[发明专利]大型结构多点地锚式拉索加载装置及试验方法

权利要求书

1.大型结构多点地锚式拉索加载装置，其特征在于：加载装置包括地锚（1）、拉力转换（5）、两头扣索具（13）、钢索C（12）和主体结构（15）；地锚（1）由混凝土桩帽（2）、混凝土灌注桩（4）和地锚钢筋（3）组成，各构件由混凝土浇筑成一体，混凝土桩帽（2）的3/4和地锚钢筋（3）成环一端浇筑在地面以上，混凝土桩帽（2）的1/4和混凝土灌注桩（4）以及地锚钢筋（3）浇筑在地面以下；拉力转换（5）与钢索C（12）之间通过两头扣索具（13）连接，钢索C（12）和主体结构（15）由索扣连接而成，拉力转换（5）由地锚（1）与地面连接并固定；所述的拉力转换（5）由千斤顶（8）、压力传感器（9）、四孔钢板A（6）、四孔钢板B（7）和钢索A（10）、钢索B（11）组成；其中钢索A（10）是闭合的索圈，沿对角线分别穿过四孔钢板B（7）和四孔钢板A（6）在地锚（1）处固定，钢索B（11）也是闭合的索圈，并沿另一组对角线分别穿过四孔钢板A（6）和四孔钢板B（7）与两头扣索具（13）相连，四孔钢板A（6）和四孔钢板B（7）之间放置千斤顶（8）和压力传感器（9）且保持紧密接触；千斤顶（8）开始施加压力荷载时，四孔钢板B（7）静止不动，四孔钢板A（6）向地锚（1）方向移动，四孔钢板A（6）和四孔钢板B（7）之间的间距逐渐增大，同时钢索B（11）受到四孔钢板A（6）的拉力，并通过两头扣索具（13）将拉力传给钢索C（12），从而实现将千斤顶（8）的压力转化为钢索C（12）的拉力，以此实现了压力到拉力的转换。

2.根据权利要求1所述的大型结构多点地锚式拉索加载装置，其特征在于：所述的地锚（1）的安装位置和数量，根据结构的加载部位以及模拟实际荷载工况来确定；地锚钢筋（3）是一根直径为25mm的二级钢筋；混凝土灌注桩（4）的直径d的取值为：100mm≤d≤200mm，混凝土桩帽（2）的截面为正方形，其边长L的取值为L≥2d，混凝土灌注桩（4）的深度Z的取值为Z≥6m。

3.根据权利要求1所述的大型结构多点地锚式拉索加载装置，所述的钢索C（12）作用在结构上的水平荷载F₀可根据公式计算，其中β为钢索C（12）与竖直方向的夹角，30°≤β≤60°；F_i为钢索C（12）的拉力，每根钢索C（12）的拉力取值范围为10kN-30kN；再由公式将两根钢索C（12）作用下的合力求出，即为千斤顶（8）需要施加的压力荷载，其中F_i和F_j分别为两根钢索C（12）的拉力；α为两根钢索C（12）之间的夹角，α≤60°。

4.根据权利要求3所述的大型结构多点地锚式拉索加载装置，其试验方法步骤为：

（1）现场浇筑地锚（1）：地锚钢筋（3）是一根直径为25mm的二级钢筋；混凝土灌注桩（4）的直径d的取值范围为：100mm≤d≤200mm，混凝土桩帽（2）边长L的取值范围为L≥2d，其中d为混凝土灌注桩（4）的直径；混凝土灌注桩（4）的深度Z的取值范围为：Z≥6m；

（2）用索扣将钢索C（12）和主体结构（15）上的加载点固定连接，α≤60°，30°≤β≤60°；

（3）选择起重量为20t的千斤顶（8）和具有收紧功能的两头索扣具（13），制作两块边长为300mm，厚度为20mm的方形钢板，并且在钢板的四角上开直径为30mm的四个圆孔，每个圆孔距离钢板边缘的距离为60mm，即为四孔钢板A（6）和四孔钢板B（7）；

（4）制作两根钢索，即为钢索A（10）和钢索B（11）；将钢索A（10）沿对角线分别穿过四孔钢板B（7）和四孔钢板A（6）之后在地锚（1）处固定并形成闭合索圈，将钢索B（11）沿另一组对角线分别穿过四孔钢板A（6）和四孔钢板B（7）之后与两头扣索具（13）相连并形成闭合索圈，将千斤顶（8）和压力传感器（9）放置在四孔钢板B（7）和四孔钢板A（6）之间，调节两头扣索具（13）使所有钢索张紧的同时使四孔钢板B（7）、压力传感器（9）、千斤顶（8）和四孔钢板A（6）保持紧密接触，以此形成拉力转换（5）；

（5）将地锚（1）、拉力转换（5）、两头扣索具（13）、钢索C（12）和主体结构（15）连接为一体，组成现场荷载试验装置；

（6）加载试验之前，用具有收紧功能的两头索扣具（13）收紧所有钢索，使各构件紧密接触，达到传递荷载状态；同时启动静态应变采集仪进入数据采集状态；

（7）按照设计荷载的20%、40%、60%、80%、100%分级加载，加载方式为人力机械式加载；当压力传感器读数达到每级荷载值时，停止加载，停歇20-30分钟后，用索力动测仪测量索力，并采集数据一次，然后进行下一级加载。