[实用新型]一种应用于结构力学实验的可伸缩装置

说明书

技术领域

本实用新型属于土木工程专业结构力学实验教学领域，涉及一种应用于结构力学实验的可伸缩装置。

背景技术

随着国民经济水平与科技水平的不断发展，施工简便，且具有良好受力性能的桁架结构广泛应用于建筑、桥梁等结构中。因此，在结构力学教学中，关于桁架结构的理论知识较多，超静定桁架的内力求解，机动法绘制桁架影响线等知识点又是结构力学教学中的难点。学生对该部分内容在理论上理解比较困难，导致学生对相关理论理解不透彻，掌握不全面，甚至产生疑问。在日益受重视的实践教学背景下，将桁架结构的理论教学与实验教学结合，也将是今后结构力学教学的重要内容之一。

桁架结构对研究结构力学中的很多理论知识有很大的作用。超静定桁架的内力求解、影响线绘制是结构力学教学的重要内容之一。但是，由于此类问题需要对结构某根杆件施加轴向对称荷载或位移，实验中实现该功能十分困难。但是，如何设计一种使用简单、连接方便，能够充分实现可施加轴向对称荷载及位移的装置并不容易。本实用新型提供了一种比较合理的用于桁架结构的可伸缩装置。

实用新型内容

为了通过实验方法实现对杆件施加对称轴向位移及荷载，实现对桁架结构的力法、机动法作影响线等问题的实验验证，本实用新型旨在提供一种可伸缩的杆件，该装置结构简单，长度可变，可安置于桁架结构任意位置，能满足结构力学实验的要求。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种应用于结构力学实验的可伸缩装置，该可伸缩装置包括调节螺母、杆件、导向装置和测量设备。

所述的调节螺母1两端分别为正丝外螺纹2a和反丝外螺纹2b；所述的杆件包括正丝杆件3a和反丝杆件3b，正丝杆件3a和反丝杆件3b的一端分别有正丝内螺纹4a和反丝内螺纹4b；所述的正丝杆件3a的一端通过正丝内螺纹4a与正丝外螺纹2a连接，另一端与带有凹槽的节点连接；所述的反丝杆件3b的一端通过反丝内螺纹4b与正丝外螺纹2b连接，另一端与带有凹槽的节点连接。通过扳手对调节螺母1施加顺时针或逆时针的扭矩，杆件与调节螺母1连接处螺纹的旋进旋出，实现对杆件的伸长或缩短。

所述的导向装置包括上下两个导向杆5、杆件夹具6和表架7，所述的杆件夹具6包括第一、二杆件夹片8a、8b；所述的导向杆5紧贴杆件与调节螺母1 连接处的上下两侧，防止对杆件施加扭矩的过程中发生侧向偏移。上方导向杆5 两侧的位置分别固定安装一个第一杆件夹片8a，下方导向杆5与上方导向杆5 两侧相对应的位置分别固定安装一个第二杆件夹片8b，其中，上下第一、二杆件夹片8a、8b通过螺栓固定连接；所述的上方导向杆5一侧的第一杆件夹片8a 与表架7的一端焊接连接，另一侧的第一杆件夹片8a上部有一个通孔，千分表 9穿过该通孔与表架7的另一端接触，为千分表9提供测量平面，千分表9用来测定基本未知量作用于基本结构时的位移。

所述的测量设备包括千分表9和应变片。千分表9通过第一杆件夹片8a与导向装置连接，置于表架7的测量平台上，用于测得装置伸缩的相对长度；应变片粘贴在正丝杆件3a、反丝杆件3b两侧不同位置，通过所测应变值计算杆件伸缩时对节点施加的荷载大小。所述的测量设备通过数据采集分析系统与计算机连接，通过计算机对各项数据进行实时监测。

上述可伸缩装置能够应用于结构力学实验，用于施加沿杆件轴向的位移或荷载，得到相关的实验结果。目前，可进行的与结构力学相关的教学实验中，还未有能够应用于桁架模型的可伸缩装置。因此，机动法作桁架结构影响线实验、轴向荷载作为基本未知量的力法实验等还无法进行。下面介绍可伸缩装置在上述实验中的使用方法：

根据机动法作结构影响线的原理，进行桁架结构影响线实验时，欲获得某杆件的轴力影响线，只需将该位置更换为可伸缩装置。通过调节螺母1施加沿杆件轴向微小的位移，千分表9测定可伸缩装置长度的改变量△。使用千分表测定桁架上下行各节点位置处的竖向位移。令可伸缩装置的位移△＝1，即可获得桁架结构荷载作用于上下行时可伸缩装置位置除杆件的轴力影响线。

根据力法实验原理，可断开结构中某根只受轴力的杆件的内力已知结构作为力法的基本结构；对该结构施加沿杆件轴向的荷载作为力法的基本未知量。力法实验共分为以下三步：

第一步，对原超静定结构进行加载，测定结构各杆件的内力及沿基本未知量方向的位移；

第二步，对基本结构进行加载，测定结构各杆件的内力及沿基本未知量方向的位移；

第三步，对基本结构施加基本未知力方向的荷载，即沿杆件轴向的对称荷载，测定结构各杆件的内力及沿基本未知量方向的位移。