[发明专利]一种结构试验荷载定位装置

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程专业的教学和科研试验装置，特别涉及一种结构试验荷载定位装置。

背景技术

在土木工程专业的结构试验领域，试件受压是一种常见的加载工况。其中最为常见的是轴心受压加载方式，另外根据试验目的不同还可能有偏心受压加载要求。荷载定位精度往往是影响试验结果准确性的重要因素。以轴心受压加载为例，一般通过事先的连接件（如螺栓）位置设计，使得千斤顶底座（如球铰、刀口铰等）中心与试件加载端截面形心重合，从而实现一次性理论对中。但由于试件尺寸存在加工误差，此时并未达到实际对中状态。而且由于试件初始弯曲的随机性，试验过程中常常无法找到完全对中状态。因此理论对中将不可避免带来试验误差，这对于以极限承载能力测试为试验目的的情况而言尚可接受，但对正常使用状态指标（如材料应力/应变、试件刚度、表面裂缝等）的测量精度将会产生不可忽略的影响。目前多采用应变对中法来解决此问题，即在一次性理论对中之后，进一步在试件中部无约束位置的截面周边粘贴应变片，在正式加载前进行弹性预加载，然后通过观测截面对称位置的应变差别来判断实际对中情况，并不断调整荷载位置来达到对中目的。这就对荷载位置调整的可实施性和操作便捷性提出了很高的要求。遗憾的是，目前较少见有专用于此类荷载位置调节的试验装置，实际加载过程中常用的方法是通过手动锤击、扳移等方式对千斤顶底座进行微调，这种方法不仅操作麻烦，更难于控制调节精度，试验效果和实施效率都很低，而且只适用于竖向加载工况，在水平加载时千斤顶由于无法固定而将发生倾覆。对于偏心加载情况，在精确定位试验要求的偏心距时将遇到同样的问题。

如中国实用新型专利（公告号CN 201251491Y）提出了一种球铰支座对中试验装置，其改进之处在于设置有外框和调平框，工作原理为通过调节调平装置上的顶丝来移动球铰支座的位置。该装置虽能进行荷载位置调整，但无法实现对调整位移量的精确把握，且其适用范围仅限于竖向对中加载单一工况，无法运用于水平加载试验，更不能满足大偏心加载要求。另外，该装置的调节顶丝位于装置内部，对调节工具要求较高，并对实际操作造成一定不便。

因此，设计一种构造简单、操作可行的受压荷载定位装置，用于在结构试验过程中对荷载位置进行精确调节，并在试件类型（钢构件和混凝土构件）、受压形式（轴心受压和偏心受压）、荷载工况（竖向加载和水平加载）等方面具有很好的通用性，将对提高结构试验的测试精度和实施效率具有较强的现实意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种结构试验荷载定位装置，能满足快速、精确定位荷载的要求，可用于对中定位及单向偏心定位。该试验装置不仅适用于竖向加载工况还可用于水平加载工况。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种结构试验中压力荷载的定位装置，包括定位块、底板、横向挡块、纵向挡块、防倾覆螺杆、横向调节螺杆、纵向调节螺杆以及锁固螺帽；所述底板用于连接试件；所述定位块用于连接千斤顶底座；所述底板表面设有横向挡块和纵向挡块，横向挡块和纵向挡块围成一区域；所述定位块放置于底板表面的横向挡块和纵向挡块所围区域内；所述定位块通过防倾覆螺杆避免与底板脱离，通过横向调节螺杆和纵向调节螺杆实现平面内横、纵向移动，并通过锁固螺帽锁定位置。

所述底板为矩形，四个角部开设圆孔，将这个装置固定在钢构件（或混凝土构件钢预埋件）上。

所述横、纵向挡块底面开设螺纹盲孔，底板相应位置开设沉孔，横向挡块、纵向挡块沿纵、横向对称布置后通过螺栓固定在底板上，形成矩形围域，并保证连接螺栓不突出底板下表面。

所述横向挡块中部开设条型槽孔，孔高与防倾覆螺杆直径相等，为置于其中的防倾覆螺杆提供横向滑动空间，同时限制其在垂直底板平面方向上的运动。

所述定位块的四个角部开设螺纹通孔，用于连接千斤顶底座；定位块放置于底板上横向挡块、纵向挡块所围矩形区域内。

所述定位块两个横向侧面开设螺纹盲孔，该定位块放置于底板上挡块所围矩形区域内。

所述防倾覆螺杆端部带有螺纹，将该螺杆穿过横向挡块上的防倾覆槽孔后锚入定位块侧面的螺纹盲孔内，确保定位块不与底板脱离。

所述横向挡块和纵向挡块侧面开设螺纹通孔，孔径大小分别与横向调节螺杆和纵向调节螺杆相匹配。

所述横向调节螺杆和纵向调节螺杆在位于挡块内侧的部位设置锁固螺帽，荷载定位完成后拧紧该螺帽，防止横向调节螺杆和纵向调节螺杆在加载过程中发生松动。

所述横向调节螺杆和纵向调节螺杆均采用通长螺纹，且螺杆端部均在底板边缘以外，方便使用工具进行旋调。