[实用新型]一种平动转动试验连接装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及建筑结构力学试验技术领域，特别涉及一种平动转动试验连接装置。

背景技术

建筑物在设计使用年限内，不仅承受设备、人群、土压力等静载作用，经受风、雪、冰、雨、日照等自然环境作用，而且可能遭受地震、波浪、水流和爆炸等动载作用。它们的安全可靠与否，不但影响工农业生产，还常常关系到人身安危。在上述动态荷载中，地震荷载是较常见的动态荷载，对人类社会的危害较大，受地震动的多维性、随机性及建筑物结构自身不规则性的影响，地震荷载反映到结构构件上通常是轴-弯-剪-扭复合的动力荷载。目前，国内外多通过加载装置进行多向往复加载试验，以研究建筑物的抗震性能，试验的成功与否，取决于多向荷载的有效施加。为实现地震动的有效模拟，往往需对试件施加平动和转动位移，或三个方向(两互相垂直的水平方向及竖直方向)施加位移。

随着试验设备的不断发展，加载装置由以往的油压千斤顶逐渐更换为电液伺服控制作动器。常用电液伺服控制作动器，由加载系统施加荷载或位移加载的信号源，电液伺服控制作动器按照加载谱有效实施相应命令。相对于传统的油压千斤顶，电液伺服控制作动器具有更高的适应性、便捷性与准确性。在单一方向加载或独立加载的情况下，电液伺服控制作动器取得了良好的试验效果。然而，当多个作动器同时对试件同一端部加载时，却难以保证不同方向作动器的协调加载。目前，为方便固定和安装，已有作动器两端部均采用单向铰设计，从而防止作动器随意转动，造成作动器固定不稳定等问题。上述设计，对于固定作动器，单一方向调节作动器较为有利，但无法实现任意方向的转动。在模拟地震动时，通过电液伺服控制作动器对试件的同一端于三个方向(两互相垂直的水平方向及一个竖直方向)施加位移，垂直方向作动器与试件顶部连接，水平向作动器加载产生位移后，试件由初始垂直位置产生偏移，则上部垂直方向作动器跟随发生偏移，从而造成垂直作动器发生倾斜，无法实现轴心方向垂直加载。目前并没有装置能解决上述试验中水平和垂直三个加载方向的作动器协调加载的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题而提出的一种平动转动试验连接装置，该连接装置放置于垂直作动器与试件顶部之间，可保证三个方向作动器的协调加载，达到水平作动器能自由移动，垂直作动器始终保持竖向加载，试件三个加载方向的受力互不影响的效果。

本实用新型解决的技术问题采用的技术方案为：包括上圆盘、中圆盘、滚珠、下圆盘、钢框架、球形铰和立柱，所述钢框架顶部设置有下圆盘，所述下圆盘顶部设置有中圆盘，所述中圆盘板面上开设有若干通孔，所述通孔内设置有直径小于通孔的滚珠，所述滚珠凸出于中圆盘的顶部，所述滚珠上方设置有上圆盘，所述上圆盘外围通过若干立柱与下方的钢框架固定连接，所述下圆盘底部中间固定连接于球形铰的顶部，所述球形铰的底部位于钢框架的正下方且为平面，所述上圆盘的直径大于下圆盘的直径，所述下圆盘的直径大于中圆盘的直径。

所述下圆盘、中圆盘和滚珠位于上圆盘、钢框架和立柱组成的空间内部，且下圆盘的底部周边受到钢框架顶部的支撑，滚珠的顶部距离上圆盘的底部有一定的距离，所以当球形铰受到向上的力并给予下圆盘一个向上的力时，下圆盘可向上移动并脱离钢框架，滚珠的顶部与上圆盘的底部接触，因为下圆盘的直径比上圆盘小、立柱位于上圆盘的四周，所以下圆盘可以通过滚珠与上圆盘接触并且在水平方向上相对于上圆盘有一定的移动空间，该移动的范围大小取决于试验侧移的最大值。

滚珠在中圆盘中的排布方式是随意的，数量也可以根据试验需要调整。

球形铰的结构形式不定，可以有多种选择，但球形铰的底部因为放置于试件的顶部，必须为平面，且球形铰的底部可绕球头任意方向旋转，球形铰的顶部位于钢框架的框架中部，当试件顶部因受力发生倾斜时，球形铰的底部可跟随发生倾斜但其顶部依旧水平，以此保证轴心方向加载不受影响。

其中，优选方式为：

所述上圆盘的顶部开设有若干带螺纹的孔洞。所述孔洞为非贯通洞，以保证上圆盘底部为平整底面，为了试验需要，垂直作动器的底部设置有若干高强螺杆，上圆盘上的孔洞与垂直作动器底部的螺杆配合，将本实用新型固定于垂直作动器的底部。

所述上圆盘上方设置有周边带通孔的连接板，所述上圆盘与连接板之间通过支柱固定连接。为了试验需要，垂直作动器的底部设置有若干高强螺杆，所述螺杆穿过并凸出于连接板相对位置的通孔下方与螺帽相配合。