[实用新型]基于拉力弹簧刚度的空间结构模型试验顶面结构竖向加载通用装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及结构工程领域中空间结构模型试验，具体涉及一种基于拉力弹簧刚度的空间结构模型试验顶面结构竖向加载通用装置。 

背景技术

目前，空间结构模型顶面结构竖向荷载的施加通常有多节点分配梁加载和单节点堆载/挂载两种方式。两种方式均存在一定的使用局限性：对于多节点分配梁加载方法，一套装置通常最多仅限于加载4个节点（2级分配梁），当应用于加载节点数量众多的试验时存在加载装置协同工作的问题；同时加载节点的荷载值对分配力臂的变化非常敏感，故通常仅用于节点荷载值较为接近的情况。单节点堆载/挂载方法可以通过调整附加于节点上重物的质量实现精确加载，然而当荷载值很大时（许多模型总荷载值在100吨以上），这种依靠重物自身质量的方式便很难实现。 

发明内容

为了克服现有加载方式的诸多不足，完成复杂空间结构的模型试验，本实用新型目的在于提供一种基于拉力弹簧刚度的空间结构模型试验顶面结构竖向加载通用装置。该装置能够解决具有多节点、大荷载、节点荷载值不同等特征的空间结构模型的加载问题，而且具有使用重物堆载、手拉葫芦、液压千斤顶等三种变化形式，可根据模型的实际情况酌情选择，基本上涵盖了空间结构模型竖向加载的所有加载需求。 

本实用新型提出的基于拉力弹簧刚度的空间结构模型试验顶面结构竖向加载通用装置，由荷载分配部分和加载部分组成，所述荷载分配部分由钢丝绳3、钢丝绳拉紧器4、受拉弹簧5、弹簧拉锁连接件6和荷载分配盘7组成，其中：对应于空间结构模型1上的每个加载节点2，下方都通过弹簧拉锁连接件6连接钢丝绳3的一端，钢丝绳3另一端通过钢丝绳拉紧器4连接受拉弹簧5，受拉弹簧5另一端通过弹簧拉锁连接件6连接于荷载分配盘7上，所述加载部分连接荷载分配盘7。 

本实用新型中，当加载部分采用手拉葫芦8时，荷载分配盘7下方设置加载设备手拉葫芦8，所述手拉葫芦8的上端通过手拉葫芦连接件9固定于荷载分配盘7下方，手拉葫芦8的下端通过连接件10和高强螺栓13连接拉力传感器11的上端，拉力传感器11的下端通过高强螺栓13与连接件12相连，连接件12直接焊接于结构模型基础14上。 

本实用新型中，当加载部分采用堆载重物15时，荷载分配盘7上方设置加载设备堆载重物15，所述堆载重物15均匀堆放在荷载分配盘7上。 

本实用新型中，当加载部分采用液压千斤顶17时，荷载分配盘7上方的角部位置设置加载设备液压千斤顶17，所述液压千斤顶17以千斤顶反力架16为反力支撑，千斤顶反力架16直接焊接于结构模型基础14上。 

本实用新型中，所述荷载分配盘7可依据试验实际情况采用荷载分配梁。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：空间结构模型中，每个加载点通过弹簧拉锁与下方水平放置的荷载分配盘（梁）连接，通过荷载施加设备使荷载分配盘（梁）下降，进而拉动弹簧拉锁实现对节点的加载。 

当模型加载节点在水平面上的投影呈线形或多折线形，可采用多段荷载分配梁分配荷载；否则，则使用任意平面形状的荷载分配盘。荷载分配盘的使用取消了对加载节点数量和空间分布的限制，单块分配盘可以对数十个节点施加荷载，使加载装置具有可对“多节点”加载的特性。 

荷载分配盘（梁）向下的竖向位移可根据总荷载值大小、加载空间高度等因素由重物堆载、手拉葫芦、液压千斤顶等方式提供，当使用手拉葫芦或液压千斤顶时，对模型施加的荷载可达数十吨至数百吨，实现模型的“大荷载”要求。 

根据胡克定律 ，在荷载分配盘（梁）呈均匀下降状态（无整体的刚体倾斜或局部的较大变形），即弹簧拉锁伸长量相同时，可以通过调整弹簧拉锁的刚度使拉锁内产生大小不同的拉力进而传递至加载节点。此时，若将不同弹簧拉锁之间的刚度比例设置为目标节点荷载值比例，便可以实现“节点荷载值不同”的目的。弹簧拉锁由节点端连接件、钢丝绳、钢丝绳拉紧器、拉力弹簧和荷载分配盘端连接件构成。力学分析与实验结果表明，弹簧拉锁的刚度取决于拉力弹簧的刚度，因而是可控的。 

本实用新型的有益效果是，可以将非常大的总荷载值较精确的按照目标比例分配给数量非常多的模型节点。 

附图说明

图1为本实用新型的总体示意图。 

图2 本实用新型的原理图。 

图3 使用手拉葫芦加载示意图。 

图4 使用堆载重物加载示意图。 

图5 使用液压千斤顶加载示意图。