樣工作。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，所有運(yùn)輸、定位、加載及采集工作的操作控制，均集中于主控臺(tái)14位置進(jìn)行。本實(shí)用新型的提出，實(shí)現(xiàn)了在空間復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的加載試驗(yàn)中，根據(jù)不同建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的加載方位，對(duì)所有千斤頂進(jìn)行靈活方便的定位調(diào)整，無(wú)需加工任何輔助構(gòu)件，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)了千斤頂?shù)淖詣?dòng)加載控制及數(shù)據(jù)采集，解決了目前鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)加載試驗(yàn)中存在的普遍問(wèn)題。
權(quán)利要求1.一種用于建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)的球形全方位加載裝置，其特征在于，它包括球形鋼制反力架、加載定位調(diào)整輪軌系統(tǒng)、千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)和主控臺(tái)；其中，所述加載定位調(diào)整輪軌系統(tǒng)安裝于球形鋼制反力架內(nèi)部，千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)安裝于加載定位調(diào)整輪軌系統(tǒng)上，主控臺(tái)分別與加載定位調(diào)整輪軌系統(tǒng)和千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)的球形全方位加載裝置，其特征在干，所述鋼制反力架包括反力架主體結(jié)構(gòu)(I)、反力架門(mén)洞(2)、運(yùn)輸輪軌(3、運(yùn)輸小車(chē)(4)和試件臺(tái)座(5);運(yùn)輸輪軌(3)和試件臺(tái)座(5)均安裝于反カ架主體結(jié)構(gòu)(I)上，運(yùn)輸小車(chē)(4)在運(yùn)輸輪軌(3)上移動(dòng)；反カ架門(mén)洞(2)在運(yùn)輸輪軌(3)上移動(dòng)，與反力架主體結(jié)構(gòu)(I)活動(dòng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)的球形全方位加載裝置，其特征在干，所述加載定位調(diào)整輪軌系統(tǒng)包括兩根中心定位軸(6)、環(huán)向軌道(7)和兩個(gè)徑向軌道轉(zhuǎn)動(dòng)軸環(huán)(9)、若干個(gè)徑向軌道(8)、徑向軌道傳動(dòng)裝置(10)和千斤頂傳動(dòng)裝置(11);所述兩根中心定位軸(6)分別安裝于反カ架主體結(jié)構(gòu)(I)的頂部和底部，環(huán)向軌道(7)安裝于反カ架主體結(jié)構(gòu)(I)的底部，兩個(gè)徑向軌道轉(zhuǎn)動(dòng)軸環(huán)(9)分別以轉(zhuǎn)動(dòng)方式安裝于兩根中心定位軸(6)上，所有徑向軌道(8)的上下部位均分別與兩個(gè)徑向軌道轉(zhuǎn)動(dòng)軸環(huán)(9)連接，每個(gè)徑向軌道(8)的底部均連接ー個(gè)徑向軌道傳動(dòng)轉(zhuǎn)置(10)，徑向軌道傳動(dòng)轉(zhuǎn)置(10)與環(huán)向軌道(7 )活動(dòng)連接，每個(gè)徑向軌道(8 )上均活動(dòng)連接一個(gè)千斤頂傳動(dòng)裝置(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)的球形全方位加載裝置，其特征在干，所述千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)包括油泵(12)和千斤頂(13);油泵(12) —端與主控臺(tái)(14)連接，另一端與千斤頂(13)連接，千斤頂(13)安裝于千斤頂傳動(dòng)裝置(11)上。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)的球形全方位加載裝置,包括球形鋼結(jié)構(gòu)反力架、加載定位調(diào)整輪軌系統(tǒng)、千斤頂液壓伺服加載系統(tǒng)和主控臺(tái)；本實(shí)用新型通過(guò)輪軌進(jìn)行空間加載定位、結(jié)合液壓控制加載技術(shù)與數(shù)據(jù)采集技術(shù)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)試件的空間全方位加載與數(shù)據(jù)采集；本實(shí)用新型適用于所有不同類(lèi)型建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的空間全方位加載要求，不再需要根據(jù)每一種節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)加工特定的輔助構(gòu)件，并且本實(shí)用新型裝置可長(zhǎng)期重復(fù)使用。
文檔編號(hào)G01M99/00GK202631273SQ20112056715
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者羅堯治, 董石麟, 肖南, 蘇亮, 沈雁彬 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)