[发明专利]有侧向约束钢梁在单点加载作用下整体稳定试验加载系统

说明书

技术领域

本发明涉及钢结构技术领域，特别涉及一种跨中有侧向约束钢梁单点加载作用下整体稳定承载力试验的加载装置。

背景技术

由于钢材具有较高的强度，钢结构构件截面往往做的较小，所用钢板也较薄，这导致钢结构构件承载力往往是由整体稳定起控制作用，钢梁也不例外。对钢梁整体稳定承载力的研究是目前最具活力的方向之一。

对于如图1所示跨中有一个侧向约束并承担集中荷载作用的简支梁，其整体失稳后的变形如图1中的虚线所示。从变形图可以看出，钢梁在荷载作用点处应能绕水平轴（x轴）、竖向轴（y轴）转动，并能沿竖向轴平动，但不能绕纵轴（z轴）转动，亦不能沿水平轴平动。

对此种受力形式钢梁整体稳定试验传统的加载方法多采用千斤顶直接加载，具有以下缺点：

①千斤顶与钢梁间接触面较大，压紧后有很大的摩擦力，限制了钢梁绕竖向轴的转动；

②钢梁沿水平轴的平动靠千斤顶的侧向刚度约束，但千斤顶类似一悬臂构件，侧向约束刚度明显不足；

③无法提供钢梁绕纵轴扭转的可靠约束。

以上缺点导致试验结果不准确。

发明内容

本发明的目的是为解决在有侧向约束钢梁在单点加载作用下整体稳定承载力试验研究中，传统的加载方法导致试验结果不准确的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，设计了一种有侧向约束钢梁在单点加载作用下整体稳定试验加载系统，其特征在于：包括试验钢梁、反力架、荷载施加装置、竖向滚动装置、水平滚动装置、水平转动装置和荷载采集装置。

所述反力架包括两根竖向、并固定于水平地面的反力柱，以及架设在两根反力柱之间的、水平的反力梁。

试验钢梁穿过反力柱之间。所述反力架的两端各有一个支座。所述试验钢梁的两端分别支撑在这两个支座上。

所述荷载施加装置包括千斤顶和加载框。所述千斤顶固定在反力梁的下表面。所述千斤顶的伸缩杆垂直于水平面，其伸长方向冲下。

所述加载框是位于两根反力柱之间的矩形金属框，由上横梁、下横梁、左立柱和右立柱拼接而成。所述加载框的上端连接在所述千斤顶的伸缩杆上。所述试验钢梁穿过加载框。

所述加载框的上横梁和下横梁上，各设置有两个竖向滚动装置。所述竖向滚动装置由一个竖向轴承和竖向轴承保持架组成：

设置在上横梁的竖向滚动装置中，所述竖向轴承保持架的下端连接在上横梁的上表面，上端伸到上横梁上方、并连接竖向轴承的内圈。所述竖向轴承的轴向平行于试验钢梁的长度方向。所述竖向轴承的外圈与反力柱接触，将所述加载框限制在两反力柱之间，所述竖向轴承能够自由转动。

设置在下横梁的竖向滚动装置中，所述竖向轴承保持架的上端连接在下横梁的下表面，下端伸到下横梁下方、并连接竖向轴承的内圈。所述竖向轴承的轴向平行于试验钢梁的长度方向。所述竖向轴承的外圈与反力柱接触，将所述加载框限制在两反力柱之间，所述竖向轴承能够自由转动。

所述加载框的左立柱和右立柱上，各设置有两个水平滚动装置。所述水平滚动装置由一个水平轴承、水平轴承保持架组成：

所述水平轴承保持架与所述加载框的左立柱和右立柱相连，能跟随所述加载框一起竖向移动，所述水平轴承保持架另一端连接水平轴承的内圈。所述水平轴承的轴向垂直于所述试验梁的长度方向，并垂直向下，所述水平轴承的外圈分别于所述试验钢梁的上、下翼缘接触，并能自由转动。所述水平滚动装置限制所述试验钢梁的侧向位移及扭转。

所述水平转动装置为一个推力圆锥滚子轴承，放置于所述试验钢梁上表面中心，推力圆锥滚子轴承轴向垂直于所述试验钢梁长度方向，并垂直向下，通过绕其轴向转动适应所述试验钢梁侧向弯曲。

所述荷载采集装置是力传感器，用于采集施加在所属试验钢梁上的载荷大小。

进一步，所述千斤顶通过上夹板和上螺杆连接在反力梁上，所述加载框通过中夹板、中螺杆连接在千斤顶伸缩杆上。

进一步，所述竖向滚动装置的固定方式是：通过高强螺栓将竖向滚动装置分别连接在加载框的横梁上。

进一步，所述水平滚动装置的固定方式是：通过连接螺杆和夹板将水平滚动装置连接在加载框的立柱上。

进一步，所述荷载采集装置的固定方式是：通过下夹板、下螺杆连接于中夹板上。

进一步，所述千斤顶、荷载采集装置、水平转动装置的中心线必须重合，并与所述试验钢梁竖向轴线重合。

进一步，所述水平轴承保持架与所述加载框立柱间设置调节螺栓，用于调节左右水平轴承的间距，以适应不同试验钢梁的宽度。