[发明专利]一种新型测剪力装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型测剪力装置及测量方法，属于土木工程结构试验技术领域。

背景技术

当今土木工程结构的试验体量越来越大，普通的测量装置量程已经无法满足结构试验的需要。结构试验中，常常需要考虑构件同时承受压力与剪力的性能，而现有的测量设备难以满足这一需求，因此开发新型的大量程剪力测量装置非常有必要。

发明内容

旨在一定程度上规避传统剪力测量装置的既有缺点，本发明提供了一种构造简单、加工方便、承载力大新型测剪力装置，能够在大幅度提高结构试验的效率。

本发明提供的测剪力装置包括如下方案：

该装置包括上连接板和下连接板；上连接板和下连接板之间通过多片可变形钢板或多根可变形钢柱连接；在任一可变形钢板上或任一可变形钢柱上安装一组剪力应变片。

所述可变形钢板或可变形钢柱采用强度较高的钢，保证其在工作状态下不屈服，例如Q345号以及Q345号以上的钢材。

所述多片可变形钢板平行排列，在试验过程中传递轴向荷载与单向剪切荷载，同时要求在试验过程中保持弹性。

所述多根可变形钢柱采用矩形阵列形式或等间距的阵列形式，在试验过程中传递轴向荷载与双向剪切荷载，同时要求在实验过程中保持弹性。

采用可变形钢板结构时，所述一组剪力应变片有4个，在竖直方向间隔分布并对称粘贴于可变形钢板的两侧，可以测量固定位置可变形钢板或钢柱表面的应变。

采用可变形钢柱结构时，所述一组剪力应变片有4个，在竖直方向间隔分布并对称粘贴于可变形钢柱的两个相对面上；或者一组剪力应变片有8个，在竖直方向间隔分布并对称粘贴于可变形钢柱的四个面上。

相对称的面上的4个所述应变片为一组，组成电桥结构，通过电桥测得应变变化量。

本发明提供的一种可变形钢板结构的测剪力装置的测量方法，具体为：可变形钢板下部的两个对称剪力应变片测得的应变分别为ε₁和ε₂，上部的两个对称剪力应变片测得的应变分别为ε₃和ε₄，且ε₁与ε₃同侧，ε₂与ε₄同侧，上部剪力应变片与下部剪力应变片的距离为h，可变形钢板的厚度为b，则所测剪力按照下式计算：

Fl=nEab312(ϵ1-ϵ2+ϵ3-ϵ4)2hb,]]>

其中n为可变形钢板的数量，a为单个可变形钢板的宽度，E为可变形钢板的弹性模量。

本发明提供的一种可变形钢柱结构的测剪力装置的测量方法，具体为：剪力应变片有4个，在竖直方向间隔分布并对称粘贴于可变形钢柱的两个相对面上；下部的两个对称剪力应变片测得的应变分别为ε₁和ε₂，上部的两个对称剪力应变片测得的应变分别为ε₃和ε₄，且ε₁与ε₃同侧，ε₂与ε₄同侧，上部剪力应变片与下部剪力应变片的距离为h，可变形钢柱的截面为正方形，边长为s。所测剪力按照下式计算：