[发明专利]一种柱的滚轮式加载定位装置及加载定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程结构试验领域，具体涉及一种土木工程中受压柱试验的加载定位装置及加载定位方法，特别适用于荷载和环境耦合作用下受压柱的二次加载。

背景技术

土木工程结构试验中，经常要对钢柱、钢筋混凝土柱和钢管混凝土柱进行静力受压加载试验。为了准确模拟试件端部约束条件和保证加载位置的准确性，常常采用刀绞或球绞支座，由于刀绞或球绞支座是线或点接触，因此其具有不稳定性（如图1所示），在试验就位时，必须由人把柱子扶住才能保证柱子垂直不倾倒。在柱的加载试验中，加载位置通常是一条线或一个点，受压柱尺度大，重量大，往往重达数吨，无论是中心加载还是偏心加载，如何保持受压柱的垂直稳定以及如何快速对准预设的加载位置一直都是结构试验中的难题。

目前，普遍采用的方法是人工扶正和对准，由操作人员将受压柱抬到试验台或万能试验机操作平台上，然后一边扶正一边调整千斤顶，在对准的同时将荷载加到受压柱上。这种方法需要众多的劳动力，一般4-5人，而且对准难度特别大，经常需要多次才能对准。此外，由于受压柱尺度大，重量大，又是高空作业，稍不留神受压柱即会发生倾倒，轻者造成试验失败，重则危及试验设备和人员的安全。

发明内容

针对现有技术中无法快速对准预设加载位置，需要众多劳动力，移动难度大、容易倾倒等缺陷，本发明所要解决的问题是提供一种能够一次性、快速准确且稳定对准任意预设加载位置（一条线或一个点）的加载定位装置，所述的加载定位装置不仅可以自由水平移动，而且还可自由垂直升降，能满足不同大小和不同结构的受压柱的加载需求，特别重要的是，可以保证受压柱在定位过程中始终保持垂直稳定，避免了受压柱在定位过程中发生倾倒。所述的受压柱是指拟进行受压试验的柱子。

对于柱的加载试验，现有技术普遍采用的定位方法是人工扶正和对准，由操作人员将受压柱抬到试验台或万能试验机操作平台上，然后一边扶正一边调整千斤顶，在对准的同时将荷载加到受压柱上。这种方法一般需要众多的劳动力，而且对准难度特别大。本发明的加载定位装置是采用中空结构将受压柱从底部托起，让受压柱悬空，通过两块水平搁板保证受压柱的垂直稳定性，由于其处于悬空状态，因此，无论是水平运动还是垂直升降，受压柱均保持垂直稳定不倾倒。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种柱的滚轮式加载定位装置，其特征在于，所述的加载定位装置包括支撑系统、垂直升降系统、水平移动和固定系统（参见图3、4），其中：

所述的支撑系统为中空结构，能够在水平和竖直方向任意移动，用于支撑受压柱并保证在定位过程中受压柱始终保持垂直稳定；

所述的垂直升降系统用于使受压柱在竖直方向任意移动并保持任意高度，所述垂直升降系统包括U型升降板、升降螺栓、设置在U型升降板四个角部的四个圆形螺栓孔，所述升降螺栓6的数量为4个，所述U型升降板的底部螺栓孔位置处设置与螺栓孔内径螺纹相同的螺母，所述升降螺栓的上部设有活动螺母，所述升降螺栓的底端连接有滚轮，旋转升降螺栓带动U型升降板竖直升降；将U型升降板设计成U形的功能在于受压柱就位前和就位后能方便的从受压柱底部移进和移出。在U型升降板的底部螺栓孔位置处设置与螺栓孔内径螺纹相同螺母的功能在于增加对螺杆的刚度，使螺杆保持垂直稳定，在升降螺栓的上部设置活动螺母的功能在于活动螺母旋紧后夹紧U型升降板，进一步增加螺杆的刚度、垂直度和稳定性。

所述的水平移动和固定系统用于使受压柱在水平方向任意移动，并且使定位后的支撑系统和其上的受压柱保持静止。

将受压柱放在所述的支撑系统上，所述的支撑系统高度大于刀铰支座的高度，水平移动所述的支撑系统使其上的受压柱到达预设的加载位置，降低所述的垂直升降系统使受压柱准确落在预设的加载位置并与其接触，使受压柱的自重由预设的加载位置承担，对受压柱施加荷载使受压柱在两端刀铰支座的作用下保持稳定后，继续降低所述的垂直升降系统，使其与受压柱脱离，然后将所述的支撑系统移出，施加荷载对柱进行力学性能试验。